專利名稱：一種測試絮凝時間對陽離子絮凝劑絮凝性能影響的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測試絮凝時間對陽離子絮凝劑絮凝性能影響的方法。
背景技術(shù)：
我國是世界上嚴(yán)重缺水國家之一，我國水資源總量居世界第4位，但按2002年人口統(tǒng)計，人均水資源為2220m3，僅為世界人均水資源的1/4，相當(dāng)于美國的1/4，日本的1/2， 加拿大的1/44，居世界第110位。而且水資源時空分布極不均勻，即南方水多，北方水少，夏季水多，冬季水少，造成了南澇北旱的局面。長江流域以南地區(qū)水資源占全國80%以上，耕地只占全國的1/3 ；而北方地區(qū)干旱少水，而耕地卻占全國的60%以上，旱災(zāi)缺水已以成為農(nóng)牧業(yè)主要災(zāi)害。而且由于水資源分配不均，開發(fā)利用難度大，目前，全國600多個城市中， 有400多個供水不足，嚴(yán)重缺水的108個。21世紀(jì)隨著我國工業(yè)化程度的提高，我國水資源供需矛盾將進(jìn)一步加劇，據(jù)預(yù)測到2010年，全國總供水量為6200-6500億m3，相應(yīng)的總需水量將達(dá)7300億m3，供需缺口近 1000億m3，2030年全國總需水量將達(dá)10000億m3，全國將缺水4000-5000億m3。世界上許多國家也將面臨嚴(yán)重的水源危機(jī)，因此有人稱“石油危機(jī)之后，下一個危機(jī)便是水。”根據(jù)國家環(huán)?？偩纸y(tǒng)計，2002年全國廢水排放總量439. 5億噸(其中工業(yè)廢水207. 2億噸，生活污水232. 3億噸)，但目前工業(yè)廢水處理量為78. 9 %，達(dá)標(biāo)排放率為 54. 5%，生活污水處理量只有20%左右，即全國約有1/3工業(yè)廢水和4/5的生活污水未經(jīng)處理直接排入江、河、湖、海，使水資源遭到嚴(yán)重污染。我國七大水系2003年度統(tǒng)計表明屬于 I III類水質(zhì)的占38. 1 %，屬于IV，V類水質(zhì)的占32.2%，屬于劣V類水質(zhì)的占四.7%。 即我國七大水系有60% 70%受到了輕度或嚴(yán)重的污染。從1999年水利部門的監(jiān)測結(jié)果看有16%水庫的水質(zhì)受到不同程度的污染，而且大部分水庫處于中營養(yǎng)狀況。有58%的湖泊水質(zhì)受到不同程度的污染。其中太湖88%的斷面水質(zhì)超過了 III類標(biāo)準(zhǔn)；滇池和巢湖水質(zhì)為劣V類和V類。據(jù)統(tǒng)計，每年因水污染造成的直接經(jīng)濟(jì)損失在430億萬元以上，水污染已嚴(yán)重制約經(jīng)濟(jì)與社會的發(fā)展。水資源短缺以及水資源的嚴(yán)重污染制約著我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并給人民生活和生態(tài)環(huán)境帶來了災(zāi)難性后果。中國水資源雖不算豐富，但如果合理開發(fā)和節(jié)約使用，還不至于到了今天這種局面。可以說中國水資源短缺很大程度上是人為因素的結(jié)果。污染是一個因素，水資源的低效率利用是另一個因素，重點是農(nóng)業(yè)大水灌溉，工業(yè)水的低重復(fù)利用以及生活用水的浪費。目前我國農(nóng)業(yè)灌溉占全國用水量的75%，且節(jié)水灌溉處于初級階段，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對水資源的使用相當(dāng)粗放，浪費水資源的現(xiàn)象仍相當(dāng)嚴(yán)重，我國目前灌溉用水有效利用率僅為30% 40%，發(fā)達(dá)國家為70% 80%。我國工業(yè)用水利用率不高、用水嚴(yán)重浪費的現(xiàn)象也普遍存在。我國主要工業(yè)行業(yè)用水水平明顯低于發(fā)達(dá)國家(我國工業(yè)萬元產(chǎn)值用水為103m3、美國為9m3、日本為6m3)。