[发明专利]一种快速絮凝用水处理剂及其制备方法和水处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及水处理的技术领域，尤其涉及一种快速絮凝用水处理剂及其制备方法和应用该快速絮凝用水处理剂的水处理方法。

背景技术

水处理剂被广泛的应用于原水和污水处理领域，可以降低原水的浊度、色度等感观指标。通过水处理剂除去多种高分子有机物、某些重金属和放射性物质，既可以自成独立的处理系统，也可以与其它处理单元过程进行组合，作为预处理、中间处理和最终处理过程，还可用于污泥脱水前的浓缩过程，改善污泥的脱水性能。

在应急水处理需求中，实现对原水的快速絮凝处理十分必要。快速絮凝用水处理剂的研制对处理水的应急供给、污染水的快速处理等等具有重要的意义。

现有技术中，无论是无机水处理剂、有机水处理剂还是生物水处理，在絮凝过程中，多数是仅仅依靠重力作用实现絮凝物的自然沉降，无法满足快速水处理的需求。因此，亟需开发一种能够应用于应急水处理的快速絮凝用的水处理剂。

发明内容

本发明旨在针对现有技术中复合水处理剂的处理原水絮凝速度不够理想等技术问题，提供一种快速絮凝用水处理剂及其制备方法，并提供一种应用该快速絮凝用水处理剂的水处理方法，本发明中通过磁性物质的复合，在磁场作用下能够实现絮凝物的快速沉降，极大的提高了水处理的速度。此外，本发明还采用下层水回流技术实现水处理剂的高效复用，降低了生产成本，提高了水处理效率。

首先，本发明提供了一种快速絮凝用水处理剂，包括以重量份数计的如下组分：

丙烯酰胺低聚物/氧化石墨烯/四氧化三铁复合物2~10，

聚丙烯酰胺5~40，

聚硅酸铝铁20~40，

聚二甲基二烯丙基氯化铵3~25，

碳酸氢钠1~5。

在本发明披露的快速絮凝用水处理剂中，引入了复合有四氧化三铁的氧化石墨烯、丙烯酰胺低聚物的复合材料，利用四氧化三铁的磁性，实现了水处理剂絮凝后形成的絮凝物可以在磁场条件下的快速分离。此外，发明人采用了该复合物中丙烯酰胺低聚物接枝在氧化石墨烯上的设计，氧化石墨烯在近年来受到了广泛的关注，其中最重要的原因在于其高比表面积和广泛而优异的吸附性质，在本发明中，采用了丙烯酰胺低聚物对其进行改性，一方面提高了絮凝能力，以氧化石墨烯为基材，接枝的丙烯酰胺低聚物从氧化石墨烯表面伸出，形成多齿状结构，有利于胶质的形成，提高絮凝的效果；另一方面，对重金属离子、有毒小分子，尤其是苯类化合物污染物具有极强的吸附去除效果，为实现复杂污染体系来源的水体具有高效的净化能力。因此，该复合物的发明达到了提高絮凝效果和絮凝速率的双重效果。

具体的，丙烯酰胺低聚物/氧化石墨烯/四氧化三铁复合物包括氧化石墨烯2.5~9wt%、四氧化三铁0.5~1%和丙烯酰胺低聚物90~97wt%，所述丙烯酰胺低聚物分子量为5000~20000。

为提高整体的絮凝效果，便于较大胶团的形成，同时加入的聚丙烯酰胺分子量为200~1000万，离子度为10%~80%。

为实现分段絮凝，适应多次加药、多次絮凝的水处理工艺，采用的聚丙烯酰胺包括分子量为200~400万的聚丙烯酰胺10~30wt%，分子量为400~800万的聚丙烯酰胺40%~50wt%和分子量为800~1000万的聚丙烯酰胺20%~40wt%。

其次，本发明还提供了一种快速絮凝用水处理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）氧化石墨烯的羧基化

在1~10mg/mL的氧化石墨烯水溶液中加入氢氧化钠和氯乙酸，混合反应1~10小时，分离、洗涤，获得羧基化的氧化石墨烯；

（2）羧基化四氧化三铁的制备

将三价铁盐、丙烯酸钠、无水乙酸钠和乙二醇混合物转移至反应釜中，于200℃下反应，冷却后，经乙醇、去离子水洗涤，即得表面羧基化的四氧化三铁；

（3）丙烯酰胺低聚物/氧化石墨烯/四氧化三铁复合物的制备

在DMSO中混合羧基化的氧化石墨烯、表面羧基化的四氧化三铁和丙烯酰胺低聚物，加入EDCI，45℃下回流反应，分离、洗涤，获得丙烯酰胺低聚物/氧化石墨烯/四氧化三铁复合物；

（4）快速絮凝用水处理剂的制备

在45℃以上将丙烯酰胺低聚物/氧化石墨烯/四氧化三铁复合物、聚丙烯酰胺、聚二甲基二烯丙基氯化铵按比例混合均匀并自然降温至室温，依次加入聚硅酸铝铁、碳酸氢钠，混合均匀即可。

各个组分以重量份数计如下：

丙烯酰胺低聚物/氧化石墨烯/四氧化三铁复合物2~10，

聚丙烯酰胺5~40，

聚硅酸铝铁20~40，