專利名稱：纖維素接枝含硼聚硅酸鋁鐵復(fù)合絮凝劑的制備方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理領(lǐng)域，具體涉及一種纖維素接枝含硼聚硅酸鋁鐵復(fù)合絮凝劑的制備方法及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟(jì)的騰飛，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，國家也開始重視對污染的治理。水資源的保護(hù)及廢水處理是亟待解決的環(huán)境問題，絮凝是水處理技術(shù)中最重要的操作過程之一。其中染料廢水具有成分復(fù)雜、濃度高、色度高、難降解等特點(diǎn)，是我國主要的有害廢水之一。處理該類廢水，首先要解決脫色問題。其中脫色率、COD去除率是衡量絮凝劑性能的重要指標(biāo)。聚硅酸金屬鹽是一類新型無機(jī)高分子絮凝劑，是在聚硅酸(即活化硅酸)與傳統(tǒng)的鋁鹽、鐵鹽絮凝劑進(jìn)行復(fù)合而發(fā)展起來的復(fù)合絮凝劑。由于該絮凝劑同時具有電中和及吸附架橋作用，絮凝性能優(yōu)良，且易于制備，價格便宜，成為絮凝劑研究的熱點(diǎn)。聚硅酸鹽類絮凝劑主要分為以下三類:含單種金屬的聚合硅酸鹽，含兩種金屬的聚合硅酸鹽，以及含多種金屬的聚合娃酸鹽。但是聚硅酸金屬鹽絮凝劑穩(wěn)定性較差，易自行聚合形成不溶于水的沉淀或凝膠，失去絮凝功效，尤其是聚硅酸濃度越高越容易形成凝膠。有研究表明將四硼酸鈉加入聚硅酸鹽絮凝劑中能阻礙硅酸的聚合。為了提高絮凝劑的穩(wěn)定性以及絮凝性能，筆者將聚硅酸和鋁鹽、鐵鹽進(jìn)行復(fù)合，并加入穩(wěn)定助劑四硼酸鈉，并與活化后的甲基纖維素膠體溶液進(jìn)行復(fù)合，制備了一種纖維素接枝含硼聚硅酸鋁鐵復(fù)合絮凝劑(MC-B-PSAF)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一 種纖維素接枝含硼聚硅酸鋁鐵復(fù)合絮凝劑的制備方法。該絮凝劑的合成以甲基纖維素、九水硅酸鈉、鋁鹽、鐵鹽、四硼酸鈉為原料，在酸性體系中合成含硼聚硅酸鋁鐵絮凝劑，并將糊化后的甲基纖維素與之復(fù)配，得到纖維素接枝聚硅酸鹽復(fù)合絮凝劑。結(jié)果表明，該新型絮凝劑(MC-B-PSAF)是一種處理效果優(yōu)異，用量少的新型無機(jī)高分子復(fù)合絮凝劑，具有良好的實際應(yīng)用前景。具體制備過程如下:(I)硅酸活化:配制濃度為0.3^0.6mol/L的硅酸鈉溶液，將其加入2mol/L硫酸溶液中，調(diào)節(jié)PH為3.5^5.5，常溫下攪拌至溶液出現(xiàn)淡藍(lán)色時，用硫酸溶液調(diào)節(jié)pH=l.5，繼續(xù)聚合f 2h即得到聚硅酸溶液。(2)含硼聚硅酸鋁鐵合成:按摩爾比Al / Si=0.5^2.0,Fe / Si=0.5 2.0取鋁鹽、鐵鹽溶液依次加入聚硅酸溶液中，攪拌聚合2h后加入按摩爾比B / Si=0.05、.2加入溶解后的四硼酸鈉，繼續(xù)攪拌聚合2h以上。(3)甲基纖維素接枝:按纖維素:Si質(zhì)量比=0.5^2.0稱取纖維素，在90°C下糊化2h，待糊化后的纖維素冷卻后加入含硼聚硅酸鋁鐵中，攪拌至溶液完全混合不分層，靜置熟化24h得到纖維素接枝含硼聚硅酸鋁鐵復(fù)合絮凝劑。合成的絮凝劑可直接使用，或?qū)⑹旎瓿傻男跄齽┯?0°C固化后研磨，得到淺黃色粉末狀固體。進(jìn)一步，步驟(2)中，鋁鹽溶液、鐵鹽溶液滴加速度為I飛滴/S。進(jìn)一步，步驟(3)所述纖維素為甲基纖維素或羥丙基纖維素等纖維素衍生物。本發(fā)明所述的纖維素接枝含硼聚硅酸鋁鐵復(fù)合絮凝劑主要適用于堿性印染廢水的處理，也可用于其余色度高、金屬離子含量較多的工業(yè)廢水。