[发明专利]一种利用凹凸棒石制备杂化絮凝剂的方法

说明书

技术领域                     

     本发明涉及一种利用凹凸棒石制备杂化絮凝剂的方法，属于材料制备以及水处理应用技术领域。

背景技术

近年来，絮凝法是水处理技术和方法中应用最为广泛、常用的方法之一，在水处理中，凡地表水源的水厂，絮凝方法几乎是不可缺少的处理方法之一，在任何一处理阶段，均可与其他处理方法配合使用，在一些工业废水的三级处理中，也经常采用絮凝处理的方法。絮凝沉淀法是指将水溶液中的胶体或者悬浮物颗粒物产生絮状沉淀的方法。包括无机物和有机物，同时也能部分去除一些溶解性的杂质，甚至改善污泥的脱水性能。

絮凝剂的分类方法有很多种，按组成的不同，一般可将其分为无机絮凝剂、有机絮凝剂以及近年来兴起的生物絮凝剂。无机絮凝剂也称凝聚剂，金属盐种类可分为铝盐系和铁盐系两类，按阴离子成分又可分为盐酸系和硫酸系；其优点是价格低廉，被广泛用于给水、工业废水和城市污水的各种流程，逐渐成为絮凝剂的主流。有机絮凝剂主要依靠架桥作用使粒子沉降，故又把有机絮凝剂叫做絮凝剂或助凝剂。有机絮凝剂可分为三类：合成有机高分子絮凝剂、天然有机高分子改性絮凝剂、微生物絮凝剂。虽然无机絮凝剂对各种复杂成分的水处理适用性强，但生成的絮体却不及有机高分子絮凝剂生成的絮体大，而且投加量大。与无机絮凝剂相比，有机高分子絮凝剂用量少，絮凝速度快，受共存盐类、介质PH及环境温度影响小，生成污泥量少，而且有机高分子絮凝剂分子可带一COO^一、一NH—、—OH等亲水基团，可具链状、环状等多种结构，利于污染物进入絮体，脱色性好。但有机高分子絮凝剂或其水解、降解产物有毒，而且成本也较高。若把无机、有机絮凝剂复合起来使用正好可以弥补各自的缺点，形成无机一有机高分子复合絮凝剂的絮凝效果也更优异。

凹凸棒石是一种含水富镁铝的链层状硅酸盐矿物，具有多种相互平行的纳米尺度的孔道，其具有特殊的晶体结构和性质，经改性后其表面存在大量的亲水性硅羟基，可以与其他基团发生有效的接枝或者复配，制备复合材料。张越[专利号：CN102153176]利用载体絮凝技术的思路设计出凹凸棒石载体絮凝水处理剂，以亚铁盐与氧化剂反应生成的聚铁盐为混凝剂，再加入助剂进行复配，制备出无机高分子絮凝剂，尽管能够有效地除藻，但是制备反应体系中存在着酸的控制问题，可能对环境造成二次污染。赵宜江[专利号：CN101342482A]采用硅烷偶联剂改性凹凸棒石后与丙烯酰胺通过溶液聚合法进行接枝共聚；但是在惰性气体的保护条件下发生反应，这就增加了成本。

发明内容

     本发明的目的是：提供一种利用凹凸棒石制备杂化絮凝剂的方法，该方法过程简单，常温、空气氛围条件下制备出絮凝剂，降低生产成本，缩减生产工艺。

     本发明的技术解决方案是：采用过渡金属Fe的二价盐FeSO₄与NaHSO₃组成的二元引发体系，在空气当中，一定温度条件下，成功地引发了丙烯酰胺单体（AM）在凹土(ATP)表面发生接枝聚合反应，并用乙醇洗涤未参与反应的单体（AM），制备出凹土接枝聚丙烯酰胺杂化絮凝剂。

一种利用凹凸棒石制备杂化絮凝剂的方法，按照下述进行：将丙烯酰胺单体（AM）溶于一定质量的蒸馏水中，再加入一定质量分数的凹凸棒石粉末，搅拌混匀，然后放在一定温度的水浴锅中，再依次加入引发剂二价铁盐FeSO₄与NaHSO₃，聚合一段时间成功地制备出杂化絮凝剂。

其中所述的凹凸棒石是将胶体级凹凸棒石原矿浸泡48h以上，去除杂质，烘干，过200目筛子，得到粉末状，备用。

其中所述的将一定质量的丙烯酰胺单体溶于蒸馏水中，其中单体的质量分数为10%-20%。

其中所述的凹凸棒石的占单体的添加量以质量计为1%-15%。

其中所述的引发剂二价铁盐FeSO₄与NaHSO₃的摩尔量占丙烯酰胺单体的摩尔量为7×10^-4-21×10^-4，且二者的摩尔比例为1:5。

其中所述的聚合反应的体系温度在25℃-45℃，聚合反应时间为3h。

本发明的特点是不含重金属离子，环境风险小，制备出的杂化絮凝剂成本低，工艺简单，对浊度的去除效果很好。

本发明具有以下优点：

    （1）制备过程中加入了低成本的凹凸棒石，使杂化絮凝剂的成本大大降低。