CN111362386A - 一种环保污水处理絮凝剂及其制备方法 - Google Patents

一种环保污水处理絮凝剂及其制备方法 Download PDF

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CN111362386A CN202010224772.9A CN202010224772A CN111362386A CN 111362386 A CN111362386 A CN 111362386A CN 202010224772 A CN202010224772 A CN 202010224772A CN 111362386 A CN111362386 A CN 111362386A
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Abstract

本发明公开了一种环保污水处理絮凝剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤S1、二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺‑酯);步骤S2、离子化改性;步骤S3、纳米高岭土表面改性;步骤S4、絮凝剂的复合成型。本发明还公开了根据所述一种环保污水处理絮凝剂的制备方法制备得到的环保污水处理絮凝剂。本发明公开的环保污水处理絮凝剂絮凝效果佳、效率高,投加量少,储存和运输中性能稳定性好,使用安全环保,絮凝体致密、沉淀速度快、悬浮物去除率高。

Description

一种环保污水处理絮凝剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域,尤其涉及一种环保污水处理絮凝剂及其制备方法。
背景技术
现代工业高速发展的同时也对环境造成的了污染。作为常见环境污染问题之一的水污染因其量大、处理困难、危害严重等特点,引起了人们的广泛关注。尤其是重金属对水体的污染给人类的健康和生命造成了严重的威胁,并且极大程度的损害了农、林、牧、渔等产业的发展。可见,对污水进行有效处理成为当前污水排放企业不得不面对的难题。
污水的絮凝处理是污水处理中的关键环节之一,其能够去浊除污,减少污水后续处理的污染负荷。而絮凝剂是絮凝处理过程中实现固液分离的必须试剂,是决定絮凝处理效果的关键因素,对后续流程的运行状况、最终出水水质和成本费用等均有重要影响。目前用于水处理行业的絮凝剂常用的是以铁系、铝系及其聚合物为代表的无机絮凝剂,它们凭借在其使用过程中絮凝效果好且成本低得到广泛应用,铝系絮凝剂中铝离子易引起老年痴呆症,铁系絮凝剂中铁离子对金属有腐蚀作用,容易引起处理后水中带有颜色,增加污泥处理负荷。有机絮凝剂是现有技术中的另一种絮凝剂,这种絮凝剂具有用量小、絮凝速度快、絮凝效果好等优点,但是,该类絮凝剂的大量使用会产生高分子残留,毒性较大,破坏水体生物链,进而影响到人类健康。
申请号为01108579.7的中国专利文献公开了一种有机无机复合型絮凝剂,包括二氰二胺与甲醛的聚合物、聚硫氯化铝和/或聚硫氯化铝钙,通过以下方法制备:首先将铝盐水解,然后向所述水解产物中加入钙盐进行聚合反应,再加入二氰二胺和甲醛进行缩聚反应后得到所述无机有机复合型絮凝剂,该絮凝剂具有药耗量低、废水处理效果好等优点,但是该絮凝剂以甲醛为原料,生产过程易产生环境污染,得到的絮凝剂中也含有大量游离甲醛,危害人体健康。
因此,开发一种絮凝效果佳、效率高,投加量少,储存和运输中性能稳定性好,使用安全环保的环保污水处理絮凝剂符合市场需求,具有广泛的市场价值和应用前景,对促进污水处理行业的发展具有非常重要的意义。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种环保污水处理絮凝剂,该环保污水处理絮凝剂絮凝效果佳、效率高,投加量少,储存和运输中性能稳定性好,使用安全环保,絮凝体致密、沉淀速度快、悬浮物去除率高。同时,本发明还提供了所述环保污水处理絮凝剂的制备方法,该制备方法工艺简单,价格低廉,适合工业化生产,有效实现了经济效益、社会效益和生态效益的有机统一。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种环保污水处理絮凝剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S1、二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯):将二羟基氨基乙酸铝、环氧端基超支化聚(胺-酯)、碱性催化剂加入到高沸点溶剂中,在80-90℃下搅拌反应6-8小时,后在水中沉出,过滤后,置于真空干燥箱85-95℃下干燥至恒重,得到二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯);
