[發明專利]一種快速絮凝用水處理劑及其制備方法和水處理方法

有效

• 申請號: 201510361052.6
• 申請日: 2015-06-27
• 公開（公告）號: CN105036270B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 陳學軍;陳輝;趙敬寶;李慧穎
• 申請（專利權）人: 東營國安化工有限公司
• 主分類號: C02F1/52
• 分類號: C02F1/52;C02F1/54;C02F1/56
• 代理公司: 北京金碩果知識產權代理事務所11259
• 代理人: 郝曉霞

技術領域

本發明涉及水處理的技術領域，尤其涉及一種快速絮凝用水處理劑及其制備方法和應用該快速絮凝用水處理劑的水處理方法。

背景技術

水處理劑被廣泛的應用于原水和污水處理領域，可以降低原水的濁度、色度等感觀指標。通過水處理劑除去多種高分子有機物、某些重金屬和放射性物質，既可以自成獨立的處理系統，也可以與其它處理單元過程進行組合，作為預處理、中間處理和最終處理過程，還可用于污泥脫水前的濃縮過程，改善污泥的脫水性能。

在應急水處理需求中，實現對原水的快速絮凝處理十分必要。快速絮凝用水處理劑的研制對處理水的應急供給、污染水的快速處理等等具有重要的意義。

現有技術中，無論是無機水處理劑、有機水處理劑還是生物水處理，在絮凝過程中，多數是僅僅依靠重力作用實現絮凝物的自然沉降，無法滿足快速水處理的需求。因此，亟需開發一種能夠應用于應急水處理的快速絮凝用的水處理劑。

發明內容

本發明旨在針對現有技術中復合水處理劑的處理原水絮凝速度不夠理想等技術問題，提供一種快速絮凝用水處理劑及其制備方法，并提供一種應用該快速絮凝用水處理劑的水處理方法，本發明中通過磁性物質的復合，在磁場作用下能夠實現絮凝物的快速沉降，極大的提高了水處理的速度。此外，本發明還采用下層水回流技術實現水處理劑的高效復用，降低了生產成本，提高了水處理效率。

首先，本發明提供了一種快速絮凝用水處理劑，包括以重量份數計的如下組分：

丙烯酰胺低聚物/氧化石墨烯/四氧化三鐵復合物2~10，

聚丙烯酰胺5~40，

聚硅酸鋁鐵20~40，

聚二甲基二烯丙基氯化銨3~25，

碳酸氫鈉1~5。

在本發明披露的快速絮凝用水處理劑中，引入了復合有四氧化三鐵的氧化石墨烯、丙烯酰胺低聚物的復合材料，利用四氧化三鐵的磁性，實現了水處理劑絮凝后形成的絮凝物可以在磁場條件下的快速分離。此外，發明人采用了該復合物中丙烯酰胺低聚物接枝在氧化石墨烯上的設計，氧化石墨烯在近年來受到了廣泛的關注，其中最重要的原因在于其高比表面積和廣泛而優異的吸附性質，在本發明中，采用了丙烯酰胺低聚物對其進行改性，一方面提高了絮凝能力，以氧化石墨烯為基材，接枝的丙烯酰胺低聚物從氧化石墨烯表面伸出，形成多齒狀結構，有利于膠質的形成，提高絮凝的效果；另一方面，對重金屬離子、有毒小分子，尤其是苯類化合物污染物具有極強的吸附去除效果，為實現復雜污染體系來源的水體具有高效的凈化能力。因此，該復合物的發明達到了提高絮凝效果和絮凝速率的雙重效果。

具體的，丙烯酰胺低聚物/氧化石墨烯/四氧化三鐵復合物包括氧化石墨烯2.5~9wt%、四氧化三鐵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為5000~20000。

為提高整體的絮凝效果，便于較大膠團的形成，同時加入的聚丙烯酰胺分子量為200~1000萬，離子度為10%~80%。

為實現分段絮凝，適應多次加藥、多次絮凝的水處理工藝，采用的聚丙烯酰胺包括分子量為200~400萬的聚丙烯酰胺10~30wt%，分子量為400~800萬的聚丙烯酰胺40%~50wt%和分子量為800~1000萬的聚丙烯酰胺20%~40wt%。

其次，本發明還提供了一種快速絮凝用水處理劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（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氫氧化鈉和氯乙酸，混合反應1~10小時，分離、洗滌，獲得羧基化的氧化石墨烯；

（2）羧基化四氧化三鐵的制備

將三價鐵鹽、丙烯酸鈉、無水乙酸鈉和乙二醇混合物轉移至反應釜中，于200℃下反應，冷卻后，經乙醇、去離子水洗滌，即得表面羧基化的四氧化三鐵；

（3）丙烯酰胺低聚物/氧化石墨烯/四氧化三鐵復合物的制備

在DMSO中混合羧基化的氧化石墨烯、表面羧基化的四氧化三鐵和丙烯酰胺低聚物，加入EDCI，45℃下回流反應，分離、洗滌，獲得丙烯酰胺低聚物/氧化石墨烯/四氧化三鐵復合物；

（4）快速絮凝用水處理劑的制備

在45℃以上將丙烯酰胺低聚物/氧化石墨烯/四氧化三鐵復合物、聚丙烯酰胺、聚二甲基二烯丙基氯化銨按比例混合均勻并自然降溫至室溫，依次加入聚硅酸鋁鐵、碳酸氫鈉，混合均勻即可。

各個組分以重量份數計如下：

丙烯酰胺低聚物/氧化石墨烯/四氧化三鐵復合物2~10，

聚丙烯酰胺5~40，

聚硅酸鋁鐵20~40，