目前我國城市工業(yè)用水重復(fù)利用率在30% 40%之間，與日本發(fā)達(dá)國家仍相差較遠(yuǎn)，其他工業(yè)化國家用水重復(fù)利用率在70% 90%之間。我國城市生活用水浪費現(xiàn)象也十分普遍，由自來水管網(wǎng)的跑、冒、滴、漏的損失至少達(dá)總城市生活用水量的20%。還有產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，水資源開發(fā)管理不當(dāng)及水價過低也是造成水資源浪費的原因?？傊Y源的可持續(xù)發(fā)展是經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。因此，要把水資源的合理開發(fā)和高效利用擺在戰(zhàn)略地位上。除了國家立法的強(qiáng)制管理外，我們需要利用技術(shù)手段來處理污水和提高水的重復(fù)利用率。在水處理中采用的方法有物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法以及生物化學(xué)處理法。物理法又分為離心分離法、過濾法、沉淀法、浮選法等?；瘜W(xué)法可分為中和法、絮凝法、氧化還原法、離子交換法等。物理化學(xué)法分為吸附法、萃取法、電解法等。生物化學(xué)法又分為好氧法和厭氧法等。而化學(xué)處理法中的混凝、絮凝法是應(yīng)用最為廣泛的處理方法，絮凝劑則是絮凝法成敗的關(guān)鍵因素。淀粉是一種葡萄糖聚合物，它一般以直徑為1 10微米或更大一些的微粒形式存在，這些顆粒主要沉積在植物的種子、塊莖或根部中。雖然，淀粉來源遍布整個植物世界，但只有少數(shù)幾種作物被廣泛地用于商品淀粉的生產(chǎn)，玉米是制取淀粉的最主要來源。目前全球每年種植玉米超過1.3億公頃，約占全球糧食總量的35%左右，主要生產(chǎn)國有美國(占 40%以上)、中國(占20%左右)。淀粉的其它來源還有小麥、馬鈴薯、木薯及甘薯等。根據(jù)植物的種類，采用不同的加工方法。玉米淀粉可以方便地使用機(jī)械分離方式制取，將玉米在含有亞硫酸鹽的溫水中浸泡，脫出胚芽，再濕磨，淀粉顆粒在此低溫下不溶于水，然后離心、 洗滌、干燥即得淀粉產(chǎn)品。改性淀粉的生產(chǎn)與應(yīng)用已有200多年的歷史，最早起源于西歐1804年生產(chǎn)的英國膠，但大部分淀粉衍生物的工業(yè)化是1940年從荷蘭和美國開始的。近三十年是改性淀粉高速發(fā)展的年代，各種新型的淀粉衍生物，如復(fù)合改性淀粉、高吸水性樹脂、可生物降解淀粉塑料等大量涌現(xiàn)。目前全球改性淀粉的年產(chǎn)量在600萬噸左右，造紙和食品加工是其兩大主要用戶，美國年消費量達(dá)300萬噸左右，其中60%左右用于造紙工業(yè)。我國從80年代中期開始加快改性淀粉的生產(chǎn)，目前全國改性淀粉生產(chǎn)廠家已超過200多家，年產(chǎn)量已接近 50萬噸，產(chǎn)品主要應(yīng)用于造紙、食品、飼料和紡織及印染工業(yè)。預(yù)計2010年全國改性淀粉的需求量為120 150萬噸，2015年將達(dá)到200萬噸。與發(fā)達(dá)國家比，我國改性淀粉工業(yè)仍比較落后，改性淀粉的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域仍比較有限。在眾多的天然改性高分子絮凝劑中，淀粉改性絮凝劑開發(fā)尤為引人注目。因為淀粉來源廣，價格低廉，并且產(chǎn)物完全可被生物降解，在自然界中形成良性循環(huán)。常用作絮凝劑的改性淀粉品種有接枝淀粉、陽離子淀粉、復(fù)合改性淀粉等。陽離子淀粉是胺類化合物與淀粉分子的羥基在堿催化作用下反應(yīng)生成的醚化淀粉衍生物。陽離子淀粉按其陽離子性強(qiáng)度的不同可以分為季銨鹽陽離子淀粉、叔胺鹽陽離子淀粉、仲胺鹽陽離子淀粉、伯胺鹽陽離子淀粉等。其中重點用于絮凝劑的是季銨鹽陽離子淀粉。陽離子淀粉可與水中膠體微粒起電荷中和吸附橋架作用，使體系中的膠體微粒脫穩(wěn)、 絮凝，從而除去水中懸浮固體，降低水的濁度。