步骤S2、离子化改性:将经过步骤S1制成的二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、氯乙酰胺-N-甲醇、氯乳酸加入到N,N-二甲基甲酰胺中,在40-60℃下搅拌反应10-14小时,后旋蒸除去N,N-二甲基甲酰胺,再将产物溶于水中,置于透析袋内透析10-20小时,后将透析袋内的液体旋蒸除去水,得到离子化二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯);
步骤S3、纳米高岭土表面改性:将纳米高岭土分散于有机溶剂中,再向其中加入(三乙氧基硅烷基)乙酸,在60-80℃下搅拌反应6-8小时,后旋蒸除去溶剂,得到表面改性纳米高岭土;
步骤S4、絮凝剂的复合成型:将经过步骤S2制成的离子化二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、经过步骤S3制成的表面改性纳米高岭土、磺酸基壳聚糖加入到N-甲基吡咯烷酮中,在50-70℃下搅拌反应8-10小时,后旋蒸除去N-甲基吡咯烷酮,并将产物置于真空干燥箱80-90℃下干燥至恒重,得到环保污水处理絮凝剂。
进一步的,步骤S1中所述二羟基氨基乙酸铝、环氧端基超支化聚(胺-酯)、碱性催化剂、高沸点溶剂的质量比为(0.5-0.8):1:(0.5-1):(10-20)。
优选的,所述碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的至少一种。
优选的,所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
优选的,所述环氧端基超支化聚(胺-酯)的制备方法参见:申请号为200910067539.8的中国发明专利实施例8。
进一步的,步骤S2中所述二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、氯乙酰胺-N-甲醇、氯乳酸、N,N-二甲基甲酰胺的质量比为1:0.2:0.5:(8-15)。
进一步的,步骤S3中所述纳米高岭土、有机溶剂、(三乙氧基硅烷基)乙酸的质量比为1:(3-5):(0.03-0.06)。
优选的,所述有机溶剂为乙醇、二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯中的任意一种。
进一步的,步骤S4中所述离子化二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、表面改性纳米高岭土、磺酸基壳聚糖、N-甲基吡咯烷酮的质量比为2:0.5:(0.1-0.2):(10-20)。
优选的,所述磺酸基壳聚糖的制备方法,包括如下步骤:将壳聚糖悬浮在N,N-二甲基甲酰胺中机械搅拌15-24小时,然后将氯磺酸在0℃,氮气保护和搅拌下,慢慢滴加进入,在10-15℃和氮气保护下反应18-24小时,反应液用质量分数为20%的氢氧化钠溶于中和PH至7,过滤,滤液用透析袋(MWCO 10000)在蒸馏水中透析3-5天,后冷冻干燥,得到磺酸基壳聚糖。
优选的,所述壳聚糖、N,N-二甲基甲酰胺、氯磺酸的量之比为3g:(35-55)mL:80mL。
优选的,所述壳聚糖的重均分子量为10万,购于青岛博智汇力生物科技有限公司。
本发明的另一个目的,在于提供一种根据所述环保污水处理絮凝剂的制备方法制备得到的环保污水处理絮凝剂。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:
(1)本发明提供的一种环保污水处理絮凝剂的制备方法,该制备方法工艺简单,价格低廉,适合工业化生产,有效实现了经济效益、社会效益和生态效益的有机统一。
(2)本发明提供的一种环保污水处理絮凝剂,克服了传统絮凝剂絮凝效果和效率有待进一步提高,用量大,成本高,毒性较大,破坏水体生物链,进而影响到人类健康的缺陷,具有絮凝效果佳、效率高,投加量少,储存和运输中性能稳定性好,使用安全环保,絮凝体致密、沉淀速度快、悬浮物去除率高的优点。
(3)本发明提供的一种环保污水处理絮凝剂,由离子化二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、表面改性纳米高岭土和磺酸基壳聚糖复合而成,离子化二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)上的季铵盐阳离子基团易与表面改性纳米高岭土羧酸基阴离子、磺酸基壳聚糖上的磺酸基阴离子以离子键形式连接,使得絮凝剂各功能成分形成有机整体,更有利于它们发挥协效作用,进而改善其综合性能和性能稳定性。
