環(huán)保型鎂離子改性蒙脫石自來(lái)水絮凝劑及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種環(huán)保型鎂離子改性蒙脫石自來(lái)水絮凝劑，它由殼聚糖溶液與鎂離子改性蒙脫石溶液配制而成；所述的殼聚糖溶液是殼聚糖質(zhì)量百分含量0.2%-2%的乙酸溶液，所述的鎂離子改性蒙脫石溶液是由氫氧化鈉、碳酸氫鈉、氯化鎂、蒙脫石和水按質(zhì)量比為1∶1∶（1-4）∶（5-8）∶（86-92）混合而成。本發(fā)明所述本絮凝劑，絮凝顆粒大，沉降速度快，對(duì)原水濁度的去除率達(dá)到98.09%，對(duì)于濁度70-100NTU的原水一次處理就能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)3NTU以內(nèi)，且成本低，不含有對(duì)人體有害的成分，性能優(yōu)良，質(zhì)量穩(wěn)定。
【專利說(shuō)明】環(huán)保型鎂離子改性蒙脫石自來(lái)水絮凝劑及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于自來(lái)水處理領(lǐng)域，涉及一種環(huán)保型鎂離子改性蒙脫石絮凝劑及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]目前我國(guó)自來(lái)水處理最常用的絮凝劑是聚合三氯化鋁(CF-PAC)，因它在自來(lái)水處理過(guò)程中不可避免地將會(huì)引入鋁離子，給水體帶來(lái)二次污染。自來(lái)水中的殘余鋁進(jìn)入人體后，部分隨糞便排出體外，剩余部分則在血液、肌肉、骨骼等組織和器官內(nèi)富集，當(dāng)體內(nèi)鋁的富集濃度超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，將會(huì)引起生物體病變。長(zhǎng)期攝入鋁離子會(huì)導(dǎo)致諸如大腦癡呆、骨質(zhì)疏松等多種疾病，危害人體健康。
[0003]因此，為了克服傳統(tǒng)絮凝劑的一些缺點(diǎn)，很有必要研制一種絮凝劑效果顯著，處理后出水鋁離子含量低的新型環(huán)保絮凝劑。為此， 申請(qǐng)人:把自然界儲(chǔ)量豐富的天然有機(jī)高分子多糖殼聚糖制成溶液，與鎂離子改性蒙脫石溶液復(fù)合，得到了一種成本低、絮凝效果效果好的復(fù)合絮凝劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種環(huán)保型鎂離子改性蒙脫石自來(lái)水絮凝劑，能有效降低原水的濁度，絮凝顆粒大，沉降速度快，操作簡(jiǎn)便，成本低。
[0005]本發(fā)明的另一目的是提供上述環(huán)保型鎂離子改性蒙脫石自來(lái)水絮凝劑的應(yīng)用方法。
[0006]本發(fā)明為解決上述提出的問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:
[0007]—種環(huán)保型鎂離子改性蒙脫石自來(lái)水絮凝劑，它由殼聚糖溶液與鎂離子改性蒙脫石溶液配制而成；所述殼聚糖溶液、鎂離子改性蒙脫石溶液的體積比為(4-10): (5-20)。
[0008]按上述方案，所述的鎂離子改性蒙脫石溶液是由氫氧化鈉、碳酸氫鈉、氯化鎂、蒙脫石和水按質(zhì)量比為:1:1: (1-4): (5-8): (86-92)混合而成。
[0009]按上述方案，所述的殼聚糖溶液是殼聚糖質(zhì)量百分含量0.2%_2%的稀酸溶液。所述稀酸為甲酸、乙酸、乙二酸、丙酸、鹽酸中的一種或幾種。
[0010]按上述方案，所述殼聚糖溶液中殼聚糖的質(zhì)量百分含量為0.2%-2%，酸的質(zhì)量百分含量為1%_5%，余量為水。以酸采用乙酸為例，所述殼聚糖溶液的生產(chǎn)工藝為:將殼聚糖、乙酸和水按比例混合均勻，于溫度16-28°C攪拌反應(yīng)時(shí)間1.5-3小時(shí)即可。
[0011]按上述方案，所述殼聚糖分子量為30-50萬(wàn)、粘度為10_50mPa *S，是從紅龍蝦殼中提取的一種膠質(zhì)狀高分子幾丁聚糖，可從市場(chǎng)上購(gòu)得。
