[发明专利]一种絮凝剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种污水及膜系统进水处理用高效絮凝剂及其制备工艺，属于精细化工领域。

背景技术

我国平均年水资源总量28124亿m³，其中河川平均年径流量27115亿m³，地下水8288亿m³，居世界第六位，低于巴西、俄罗斯、加拿大、美国和印度尼西亚。我国是一个水资源短缺的国家，水资源总量居世界第六位，按人均水资源量计量，人均占有量为2500立方米，为世界人均水量的1／4，世界排名第110位，被联合国列为13个贫水国家之一。

与水资源短缺伴随而来的是我国经济的高速发展，对水资源需求越来越大，特别是工业用水量逐年上升，且更严重的是水污染现象与日俱增，大量工业废水、生活废水等流入河流，造成可用洁净水资源愈发短缺。

针对污染水体，目前可通过各种手段来进行净化处理，包括物理、化学、生物手段，其中最被广泛使用的是化学法中的絮凝沉淀法，通过加入高效絮凝剂来处理污水。目前，市面上常见的絮凝剂主要有无机类絮凝、有机高分子絮凝剂、生物絮凝剂。其中，最常用的是无机絮凝剂中的聚合氯化铝和聚合硫酸铁，以及有机高分子类的聚丙烯酰胺絮凝剂。这几类絮凝剂在处理污水中显示了较强的处理效果，但是也存在难以回避的缺点，包括用量大、絮体沉降慢、使用不方便、残留毒性大等等。

另外，随着膜系统越来越广泛用于各类净水处理过程，对膜系统本身的保护显得日益重要。对膜有潜在危害的其中一个因素便是水体中的悬浮物颗粒，其会造成前端各类过滤器污堵频繁，工作效率降低。另外，严重时会使后端保安过滤器工作压力过大，甚至污堵、击穿保安过滤器，达到膜表面，造成保安过滤器与反渗透膜被颗粒物堵塞及永久损坏。因此，对进水水体进行有效去除悬浮物颗粒显得非常重要，需要一种高效、水溶性好、抗击穿性能好的絮凝剂产品。目前来看，市面上用于膜系统的絮凝剂产品很少，性能优异的更少，通常使用无机类絮凝剂进行处理，但存在用量大、絮体沉降慢、使用不方便等不足。

目前，涉及用于膜系统的絮凝剂的相关专利比较少。用于污水处理中的絮凝剂，有一些专利报道，比如：201010535478.6，201210562171.4，201210123810.7，201110426145.4，201110407597.8，201010568482.2，201010560433.4，201010555800.1，200510043802.1等，其介绍了各类关于阳离子型复合絮凝剂的制备方法，得到了效果较佳的絮凝剂产品。但仍然存在一些问题，包括：产品可能适用于污水，但由于产品设计问题不适用于膜系统；聚合物部分分子量不高，聚合物效果与稳定性存在问题；产品用于膜系统进水处理时对膜本身有安全风险；产品外观不够清澈，不适用于膜系统。

因此，针对现有絮凝剂的缺点，需要开发一种性能更加优异的高效絮凝剂。

发明内容

本发明提供的一种制备工艺简单、安全环保、低毒、高效的絮凝剂，能广泛用于污水处理、膜系统进水处理等各类过程，特别对于膜系统，能大大降低前端进水悬浮物含量，减轻膜运行负担，提高膜体系运行效率及使用寿命。

本发明提供了一种高效絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将烯基季铵盐、乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸盐加入到反应器中，加水进行溶解，溶解后进行氮气预处理，在一定的反应温度下，加入偶氮化合物，经过聚合反应，然后加水稀释，得到中间产物A；

(2)将聚铝化合物与水以1∶1～1∶5的比例加入到反应器中，进行搅拌，并升温至一定温度进行反应，得到中间产物B；

(3)将步骤(1)中制得的中间产物A加入到步骤(2)制得的中间产物B中，反应完成后，冷却得到絮凝剂。

本发明的絮凝剂的制备方法中，烯基季铵盐选自丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰胺基丙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰胺基丙基三甲基氯化铵、烯丙基三甲基氯化铵、二烯丙基二甲基氯化铵和2，3-环氧丙基三甲基氯化铵中的至少一种，但不限于这些化合物。

本发明的絮凝剂的制备方法中，偶氮化合物选自偶氮二异丁脒盐酸盐(AIBA)、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐(AIBI)和偶氮二氰基戊酸(ACVA)中的至少一种，但不限于这些化合物。

本发明的絮凝剂的制备方法中，乙二胺四乙酸盐选自乙二胺四乙酸钠、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸三钠和乙二胺四乙酸四钠中的至少一种。