(4)本发明提供的一种环保污水处理絮凝剂,含有的阳离子和阴离子含量相当,其溶液性质呈反聚电解质效应,溶液性能不会随外界盐浓度增大而发生剧烈变化,絮凝效果优异;引入超支化结构,一方面能改善溶解性,使得其加入到污水中去后,能与污水中的待絮凝成分充分接触;另一方面,能更好地发挥架桥网捕作用,分子链上引入的酯基和磺酸基,协同作用能改善抗盐性能,进而提高絮凝效果;另外,疏水性酯基的引入能形成物理交联,增大流体力学体积,进而增强絮凝剂的抗盐能力,从而进一步提高了其絮凝效果。
(5)本发明提供的一种环保污水处理絮凝剂,纳米高岭土能有效改善絮凝剂对污水中污物的吸附作用,进而进一步改善絮凝效果;壳聚糖结构、通过离子化引入多羟基、酰胺基、羧基结构,通过这些活性基团的架桥作用,显著提高絮凝效果;另外,各组分协同作用,还能改善其对重金属离子的吸附络合作用;通过对超支化分子末端环氧基团的改性,引入二羟基氨基乙酸铝,与其他组分协同作用,进一步改善絮凝效果;以这种形式引入铝,有利于性能稳定。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案,并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂,下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明实施例原料均为商业购买;所述环氧端基超支化聚(胺-酯)的制备方法参见:申请号为200910067539.8的中国发明专利实施例8;所述壳聚糖的重均分子量为10万,购于青岛博智汇力生物科技有限公司。
实施例1
一种环保污水处理絮凝剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S1、二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯):将二羟基氨基乙酸铝、环氧端基超支化聚(胺-酯)、氢氧化钠加入到二甲亚砜中,在80℃下搅拌反应6小时,后在水中沉出,过滤后,置于真空干燥箱85℃下干燥至恒重,得到二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯);所述二羟基氨基乙酸铝、环氧端基超支化聚(胺-酯)、氢氧化钠、二甲亚砜的质量比为0.5:1:0.5:10;
步骤S2、离子化改性:将经过步骤S1制成的二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、氯乙酰胺-N-甲醇、氯乳酸加入到N,N-二甲基甲酰胺中,在40℃下搅拌反应10小时,后旋蒸除去N,N-二甲基甲酰胺,再将产物溶于水中,置于透析袋内透析10小时,后将透析袋内的液体旋蒸除去水,得到离子化二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯);所述二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、氯乙酰胺-N-甲醇、氯乳酸、N,N-二甲基甲酰胺的质量比为1:0.2:0.5:8;
步骤S3、纳米高岭土表面改性:将纳米高岭土分散于乙醇中,再向其中加入(三乙氧基硅烷基)乙酸,在60℃下搅拌反应6小时,后旋蒸除去溶剂,得到表面改性纳米高岭土;所述纳米高岭土、乙醇、(三乙氧基硅烷基)乙酸的质量比为1:3:0.03;
步骤S4、絮凝剂的复合成型:将经过步骤S2制成的离子化二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、经过步骤S3制成的表面改性纳米高岭土、磺酸基壳聚糖加入到N-甲基吡咯烷酮中,在50℃下搅拌反应8小时,后旋蒸除去N-甲基吡咯烷酮,并将产物置于真空干燥箱80℃下干燥至恒重,得到环保污水处理絮凝剂;所述离子化二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、表面改性纳米高岭土、磺酸基壳聚糖、N-甲基吡咯烷酮的质量比为2:0.5:0.1:10。
所述磺酸基壳聚糖的制备方法,包括如下步骤:将壳聚糖悬浮在N,N-二甲基甲酰胺中机械搅拌15小时,然后将氯磺酸在0℃,氮气保护和搅拌下,慢慢滴加进入,在10℃和氮气保护下反应18小时,反应液用质量分数为20%的氢氧化钠溶于中和PH至7,过滤,滤液用透析袋(MWCO 10000)在蒸馏水中透析3天,后冷冻干燥,得到磺酸基壳聚糖;所述壳聚糖、N,N-二甲基甲酰胺、氯磺酸的量之比为3g:35mL:80mL。
一种根据所述环保污水处理絮凝剂的制备方法制备得到的环保污水处理絮凝剂。
实施例2
