一種聚合鋁-改性海藻酸鈉無機有機復合絮凝劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種聚合鋁-改性海藻酸鈉無機有機復合絮凝劑及其制備方法，屬于 環(huán)境化學技術領域。
【背景技術】
[0002] 在當今環(huán)保技術領域中，水處理藥劑是當前水工業(yè)、水污染治理與節(jié)水回用凈化 處理工程技術領域中應用最廣泛，用量最大的特殊產品。水處理藥劑屬于高科技含量、高附 加值產品，它在很大程度上決定著水處理技術與裝備的創(chuàng)新發(fā)展、設施與工藝流程簡化、運 行費用以及水質凈化質量。因此，新型、高效水處理藥劑始終是水處理環(huán)保技術領域中重點 發(fā)展的支柱產業(yè)，也是水工業(yè)與水污染治理工程技術與設備創(chuàng)新發(fā)展的基礎產業(yè)。
[0003] 無機有機復合水處理劑具有傳統(tǒng)水處理劑無法比擬的凈水效果，同時具有投藥量 低、應用范圍廣、使用方便、經濟等優(yōu)點。無機有機復合水處理劑的研制和開發(fā)必將給水工 業(yè)、水污染治理與節(jié)水凈化帶來深刻地變化，將為我國開創(chuàng)一個高效、低耗、低投入的水處 理局面。
[0004] 目前聚合氯化鋁PAC是國內外在給水處理、廢水處理和污泥脫水處理中廣泛應用 的無機絮凝劑，比有機高分子絮凝劑的價格低廉。但是，在形態(tài)、聚合度及相應的凝聚-絮 凝效果方面，聚合氯化鋁仍處于傳統(tǒng)鋁鹽絮凝劑與有機高分子絮凝劑之間，它的分子量以 及對膠體物質的吸附架橋能力比有機高分子絮凝劑差很多，而且還存在對進一步水解反應 的不穩(wěn)定性問題，另外，聚合氯化鋁在應用方面存在著投藥量高、產生的污泥量大等缺點。
[0005] 海藻酸鈉是從褐藻類的海帶或馬尾藻中提取的一種多糖化合物，具有原料易得、 價格低廉和安全無毒的特點。在單獨使用海藻酸鈉時，水體中的Ca2+濃度必須達到一定濃 度以上，海藻酸鈉的良好性能才能有效發(fā)揮，而且當水體中污染物濃度較低時，其效果并不 理想。將聚合氯化鋁PAC與海藻酸鈉進行復配制得聚合鋁-改性海藻酸鈉無機有機復合絮 凝劑，在國內外文獻數據庫中，目前未見相關文獻報道。

【發(fā)明內容】

[0006] 針對現有技術的不足，本發(fā)明提供一種聚合鋁-改性海藻酸鈉無機有機復合絮凝 劑及其制備方法，本發(fā)明利用天然高分子助凝劑海藻酸鈉（SA)帶有的羥基和羧基基團，通 過接枝共聚丙烯酰胺以及二甲基二烯丙基氯化銨，制備出既具有良好的貯存穩(wěn)定性又具有 良好絮凝效果的新型絮凝劑（SA-AM-DMDAAC)，再與聚合氯化鋁PAC復合，并研宄了其最佳 復合比，得到改性海藻酸鈉-聚合氯化鋁有機無機復合絮凝劑。
[0007] 原料說明
[0008] 本發(fā)明采用的原料之一海藻酸鈉（SA)是從褐藻類的海帶或馬尾藻中提取的一種 多糖碳水化合物，本身不具備絮凝效果，在水處理中常被用作助凝劑。SA是一種多糖類物 質，分子中含有大量羥基和羧基，以-COCT的形式存在，因此本身帶有負電荷。海藻酸鈉（SA) 可利用常規(guī)市購產品，也可按現有技術提取得到。
[0009] 堿化度：是指OIT與Al的摩爾比。
[0010] 本發(fā)明的技術方案如下：
[0011] -種聚合鋁-改性海藻酸鈉無機有機復合絮凝劑，是聚合氯化鋁與改性海藻酸鈉 按Al:改性海藻酸鈉質量比為（2?10) :1的比例混合反應制得，改性海藻酸鈉的質量按得 到的接枝固體總質量計；其中聚合氯化鋁是將AlCl3 ? 6H20溶于去離子水中，加入Na2CCV^ 液調節(jié)堿化度1?3,常溫下反應制得聚合氯化鋁溶液；所述的改性海藻酸鈉是由海藻酸鈉 (SA)、丙烯酰胺（AM)和二甲基二烯丙基氯化銨（DMDAAC)接枝共聚制得，海藻酸鈉（SA)、丙 烯酰胺（AM)和二甲基二烯丙基氯化銨（DMDAAC)的質量比為I: (1?5) : (1?5)。
[0012] 根據本發(fā)明優(yōu)選的，上述聚合鋁-改性海藻酸鈉無機有機復合絮凝劑的制備方 法，包括步驟如下：
[0013] (1)聚合氯化鋁的制備
[0014] 將AlCl3WH2O溶于去離子水中，磁力攪拌下加入Na2CO3溶液調節(jié)堿化度至1?2， 常溫下反應制得聚合氯化鋁溶液，聚合氯化鋁溶液的濃度為10?20g/L;
[0015] (2)改性海藻酸鈉的制備
[0016] 將海藻酸鈉和去離子水混合，再加入二甲基二烯丙基氯化銨和一半反應量的丙烯 酰胺，混合均勻，持續(xù)通氮氣15?30min除去混合物料中的氧氣；
[0017] 水浴加熱至40?60°C并持續(xù)通氮氣，向混合物料中加入過硫酸銨引發(fā)劑引發(fā)反 應10?20min，然后將剩余的一半丙烯酰胺溶解到去離子水中并逐滴加入到混合物料中； 加入完成后，停止通氮氣并密封攪拌反應2?6h;
[0018] 整個過程中，所述的海藻酸鈉、丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化銨的質量比為lg: (1 ?5)g:(1 ?5)g〇
[0019] 所述的過硫酸銨引發(fā)劑加入量為2?lOmmol/L;
[0020] 反應結束后，將產物冷卻至室溫，加入過量丙酮并攪拌析出沉淀，過濾，將固體干 燥，即得改性海藻酸鈉（接枝丙烯酰胺及二甲基二烯丙基氯化銨絮凝劑SA-AM-DMDAAC);
[0021] (3)聚合鋁-改性海藻酸鈉無機有機復合絮凝劑的制備
[0022] 將步驟⑵制得的改性海藻酸鈉加入步驟⑴制得的聚合氯化鋁溶液中，常溫下 攪拌1?6h反應，即得聚合鋁-改性海藻酸鈉無機有機復合絮凝劑；聚合氯化鋁與改性海 藻酸鈉按Al:改性海藻酸鈉質量比為（2?10) :1，改性海藻酸鈉的質量按得到的接枝固體 總質量計。
[0023] 根據本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（1)中聚合氯化鋁溶液的濃度為10?15g/L。
[0024] 根據本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（2)中的水浴反應溫度為45?50°C，更優(yōu)選45°C;
[0025] 根據本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（2)中密封攪拌反應時間為3?5h，更優(yōu)選4h;
[0026] 根據本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（2)整個過程中，所述的海藻酸鈉、二甲基二烯丙基氯化 按、丙稀酰胺的質量和去離子水的體積比為Ig: (2?4)g: (2?4)g:100ml，更優(yōu)選Ig:3g: 3g:IOOml;
[0027] 根據本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（2)中所述的過硫酸銨引發(fā)劑加入量為4?8mmol/L，更