本發(fā)明合成的纖維素接枝含硼聚硅酸鋁鐵復(fù)合絮凝劑使用方法如下:取堿性印染廢水或調(diào)節(jié)酸性印染廢水至堿性，每50ml廢水中加入ImL液態(tài)絮凝劑或IOmg固態(tài)絮凝劑，先快速攪拌lmin，再慢速攪拌lOmin，靜置30min后取f 2cm處上清液測定C0D&去除率和脫色率。CODCr去除率達(dá)80%以上，脫色率達(dá)94%以上。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明合成的絮凝劑可用于堿性印染廢水處理，成本低，用量少，相比同類產(chǎn)品，CODcr去除率和色度去除率高、絮凝沉降速度快。硼元素的引入增加了絮凝劑穩(wěn)定性，延長了絮凝劑壽命。纖維素的 引入，延長了絮凝劑分子鏈，增加了吸附網(wǎng)捕能力，與鋁鹽、鐵鹽電中和協(xié)同作用，提高絮凝劑絮凝能力；
具體實施例方式實施例1(I)配制0.4mol/L娃酸鈉溶液,加入2mol/L硫酸溶液中，調(diào)節(jié)pH=5.0,快速攪拌至溶液出現(xiàn)淡藍(lán)色，調(diào)節(jié)PH=L 5，繼續(xù)攪拌聚合2h，得到聚硅酸溶液；(2)按摩爾比Fe/Si=l.0,A1/Si=l.0，往聚硅酸溶液中依次滴加lmol/LAl3+溶液與lmol/LFe3+溶液混合液，滴加完成后繼續(xù)攪拌聚合2h，得到聚硅酸鋁鐵。(3)按B/Si摩爾比=0.05稱取四硼酸鈉，加去離子水溶解后加入聚硅酸鋁鐵中，繼續(xù)攪拌2h，得到含硼聚硅酸鋁鐵。(4)按甲基纖維素:Si質(zhì)量比為=1:1稱取甲基纖維素，加入去離子水中，加熱至90°C糊化2h。待糊化后的纖維素冷卻后加入含硼聚硅酸鋁鐵中，快速攪拌2h后，靜置熟化24h，得到纖維素接枝含硼聚硅酸鋁鐵復(fù)合絮凝劑。(5)在500mL托拉司紅模擬廢水中加入ImL絮凝劑,先快速攪拌lmin,再慢速攪拌IOmin,靜置30min取I 2cm處上清液測定C0D&和脫色率，CODcr去除率為98.97%，脫色率97.66%ο實施例2(I)配制0.4mol/L娃酸鈉溶液,加入2mol/L硫酸溶液中，調(diào)節(jié)pH=5.0,快速攪拌至溶液出現(xiàn)淡藍(lán)色，調(diào)節(jié)PH=L 5，繼續(xù)攪拌聚合2h，得到聚硅酸溶液；(2)按摩爾比Fe/Si=l.0, Al/Si=l.0，往聚硅酸溶液中依次滴加lmol/LA13+溶液與lmol/LFe3+溶液混合液，滴加完成后繼續(xù)攪拌聚合2h，得到聚硅酸鋁鐵。(3)按B/Si摩爾比=0.1稱取四硼酸鈉，加去離子水溶解后加入聚硅酸鋁鐵中，繼續(xù)攪拌2h，得到含硼聚硅酸鋁鐵。(4)按甲基纖維素:Si質(zhì)量比為=1:1稱取甲基纖維素，加入去離子水中，加熱至90°C糊化2h。待糊化后的纖維素冷卻后加入含硼聚硅酸鋁鐵中，快速攪拌2h后，靜置熟化24h，得到纖維素接枝含硼聚硅酸鋁鐵復(fù)合絮凝劑。(5)在500mL托拉司紅模擬廢水中加入ImL絮凝劑，先快速攪拌lmin，再慢速攪拌IOmin,靜置30min取f 2cm處上清液測定C0D&和脫色率，CODcr去除率為99.37%，脫色率98.46%ο實施例3(I)配制0.5mol/L娃酸鈉溶液,加入2mol/L硫酸溶液中，調(diào)節(jié)pH=5.0,快速攪拌至溶液出現(xiàn)淡藍(lán)色，調(diào)節(jié)PH=L 5，繼續(xù)攪拌聚合2h，得到聚硅酸溶液；(2)按摩爾比Fe/Si=l.5，A1/Si=2.0，往聚硅酸溶液中依次滴加lmol/LAl3+溶液與lmol/LFe3+溶液混合液，滴加完成后繼續(xù)攪拌聚合2h，得到聚硅酸鋁鐵。(3)按B/Si摩爾比=0.15稱取四硼酸鈉，加去離子水溶解后加入聚硅酸鋁鐵中，繼續(xù)攪拌2h，得到含硼聚硅酸鋁鐵。(4)按甲基纖維素:Si質(zhì)量比為=1.5:1稱取甲基纖維素，加入去離子水中，加熱至90°C糊化2h。待糊化后的纖維素冷卻后加入含硼聚硅酸鋁鐵中，快速攪拌2h后，靜置熟化24h，得到纖維素接枝含硼聚硅酸鋁鐵復(fù)合絮凝劑。將熟化完成的絮凝劑于70°C固化后研磨，得到淺黃色粉末狀固體。