[0012]本發(fā)明的環(huán)保型鎂離子改性蒙脫石自來(lái)水絮凝劑的應(yīng)用方法，將本發(fā)明所述絮凝劑投入含有原水中攪拌靜置即可，所述絮凝劑的投入量視原水的濁度和金屬離子的含量而定。[0013]本發(fā)明中以長(zhǎng)江原水為例具體說(shuō)明所述絮凝劑的應(yīng)用方法，按所述絮凝劑與長(zhǎng)江原水體積比為(9-30): 1000，在攪拌下將本發(fā)明所述的絮凝劑加入長(zhǎng)江原水中，充分?jǐn)嚢韬螅o置，即可去除水中諸如Al3+、Zn2+、Cr6+、Hg2+、Pb2+、Cu2+等多種有害金屬離子，靜置所得上層清液，經(jīng)測(cè)其濁度在3NTU以下，達(dá)到國(guó)家GB5749-85標(biāo)準(zhǔn).[0014]按上述方案，所述長(zhǎng)江原水的濁度為70-100NTU。
[0015]本發(fā)明所述自來(lái)水絮凝劑中主要包括殼聚糖、鎂離子改性蒙脫石，兩組分之間互相復(fù)合不但產(chǎn)生合成互補(bǔ)效應(yīng)，而且產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，其復(fù)合絮凝機(jī)理如下:
[0016]1、鎂離子主要起電中和作用，蒙脫石主要起吸附作用，而殼聚糖主要起吸附橋連作用，它可將細(xì)小的絮粒凝結(jié)在一起形成更大更致密的絮體，從而使其沉降速度和吸附效率大大提高；2、殼聚糖與鎂離子改性蒙脫石復(fù)合有助于膠體脫穩(wěn)，聚沉速度加快。因?yàn)橛袡C(jī)的陽(yáng)離子型天然高分子多糖與無(wú)機(jī)的多孔礦物材料之間可形成化學(xué)架橋，中和并降低了膠體微粒的表面電荷，壓縮了膠體微粒的雙電層，使膠體微粒凝聚脫穩(wěn)，更易絮凝沉降；3、殼聚糖的螯合作用對(duì)鎂離子含量的降低具有獨(dú)特的作用，因殼聚糖分子中含有大量游離一NH2，而且一NH2鄰位是一0H，可借氫鍵形成具有類似網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的籠形分子，從而對(duì)金屬離子有著穩(wěn)定的配位作用。另外，在殼聚糖線性分子鏈上含有多個(gè)羥基(一0H)和氨基(一NH2),這些含有剩余電子對(duì)的一OH和一NH2可將電子提供給含有空d軌道的金屬離子Mn+ (—般為非堿或非堿土金屬離子)螯合成穩(wěn)定的內(nèi)絡(luò)鹽，使之可去除水中諸如Al3+、Zn2+、Cr6+、Hg2+、Pb2+、Cu2+等多種有害金屬離子。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0018]1、本發(fā)明的環(huán)保型鎂離子改性蒙脫石自來(lái)水絮凝劑，選用鎂離子改性蒙脫石增加絮凝體系的電性，有利于絮凝沉降，由于沒(méi)有鋁離子的添加故無(wú)鋁離子污染的問(wèn)題，選用的殼聚糖作為有機(jī)大分子具有鏈狀結(jié)構(gòu)，能大大增加絮凝效果；
[0019]2、本發(fā)明的環(huán)保型鎂離子改性蒙脫石自來(lái)水絮凝劑，絮凝顆粒大，沉降速度快，對(duì)長(zhǎng)江原水濁度的去除率達(dá)到98.09%,略高于傳統(tǒng)絮凝劑，原水濁度在70-100NTU之間一次處理就能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)3NTU以內(nèi)，對(duì)自來(lái)水的絮凝效果顯著，性能優(yōu)良，質(zhì)量穩(wěn)定；
[0020]3、本發(fā)明的環(huán)保型鎂離子改性蒙脫石自來(lái)水絮凝劑，其原料來(lái)源廣泛，價(jià)格便宜，處理自來(lái)水用量少，藥品成本低，處理自來(lái)水的藥劑成本為0.0129元/噸原水，而目前武漢市自來(lái)水處理廠的最低藥劑成本為0.014元/噸原水。與傳統(tǒng)聚鋁類絮凝劑相比，其出水濁度下降8.18%，同時(shí)藥劑成本降低7.86%，可見(jiàn)該自來(lái)水絮凝劑性價(jià)比優(yōu)勢(shì)明顯，而且該絮凝劑不含有對(duì)人體有害的成分，能夠得到普遍推廣。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
[0022]實(shí)施例1