一种环保污水处理絮凝剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S1、二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯):将二羟基氨基乙酸铝、环氧端基超支化聚(胺-酯)、氢氧化钾加入到N,N-二甲基甲酰胺中,在83℃下搅拌反应6.5小时,后在水中沉出,过滤后,置于真空干燥箱87℃下干燥至恒重,得到二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯);所述二羟基氨基乙酸铝、环氧端基超支化聚(胺-酯)、氢氧化钾、N,N-二甲基甲酰胺的质量比为0.6:1:0.6:12;
步骤S2、离子化改性:将经过步骤S1制成的二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、氯乙酰胺-N-甲醇、氯乳酸加入到N,N-二甲基甲酰胺中,在45℃下搅拌反应11小时,后旋蒸除去N,N-二甲基甲酰胺,再将产物溶于水中,置于透析袋内透析13小时,后将透析袋内的液体旋蒸除去水,得到离子化二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯);所述二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、氯乙酰胺-N-甲醇、氯乳酸、N,N-二甲基甲酰胺的质量比为1:0.2:0.5:9;
步骤S3、纳米高岭土表面改性:将纳米高岭土分散于二氯甲烷中,再向其中加入(三乙氧基硅烷基)乙酸,在65℃下搅拌反应6.5小时,后旋蒸除去溶剂,得到表面改性纳米高岭土;所述纳米高岭土、二氯甲烷、(三乙氧基硅烷基)乙酸的质量比为1:3.5:0.04;
步骤S4、絮凝剂的复合成型:将经过步骤S2制成的离子化二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、经过步骤S3制成的表面改性纳米高岭土、磺酸基壳聚糖加入到N-甲基吡咯烷酮中,在55℃下搅拌反应8.5小时,后旋蒸除去N-甲基吡咯烷酮,并将产物置于真空干燥箱83℃下干燥至恒重,得到环保污水处理絮凝剂;所述离子化二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、表面改性纳米高岭土、磺酸基壳聚糖、N-甲基吡咯烷酮的质量比为2:0.5:0.13:12。
所述磺酸基壳聚糖的制备方法,包括如下步骤:将壳聚糖悬浮在N,N-二甲基甲酰胺中机械搅拌17小时,然后将氯磺酸在0℃,氮气保护和搅拌下,慢慢滴加进入,在11℃和氮气保护下反应20小时,反应液用质量分数为20%的氢氧化钠溶于中和PH至7,过滤,滤液用透析袋(MWCO 10000)在蒸馏水中透析3.5天,后冷冻干燥,得到磺酸基壳聚糖;所述壳聚糖、N,N-二甲基甲酰胺、氯磺酸的量之比为3g:40mL:80mL。
供一种根据所述环保污水处理絮凝剂的制备方法制备得到的环保污水处理絮凝剂。
实施例3
一种环保污水处理絮凝剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S1、二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯):将二羟基氨基乙酸铝、环氧端基超支化聚(胺-酯)、氢氧化钾加入到N,N-二甲基甲酰胺中,在85℃下搅拌反应7小时,后在水中沉出,过滤后,置于真空干燥箱90℃下干燥至恒重,得到二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯);所述二羟基氨基乙酸铝、环氧端基超支化聚(胺-酯)、氢氧化钾、N,N-二甲基甲酰胺的质量比为0.6:1:0.6:12;
步骤S2、离子化改性:将经过步骤S1制成的二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、氯乙酰胺-N-甲醇、氯乳酸加入到N,N-二甲基甲酰胺中,在50℃下搅拌反应12小时,后旋蒸除去N,N-二甲基甲酰胺,再将产物溶于水中,置于透析袋内透析15小时,后将透析袋内的液体旋蒸除去水,得到离子化二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯);所述二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、氯乙酰胺-N-甲醇、氯乳酸、N,N-二甲基甲酰胺的质量比为1:0.2:0.5:10;
步骤S3、纳米高岭土表面改性:将纳米高岭土分散于丙酮中,再向其中加入(三乙氧基硅烷基)乙酸,在70℃下搅拌反应7小时,后旋蒸除去溶剂,得到表面改性纳米高岭土;所述纳米高岭土、丙酮、(三乙氧基硅烷基)乙酸的质量比为1:4:0.045;