(5)在500mL托拉司紅模擬廢水中加入IOmg絮凝劑,先快速攪拌lmin,再慢速攪拌lOmin，靜置30min取f 2cm處上清液測定CODtt和脫色率，CODcr去除率為95.90%，脫色率 97.69%ο實施例4(I)配制0.5mol/L娃酸鈉溶液,加入2mol`/L硫酸溶液中，調(diào)節(jié)pH=5.0,快速攪拌至溶液出現(xiàn)淡藍(lán)色，調(diào)節(jié)PH=L 5，繼續(xù)攪拌聚合2h，得到聚硅酸溶液；(2)按摩爾比Fe/Si=l.5，Al/Si=2.0，往聚硅酸溶液中依次滴加lmol/LA13+溶液與lmol/LFe3+溶液混合液，滴加完成后繼續(xù)攪拌聚合2h，得到聚硅酸鋁鐵。(3)按B/Si摩爾比=0.2稱取四硼酸鈉，加去離子水溶解后加入聚硅酸鋁鐵中，繼續(xù)攪拌2h，得到含硼聚硅酸鋁鐵。(4)按甲基纖維素:Si質(zhì)量比為=1.5:1稱取甲基纖維素，加入去離子水中，加熱至90°C糊化2h。待糊化后的纖維素冷卻后加入含硼聚硅酸鋁鐵中，快速攪拌2h后，靜置熟化24h，得到纖維素接枝含硼聚硅酸鋁鐵復(fù)合絮凝劑。將熟化完成的絮凝劑于70°C固化后研磨，得到淺黃色粉末狀固體。(5)在500mL托拉司紅模擬廢水中加入8mg絮凝劑,先快速攪拌lmin,再慢速攪拌IOmin,靜置30min取I 2cm處上清液測定C0D&和脫色率，CODcr去除率為90.69%，脫色率96.05%。
權(quán)利要求
1.一種纖維素接枝含硼聚硅酸鋁鐵復(fù)合絮凝劑的制備方法，其步驟如下: (O硅酸活化:配制濃度為0.3^0.6mol/L的硅酸鈉溶液，將其加入2mol/L硫酸溶液中，調(diào)節(jié)PH為3.5^5.5，常溫下攪拌至溶液出現(xiàn)淡藍(lán)色時，用硫酸溶液調(diào)節(jié)pH=l.5，繼續(xù)聚合f 2h即得到聚硅酸溶液； (2)含硼聚硅酸鋁鐵合成:按摩爾比Al/Si=0.5^2.0,Fe/Si=0.5^2.0取鋁鹽溶液、鐵鹽溶液依次加入聚硅酸溶液中，攪拌聚合2h以上，按B/Si摩爾比=0.05、.2加入溶解后的四硼酸鈉，繼續(xù)攪拌聚合2h; (3)纖維素接枝:按纖維素/Si質(zhì)量比=0.5 2.0稱取纖維素，在90°C下糊化2h，待糊化后的纖維素冷卻后加入含硼聚硅酸鋁鐵中，攪拌至溶液完全混合不分層，靜置熟化24h得到纖維素接枝含硼聚硅酸鋁鐵復(fù)合絮凝劑；合成的絮凝劑可直接使用，或?qū)⑿跄齽┯?0°C固化后研磨，得到淺黃色粉末狀固體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(2)中，鋁鹽溶液、鐵鹽溶液滴加速度為I飛滴/S。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(3)所述纖維素為甲基纖維素或羥丙基纖維素。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法制備的纖維素接枝含硼聚硅酸鋁鐵復(fù)合絮凝劑的應(yīng)用，其特征在于:適 用于堿性印染廢水的處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種纖維素接枝含硼聚硅酸鋁鐵復(fù)合絮凝劑的制備方法及應(yīng)用，該絮凝劑以硅酸鈉、鋁鹽、鐵鹽為主要原料，在酸性條件下聚合制備聚硅酸鋁鐵，并添加硼元素進(jìn)行改性得到含硼聚硅酸鋁鐵，然后引入纖維素接枝，得到纖維素接枝含硼聚硅酸鋁鐵復(fù)合絮凝劑。本發(fā)明所制備的絮凝劑主要用于印染廢水的處理，無需調(diào)節(jié)廢水pH，脫色率和CODCr去除率高、沉降速度快、污泥量少。
文檔編號C02F1/54GK103204574SQ20131009530
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月23日
發(fā)明者田曉薇, 張麗丹, 韓春英, 李增和 申請人:北京化工大學(xué)