[0023]一種環(huán)保型鎂離子改性蒙 脫石自來(lái)水絮凝劑，它由殼聚糖溶液與鎂離子改性蒙脫石溶液配制而成；所述殼聚糖溶液、鎂離子改性蒙脫石溶液的體積比為0.8:1 ;
[0024]所述殼聚糖溶液的配制方法如下:首先稱取質(zhì)量濃度為2%的乙酸99.6g，加入反應(yīng)器，在不斷攪拌的情況下，再加入0.4g殼聚糖，在16°C下攪拌1.5小時(shí)，配成殼聚糖質(zhì)量含量0.4%的乙酸溶液；所述鎂離子改性蒙脫石溶液，是由氫氧化鈉、碳酸氫鈉、氯化鎂、蒙脫石和水按質(zhì)量比為1:1:1:5:92的比例混合均勻后制得。
[0025]應(yīng)用:取湖北省武漢市長(zhǎng)江原水200mL，測(cè)得其濁度為70NTU，在250r/min的攪拌速度下加入本實(shí)施例配置的絮凝劑1.8mL,攪拌2min,然后在60r/min的攪拌速度下攪拌5min，最后靜置20min，取靜置后的上清液測(cè)得濁度< 3NTU，其中重要金屬含量均達(dá)到國(guó)家GB5749-85 標(biāo)準(zhǔn)。
[0026]實(shí)施例2
[0027]—種環(huán)保型鎂離子改性蒙脫石自來(lái)水絮凝劑，它由殼聚糖溶液與鎂離子改性蒙脫石溶液配制而成；所述殼聚糖溶液、鎂離子改性蒙脫石溶液的體積比為1.2:1.2 ；
[0028]所述殼聚糖溶液的配制方法如下:首先稱取質(zhì)量濃度為3%的乙酸99.2g，加入反應(yīng)器，在不斷攪拌的情況下，再加入0.Sg殼聚糖，在20°C下攪拌2.0小時(shí)，配成殼聚糖質(zhì)量含量0.8%的乙酸溶液；所述鎂離子改性蒙脫石溶液，是由氫氧化鈉、碳酸氫鈉、氯化鎂、蒙脫石和水按質(zhì)量比為1:1:2:6:90的比例混合均勻后制得。
[0029]應(yīng)用:取湖北省武漢市長(zhǎng)江原水200mL，測(cè)得其濁度為80NTU，在250r/min的攪拌速度下依次加入本實(shí)施例配置的絮凝劑2.4mL,攪拌2min,然后在60r/min的攪拌速度下攪拌5min，最后靜置20min，取靜置后的上清液測(cè)得濁度< 3NTU，其中金屬均達(dá)到國(guó)家GB5749-85 標(biāo)準(zhǔn)。
[0030]實(shí)施例3
[0031]一種環(huán)保型鎂離子改性蒙脫石自來(lái)水絮凝劑，它由殼聚糖溶液與鎂離子改性蒙脫石溶液配制而成；所述殼 聚糖溶液、鎂離子改性蒙脫石溶液的體積比為1.6:1.4 ;
[0032]所述殼聚糖溶液的配制方法如下:首先稱取質(zhì)量濃度為4%的乙酸98.8g，加入反應(yīng)器，在不斷攪拌的情況下，加入1.2g殼聚糖，在24°C下攪拌2.5小時(shí)，配成殼聚糖質(zhì)量含量1.2%的乙酸溶液；所述鎂離子改性蒙脫石溶液，是由氫氧化鈉、碳酸氫鈉、氯化鎂、蒙脫石和水按質(zhì)量比為1:1:3:7:88的比例混合均勻后制得。
[0033]應(yīng)用:取湖北省武漢市長(zhǎng)江原水200mL，測(cè)得其濁度為90NTU，在250r/min的攪拌速度下加入本實(shí)施例配置的絮凝劑3.0mL,攪拌2min,然后在60r/min的攪拌速度下攪拌5min，最后靜置20min，取靜置后的上清液測(cè)得濁度< 3NTU，其中金屬均達(dá)到國(guó)家GB5749-85 標(biāo)準(zhǔn)。
[0034]實(shí)施例4
[0035]一種環(huán)保型鎂離子改性蒙脫石自來(lái)水絮凝劑，它由殼聚糖溶液與鎂離子改性蒙脫石溶液配制而成；所述殼聚糖溶液、鎂離子改性蒙脫石溶液的體積比為2.0: 1.6 ;
[0036]所述殼聚糖溶液的配制方法如下:首先稱取質(zhì)量濃度為5%的乙酸98.4g，加入反應(yīng)器，在不斷攪拌的情況下，加入1.6g殼聚糖，在28°C下攪拌3.0小時(shí)，配成殼聚糖質(zhì)量含量1.6%的乙酸溶液；所述鎂離子改性蒙脫石溶液，是由氫氧化鈉、碳酸氫鈉、氯化鎂、蒙脫石和水按質(zhì)量比為1:1:4:8:86的比例混合均勻后制得。
[0037]應(yīng)用:取湖北省武漢市長(zhǎng)江原水200mL，測(cè)得其濁度為100NTU，在250r/min的攪拌速度下加入本實(shí)施例配置的絮凝劑3.6mL,攪拌2min,然后在60r/min的攪拌速度下攪拌5min，最后靜置20min，取靜置后的上清液測(cè)得其濁度< 3NTU，其中金屬均達(dá)到國(guó)家GB5749-85 標(biāo)準(zhǔn)。[0038]對(duì)比例:與實(shí)施例相對(duì)照，投加的絮凝劑為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB15892-2003中II類液體聚合氯化鋁。所述聚合氯化鋁鐵溶液的配制方法如下:取聚合氯化鋁稀釋十倍即制得工作液。