步骤S4、絮凝剂的复合成型:将经过步骤S2制成的离子化二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、经过步骤S3制成的表面改性纳米高岭土、磺酸基壳聚糖加入到N-甲基吡咯烷酮中,在60℃下搅拌反应9小时,后旋蒸除去N-甲基吡咯烷酮,并将产物置于真空干燥箱85℃下干燥至恒重,得到环保污水处理絮凝剂;所述离子化二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、表面改性纳米高岭土、磺酸基壳聚糖、N-甲基吡咯烷酮的质量比为2:0.5:0.13:12。
所述磺酸基壳聚糖的制备方法,包括如下步骤:将壳聚糖悬浮在N,N-二甲基甲酰胺中机械搅拌20小时,然后将氯磺酸在0℃,氮气保护和搅拌下,慢慢滴加进入,在13℃和氮气保护下反应21小时,反应液用质量分数为20%的氢氧化钠溶于中和PH至7,过滤,滤液用透析袋(MWCO 10000)在蒸馏水中透析4天,后冷冻干燥,得到磺酸基壳聚糖;所述壳聚糖、N,N-二甲基甲酰胺、氯磺酸的量之比为3g:45mL:80mL。
一种根据所述环保污水处理絮凝剂的制备方法制备得到的环保污水处理絮凝剂。
实施例4
一种环保污水处理絮凝剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S1、二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯):将二羟基氨基乙酸铝、环氧端基超支化聚(胺-酯)、碱性催化剂加入到高沸点溶剂中,在88℃下搅拌反应7.8小时,后在水中沉出,过滤后,置于真空干燥箱93℃下干燥至恒重,得到二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯);所述二羟基氨基乙酸铝、环氧端基超支化聚(胺-酯)、碱性催化剂、高沸点溶剂的质量比为0.75:1:0.9:19;所述碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾按质量比1:3:2:2混合而成;所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮按质量比2:1:2:3混合而成;
步骤S2、离子化改性:将经过步骤S1制成的二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、氯乙酰胺-N-甲醇、氯乳酸加入到N,N-二甲基甲酰胺中,在58℃下搅拌反应13.5小时,后旋蒸除去N,N-二甲基甲酰胺,再将产物溶于水中,置于透析袋内透析18小时,后将透析袋内的液体旋蒸除去水,得到离子化二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯);所述二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、氯乙酰胺-N-甲醇、氯乳酸、N,N-二甲基甲酰胺的质量比为1:0.2:0.5:12;
步骤S3、纳米高岭土表面改性:将纳米高岭土分散于乙酸乙酯中,再向其中加入(三乙氧基硅烷基)乙酸,在77℃下搅拌反应7.8小时,后旋蒸除去溶剂,得到表面改性纳米高岭土;所述纳米高岭土、乙酸乙酯、(三乙氧基硅烷基)乙酸的质量比为1:4.5:0.055;
步骤S4、絮凝剂的复合成型:将经过步骤S2制成的离子化二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、经过步骤S3制成的表面改性纳米高岭土、磺酸基壳聚糖加入到N-甲基吡咯烷酮中,在67℃下搅拌反应9.5小时,后旋蒸除去N-甲基吡咯烷酮,并将产物置于真空干燥箱88℃下干燥至恒重,得到环保污水处理絮凝剂;所述离子化二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、表面改性纳米高岭土、磺酸基壳聚糖、N-甲基吡咯烷酮的质量比为2:0.5:0.18:19;
所述磺酸基壳聚糖的制备方法,包括如下步骤:将壳聚糖悬浮在N,N-二甲基甲酰胺中机械搅拌23小时,然后将氯磺酸在0℃,氮气保护和搅拌下,慢慢滴加进入,在14℃和氮气保护下反应23小时,反应液用质量分数为20%的氢氧化钠溶于中和PH至7,过滤,滤液用透析袋(MWCO 10000)在蒸馏水中透析4.8天,后冷冻干燥,得到磺酸基壳聚糖;所述壳聚糖、N,N-二甲基甲酰胺、氯磺酸的量之比为3g:50mL:80mL。
一种根据所述环保污水处理絮凝剂的制备方法制备得到的环保污水处理絮凝剂。
实施例5