美國的Tasset Emmett等在堿催化下，使淀粉同鹵代醇季銨鹽反應(yīng)，合成了陽離子淀粉絮凝劑，而后再加入堿土金屬氧化物或氯化氫來完成整個反應(yīng)，該反應(yīng)產(chǎn)物可以用來作為絮凝劑、懸浮劑和乳化劑。Klimenwiciete等用陽離子改性淀粉季銨鹽來處理高嶺土水樣，研究了取代度以及用量對絮凝性能的影響，并與陽離子聚丙烯酰胺衍生物的絮凝性能進(jìn)行比較，結(jié)果表明陽離子淀粉絮凝劑效果良好，當(dāng)取代度在0. 3 0. 45時達(dá)到高的絮凝效果。Oelmeyer等通過把陽離子淀粉與合成的陰離子高分子絮凝劑復(fù)配使用來絮凝海港污泥取得了很好的效果。Pal等人研究了陽離子淀粉對于硅藻土懸浮液的絮凝作用，Nystrom等研究了陽離子淀粉與聚丙烯酸鈉復(fù)配使用絮凝方解石懸浮液，Sableviciene研究了高取代陽離子淀粉的絮凝效果。以上研究表明，陽離子淀粉具有很好的絮凝或者助凝效果。絮凝時間是評價絮凝劑的一個重要標(biāo)準(zhǔn)，絮凝時間即絮凝劑加入廢水之后的靜置時間對絮凝效果也有較大的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種測試絮凝時間對陽離子絮凝劑絮凝性能影響的方法，該方法通過改變不同的絮凝時間，分別測定出陽離子絮凝劑的絮凝性能，進(jìn)而分析出絮凝時間對陽離子絮凝劑的絮凝性能的影響，測試步驟簡單， 測試時間短，為陽離子絮凝劑應(yīng)用于廢水處理提供了參考。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種測試絮凝時間對陽離子絮凝劑絮凝性能影響的方法，包括以下步驟(a)制取陽離子絮凝劑備用；(b)配制鈉基膨潤土懸濁液作為模擬水樣；(c)取模擬水樣分別置于反應(yīng)容器中，向反應(yīng)容器加入絮凝劑；(d)將所有反應(yīng)容器均來回振蕩，靜置沉降不同的時間；(e)分別測定反應(yīng)容器中液體的透光度，通過測得的透光度分析出絮凝時間對絮凝性能的影響。所述步驟(a)中，陽離子絮凝劑為淀粉-二甲基二烯丙基氯化銨-丙烯酰胺三元接枝共聚物。所述步驟(b)中，鈉基膨潤土懸濁液的濃度為2000mg/L。所述步驟(c)中，模擬水樣的體積為50mL。所述步驟(e)中，測定反應(yīng)容器中液面下3cm的液體的透光度。所述步驟(C)中，反應(yīng)容器為比色管。所述步驟(c)中，反應(yīng)容器的容積為100mL。綜上所述，本發(fā)明的有益效果是通過改變不同的絮凝時間，分別測定出陽離子絮凝劑的絮凝性能，進(jìn)而分析出絮凝時間對陽離子絮凝劑的絮凝性能的影響，測試步驟簡單， 測試時間短，為陽離子絮凝劑應(yīng)用于廢水處理提供了參考。


圖1為絮凝時間對陽離子絮凝劑的絮凝性能的影響曲線圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不僅限于此。實施例
本發(fā)明涉及的一種測試絮凝時間對陽離子絮凝劑絮凝性能影響的方法，其具體步驟如下(a)制取陽離子絮凝劑備用；(b)配制鈉基膨潤土懸濁液作為模擬水樣；(c)取模擬水樣分別置于反應(yīng)容器中，向反應(yīng)容器加入絮凝劑；(d)將所有反應(yīng)容器均來回振蕩，靜置沉降不同的時間；(e)分別測定反應(yīng)容器中液體的透光度，通過測得的透光度分析出絮凝時間對絮凝性能的影響。所述步驟(a)中，陽離子絮凝劑為淀粉-二甲基二烯丙基氯化銨-丙烯酰胺三元接枝共聚物。所述步驟(b)中，鈉基膨潤土懸濁液的濃度為2000mg/L。所述步驟(c)中，模擬水樣的體積為50mL。所述步驟(e)中，測定反應(yīng)容器中液面下3cm的液體的透光度。