[0039]應(yīng)用:取湖北省武漢市長(zhǎng)江原水200mL，測(cè)得其濁度為100NTU，在250r/min的攪拌速度下加入本對(duì)比例配置的絮凝劑5mL,攪拌2min,然后在60r/min的攪拌速度下攪拌5min，最后靜置20min，取靜置后的上清液測(cè)得其濁度< 3NTU，其中金屬均達(dá)到國(guó)家GB5749-85 標(biāo)準(zhǔn)。
[0040] 實(shí)施例4與對(duì)比例相比，靜止后上清液的出水濁度均< 3NTU，相比較本發(fā)明所述絮凝劑處理后的原水的出水濁度下降了 8.18%。
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)保型鎂離子改性蒙脫石自來(lái)水絮凝劑，其特征在于:它由殼聚糖溶液與鎂離子改性蒙脫石溶液配制而成；所述的殼聚糖溶液是殼聚糖質(zhì)量百分含量0.2%-2%的稀酸溶液，所述的鎂離子改性蒙脫石溶液是由氫氧化鈉、碳酸氫鈉、氯化鎂、蒙脫石和水按質(zhì)量比為:1:1: (1-4): (5-8): (86-92)混合而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型鎂離子改性蒙脫石自來(lái)水絮凝劑，其特征在于:所述殼聚糖溶液與鎂離子改性蒙脫石溶液的體積比為(4-10): (5-20)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的環(huán)保型鎂離子改性蒙脫石自來(lái)水絮凝劑，其特征在于:所述殼聚糖溶液中殼聚糖的質(zhì)量百分含量為0.2%-2%，酸的質(zhì)量百分含量為1%_5%，余量為水。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)保型鎂離子改性蒙脫石自來(lái)水絮凝劑，其特征在于:所述殼聚糖溶液的生產(chǎn)工藝為:將殼聚糖、酸和水按比例混合均勻，于溫度16-28°C攪拌反應(yīng)時(shí)間1.5-3小時(shí)即可。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中所述的任意一種環(huán)保型鎂離子改性蒙脫石自來(lái)水絮凝劑，其特征在于:所述的酸為甲酸、乙酸、乙二酸、丙酸、鹽酸中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中所述的任意一種環(huán)保型鎂離子改性蒙脫石自來(lái)水絮凝劑，其特征在于:所述的殼聚糖的分子量為30 — 50萬(wàn)、粘度為10 — 5OmPa.S。
7.權(quán)利要求1-5中所述的任意一種環(huán)保型鎂離子改性蒙脫石自來(lái)水絮凝劑在降低原水濁度方面的應(yīng)用。
8.權(quán)利要求7中所 述的環(huán)保型鎂離子改性蒙脫石自來(lái)水絮凝劑的應(yīng)用方法，其特征在于:在攪拌下將原水中投入所述絮凝劑，充分?jǐn)嚢韬?，靜置即可降低所述原水的濁度。
9.權(quán)利要求8所述的環(huán)保型鎂離子改性蒙脫石自來(lái)水絮凝劑的應(yīng)用方法，其特征在于:當(dāng)所述原水為長(zhǎng)江原水時(shí)，所述混凝劑與長(zhǎng)江原水的體積比為(9-30):1000，充分?jǐn)嚢?，靜置后所得上清液的濁度在3NTU以下。
10.權(quán)利要求9所述的環(huán)保型鎂離子改性蒙脫石自來(lái)水絮凝劑的應(yīng)用方法，其特征在于:所述長(zhǎng)江原水的濁度為70-100NTU。
【文檔編號(hào)】C02F1/52GK103880136SQ201410131981
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】曾德芳, 李壯, 王飛宇 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)