一种环保污水处理絮凝剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S1、二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯):将二羟基氨基乙酸铝、环氧端基超支化聚(胺-酯)、碳酸钾加入到N-甲基吡咯烷酮中,在90℃下搅拌反应8小时,后在水中沉出,过滤后,置于真空干燥箱95℃下干燥至恒重,得到二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯);所述二羟基氨基乙酸铝、环氧端基超支化聚(胺-酯)、碳酸钾、N-甲基吡咯烷酮的质量比为0.8:1:1:20;
步骤S2、离子化改性:将经过步骤S1制成的二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、氯乙酰胺-N-甲醇、氯乳酸加入到N,N-二甲基甲酰胺中,在60℃下搅拌反应14小时,后旋蒸除去N,N-二甲基甲酰胺,再将产物溶于水中,置于透析袋内透析20小时,后将透析袋内的液体旋蒸除去水,得到离子化二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯);所述二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、氯乙酰胺-N-甲醇、氯乳酸、N,N-二甲基甲酰胺的质量比为1:0.2:0.5:15;
步骤S3、纳米高岭土表面改性:将纳米高岭土分散于乙醇中,再向其中加入(三乙氧基硅烷基)乙酸,在80℃下搅拌反应8小时,后旋蒸除去溶剂,得到表面改性纳米高岭土;所述纳米高岭土、乙醇、(三乙氧基硅烷基)乙酸的质量比为1:5:0.06;
步骤S4、絮凝剂的复合成型:将经过步骤S2制成的离子化二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、经过步骤S3制成的表面改性纳米高岭土、磺酸基壳聚糖加入到N-甲基吡咯烷酮中,在70℃下搅拌反应10小时,后旋蒸除去N-甲基吡咯烷酮,并将产物置于真空干燥箱90℃下干燥至恒重,得到环保污水处理絮凝剂;所述离子化二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、表面改性纳米高岭土、磺酸基壳聚糖、N-甲基吡咯烷酮的质量比为2:0.5:0.2:20。
所述磺酸基壳聚糖的制备方法,包括如下步骤:将壳聚糖悬浮在N,N-二甲基甲酰胺中机械搅拌24小时,然后将氯磺酸在0℃,氮气保护和搅拌下,慢慢滴加进入,在15℃和氮气保护下反应24小时,反应液用质量分数为20%的氢氧化钠溶于中和PH至7,过滤,滤液用透析袋(MWCO 10000)在蒸馏水中透析5天,后冷冻干燥,得到磺酸基壳聚糖;所述壳聚糖、N,N-二甲基甲酰胺、氯磺酸的量之比为3g:55mL:80mL。
一种根据所述环保污水处理絮凝剂的制备方法制备得到的环保污水处理絮凝剂。
对比例1
本例提供一种环保污水处理絮凝剂,其配方和制备方法与实施例1基本相同,不同的是用环氧端基超支化聚(胺-酯)代替离子化二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)。
对比例2
本例提供一种环保污水处理絮凝剂,其配方和制备方法与实施例1基本相同,不同的是没有添加离子化二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)。
对比例3
本例提供一种环保污水处理絮凝剂,其配方和制备方法与实施例1基本相同,不同的是没有添加表面改性纳米高岭土。
对比例4
本例提供一种环保污水处理絮凝剂,其配方和制备方法与实施例1基本相同,不同的是没有添加磺酸基壳聚糖。
对比例5
市售传统聚丙烯酰胺絮凝剂。
对上述实施例1-5以及对比例1-5所得絮凝剂应用于城市污水的处理,分别向所述污水中加入所述絮凝剂,加入量为0.3g/L,将得到的混合物在六联搅拌器上依次以500r/min的速度搅拌1min,200r/min搅拌3min,50r/min搅拌5min后,静置30min,过滤。然后按照GB8978-1996里的标准分别测量污水处理前后的浊度变化、COD变化、总磷变化情况。测试结果见表1。
表1
检测项目 浊度去除率(%) COD除去率(%) 总磷除去率(%)
实施例1 98.9 42.7 94.9
实施例2 99.2 43.3 96.1
实施例3 99.5 43.7 96.8
实施例4 99.8 44.1 97.5
实施例5 100 44.5 98.4
对比例1 85.3 38.4 89.7
对比例2 83.1 36.9 86.8
对比例3 92.4 39.1 90.8
对比例4 93.0 39.3 91.2
对比例5 75.0 15.9 48.8