所述步驟(C)中，反應(yīng)容器為比色管。所述步驟(c)中，反應(yīng)容器的容積為100mL。絮凝時間是評價絮凝劑的一個重要標(biāo)準(zhǔn)，絮凝時間即絮凝劑加入廢水之后的靜置時間對絮凝效果也有較大的影響。為了得到陽離子絮凝劑應(yīng)用于廢水處理時的最佳絮凝時間，本發(fā)明做了絮凝時間對陽離子絮凝劑的絮凝性能的影響試驗，結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，加入了淀粉-二甲基二烯丙基氯化銨-丙烯酰胺三元接枝共聚物的模擬水樣的透光度和時間的關(guān)系在前 3min內(nèi)基本為線性關(guān)系，之后透光度趨于穩(wěn)定，達(dá)97%左右，隨時間的變化很小，所以較為理想的絮凝時間為:3min以上。本實驗中合成的陽離子絮凝劑含有銨基，且在銨基的氮原子上帶有正電荷，由于其所帶電荷對粘土顆粒表面的負(fù)電荷物質(zhì)具有親和性，易與其緊密結(jié)合形成絮體，而且絮凝速度快，可以清晰看到沉降的絮體。上述方法通過改變不同的絮凝時間，分別測定出陽離子絮凝劑的絮凝性能，進(jìn)而分析出絮凝時間對陽離子絮凝劑的絮凝性能的影響，測試步驟簡單，測試時間短，為陽離子絮凝劑應(yīng)用于廢水處理提供了參考。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)，對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種測試絮凝時間對陽離子絮凝劑絮凝性能影響的方法，其特征在于，包括以下步驟(a)制取陽離子絮凝劑備用；(b)配制鈉基膨潤土懸濁液作為模擬水樣；(c)取模擬水樣分別置于反應(yīng)容器中，向反應(yīng)容器加入絮凝劑；(d)將所有反應(yīng)容器均來回振蕩，靜置沉降不同的時間；(e)分別測定反應(yīng)容器中液體的透光度，通過測得的透光度分析出絮凝時間對絮凝性能的影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測試絮凝時間對陽離子絮凝劑絮凝性能影響的方法，其特征在于，所述步驟(a)中，陽離子絮凝劑為淀粉-二甲基二烯丙基氯化銨-丙烯酰胺三元接枝共聚物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測試絮凝時間對陽離子絮凝劑絮凝性能影響的方法，其特征在于，所述步驟(b)中，鈉基膨潤土懸濁液的濃度為2000mg/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測試絮凝時間對陽離子絮凝劑絮凝性能影響的方法，其特征在于，所述步驟(c)中，模擬水樣的體積為50mL。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測試絮凝時間對陽離子絮凝劑絮凝性能影響的方法，其特征在于，所述步驟(e)中，測定反應(yīng)容器中液面下3cm的液體的透光度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測試絮凝時間對陽離子絮凝劑絮凝性能影響的方法，其特征在于，所述步驟(c)中，反應(yīng)容器為比色管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測試絮凝時間對陽離子絮凝劑絮凝性能影響的方法，其特征在于，所述步驟(c)中，反應(yīng)容器的容積為100mL。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測試絮凝時間對陽離子絮凝劑絮凝性能影響的方法。該測試絮凝時間對陽離子絮凝劑絮凝性能影響的方法包括制取陽離子絮凝劑；配制不同pH值的鈉基膨潤土懸濁液作為模擬水樣；取不同pH值的模擬水樣分別置于反應(yīng)容器中并加入相同量的絮凝劑；分別測定反應(yīng)容器中液體的透光度，進(jìn)而分析出pH值對絮凝性能影響等步驟。本發(fā)明通過改變不同的絮凝時間，分別測定出陽離子絮凝劑的絮凝性能，進(jìn)而分析出絮凝時間對陽離子絮凝劑的絮凝性能的影響，測試步驟簡單，測試時間短，為陽離子絮凝劑應(yīng)用于廢水處理提供了參考。
文檔編號G01N21/59GK102466628SQ201010560350
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者李波 申請人:李波