从表1可以看出,本发明实施例公开的环保污水处理絮凝剂具有更加更高的浊度去除率、COD除去率和总磷除去率,可见,其污水絮凝效果更好,这是离子化二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、表面改性纳米高岭土、磺酸基壳聚糖协同作用的结果。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种环保污水处理絮凝剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S1、二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯):将二羟基氨基乙酸铝、环氧端基超支化聚(胺-酯)、碱性催化剂加入到高沸点溶剂中,在80-90℃下搅拌反应6-8小时,后在水中沉出,过滤后,置于真空干燥箱85-95℃下干燥至恒重,得到二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯);
步骤S2、离子化改性:将经过步骤S1制成的二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、氯乙酰胺-N-甲醇、氯乳酸加入到N,N-二甲基甲酰胺中,在40-60℃下搅拌反应10-14小时,后旋蒸除去N,N-二甲基甲酰胺,再将产物溶于水中,置于透析袋内透析10-20小时,后将透析袋内的液体旋蒸除去水,得到离子化二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯);
步骤S3、纳米高岭土表面改性:将纳米高岭土分散于有机溶剂中,再向其中加入(三乙氧基硅烷基)乙酸,在60-80℃下搅拌反应6-8小时,后旋蒸除去溶剂,得到表面改性纳米高岭土;
步骤S4、絮凝剂的复合成型:将经过步骤S2制成的离子化二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、经过步骤S3制成的表面改性纳米高岭土、磺酸基壳聚糖加入到N-甲基吡咯烷酮中,在50-70℃下搅拌反应8-10小时,后旋蒸除去N-甲基吡咯烷酮,并将产物置于真空干燥箱80-90℃下干燥至恒重,得到环保污水处理絮凝剂。
2.根据权利要求1所述的一种环保污水处理絮凝剂的制备方法,其特征在于,步骤S1中所述二羟基氨基乙酸铝、环氧端基超支化聚(胺-酯)、碱性催化剂、高沸点溶剂的质量比为(0.5-0.8):1:(0.5-1):(10-20)。
3.根据权利要求1所述的一种环保污水处理絮凝剂的制备方法,其特征在于,所述碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种环保污水处理絮凝剂的制备方法,其特征在于,所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种环保污水处理絮凝剂的制备方法,其特征在于,步骤S2中所述二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、氯乙酰胺-N-甲醇、氯乳酸、N,N-二甲基甲酰胺的质量比为1:0.2:0.5:(8-15)。
6.根据权利要求1所述的一种环保污水处理絮凝剂的制备方法,其特征在于,步骤S3中所述纳米高岭土、有机溶剂、(三乙氧基硅烷基)乙酸的质量比为1:(3-5):(0.03-0.06);所述有机溶剂为乙醇、二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种环保污水处理絮凝剂的制备方法,其特征在于,步骤S4中所述离子化二羟基氨基乙酸铝改性环氧端基超支化聚(胺-酯)、表面改性纳米高岭土、磺酸基壳聚糖、N-甲基吡咯烷酮的质量比为2:0.5:(0.1-0.2):(10-20)。
8.根据权利要求1所述的一种环保污水处理絮凝剂的制备方法,其特征在于,所述磺酸基壳聚糖的制备方法,包括如下步骤:将壳聚糖悬浮在N,N-二甲基甲酰胺中机械搅拌15-24小时,然后将氯磺酸在0℃,氮气保护和搅拌下,慢慢滴加进入,在10-15℃和氮气保护下反应18-24小时,反应液用质量分数为20%的氢氧化钠溶于中和PH至7,过滤,滤液用透析袋(MWCO10000)在蒸馏水中透析3-5天,后冷冻干燥,得到磺酸基壳聚糖。
9.根据权利要求8所述的一种环保污水处理絮凝剂的制备方法,其特征在于,所述壳聚糖、N,N-二甲基甲酰胺、氯磺酸的量之比为3g:(35-55)mL:80mL。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的环保污水处理絮凝剂的制备方法制备得到的环保污水处理絮凝剂。
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