專利名稱：聚合硫酸鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑及其制備與應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水溶性無機(jī)高分子與有機(jī)陽離子高分子聚合物的復(fù)合物的制備方法，特別是一種聚合硫酸鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑及其制備與應(yīng)用方法。

背景技術(shù)：
聚合硫酸鐵(Poly Ferric Sulfate，PFS)是一種應(yīng)用廣泛的無機(jī)高分子水處理劑，其結(jié)構(gòu)示性式如下

(式1) 其中m＞1。
作為水處理劑，聚合硫酸鐵的優(yōu)點不僅在于比傳統(tǒng)的小分子鐵鹽，如硫酸鐵、氯化鐵，相對分子質(zhì)量較大，更有效的架橋吸附能力，而且在于比聚合鋁鹽具有絮凝時間短，絮體密實、沉降速度快，價廉無毒等，同時還比有機(jī)高分子混凝劑的價格低。但是，因受其分子結(jié)構(gòu)和聚合度的限制，仍存在著相對分子質(zhì)量較低，作用活性基團(tuán)單一，受環(huán)境影響大的不足，以致其在電中和、凝聚架橋和絮凝作用方面的能力仍處在傳統(tǒng)小分子鐵鹽與有機(jī)高分子之間。此外，存在用量稍大后，處理水返黃的問題。
聚二甲基二烯丙基氯化銨(Polydimethyldiallylammonium chloride，PDMDAAC)是一種水溶性陽離子高分子聚合物，具有正電荷密度高、水溶性好、相對分子質(zhì)量易于控制、高效無毒的特點。因此，被廣泛應(yīng)用于石油、造紙、采礦、紡織印染、日用化工多個領(lǐng)域。其分子結(jié)構(gòu)式如下

(式2) 式中，n＞2。
作為水處理劑，聚二甲基二烯丙基氯化銨的優(yōu)點在于它較無機(jī)高分子混凝劑，如聚合硫酸鐵具有相對分子質(zhì)量高而且可以調(diào)節(jié)，產(chǎn)物穩(wěn)定性好，受環(huán)境條件影響小，對水中膠體物質(zhì)的吸附架橋能力強(qiáng)，絮凝效果好的特點。但是，單獨用作水處理劑時，存在藥劑價格高導(dǎo)致的水處理成本高，和電荷密度高、相對質(zhì)量密度低導(dǎo)致的最佳投藥量范圍窄的不足。因此，通過無機(jī)和有機(jī)高分子的水處理劑的復(fù)合使用來強(qiáng)化水處理效果，拓寬這兩類藥劑的使用范圍，降低使用成本，提高處理后水質(zhì)的研究工作已經(jīng)引起有關(guān)研究者的重視。
例如文獻(xiàn)1(李清祿，陳強(qiáng)，林新華.聯(lián)合使用3種制劑凈化特種水產(chǎn)養(yǎng)殖水體.中國水產(chǎn)利學(xué)，2001，8(4)83～86)，應(yīng)用實驗室合成的，相對分子質(zhì)量為50～80萬(測定方法未說明)的PDMDAAC，工業(yè)品PFS和有效微生物EM，按各自一定投加量直接均勻潑灑在養(yǎng)殖池中，開動增氧機(jī)攪水流動來絮凝凈化水體。結(jié)果表明，三種成分聯(lián)合使用，可使水體盡快凈化。文獻(xiàn)2(龔竹清，劉立華，鄭雅杰.聚二甲基二烯丙基氯化銨與聚合硫酸鐵復(fù)合絮凝劑的制備及應(yīng)用研究.環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2004，10(5)35～39)，應(yīng)用由實驗室二步法合成的單體二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)，以過硫酸銨為引發(fā)劑，引發(fā)聚合制得PDMDAAC，再經(jīng)丙酮等有機(jī)溶劑重結(jié)晶得到固體產(chǎn)物PDMDAAC。其相對分子質(zhì)量以特征黏度計達(dá)到了1.9dL/g。將PDMDAAC固體粉末加入到處在加熱(40～60℃)攪拌狀態(tài)下的PFS溶液中去，形成均相溶液。用該均相PDMDAAC-PFS溶液進(jìn)行處理生活污水和硅藻土模擬水的試驗研究。結(jié)果表明，復(fù)合藥劑達(dá)到了克服原藥劑各自缺點，強(qiáng)化效能，降低用量和節(jié)約成本的目的。
由上述可知，已有的工作均注意到采用無機(jī)高分子聚合硫酸鐵與有機(jī)陽離子高分子聚二甲基二烯丙基氯化銨的復(fù)合使用，可用于強(qiáng)化對原水和廢水的處理效果，提高藥劑對原水和廢水的混凝脫濁、絮凝脫色和去除CODCr的能力。在原水處理中還特別注意到可以降低聚合硫酸鐵的使用量，來避免處理后水返黃現(xiàn)象出現(xiàn)，提高出水水質(zhì)。然而上述已有工作存在以下明顯缺陷 (1)無機(jī)混凝劑聚合硫酸鐵中其他重要組份如各種金屬鹽特別是重金屬鹽有害雜質(zhì)的組成和含量不明確，如文獻(xiàn)1、2。
(2)所用有機(jī)高分子均由實驗室方法制得，如文獻(xiàn)1、2，特別是采用二步法工藝制得的單體為原料制PDMDAAC，而且還用丙酮等有機(jī)溶劑對PDMDAAC產(chǎn)物進(jìn)行了清洗，去除小分子產(chǎn)物，其特征黏度最大達(dá)到了1.9dL/g，如文獻(xiàn)2，其用于復(fù)合物制備的有機(jī)高分子不便于工業(yè)化生產(chǎn)。
(3)聚合硫酸鐵(PFS)，聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)等，各自獨立投加，如文獻(xiàn)1，或者制成穩(wěn)定的復(fù)合物，但復(fù)合時需要加熱條件等。如文獻(xiàn)2，導(dǎo)致使用或者復(fù)合物制備工序較為復(fù)雜。
(4)已有復(fù)合混凝劑的應(yīng)用僅涉及到模擬水、生活廢水和養(yǎng)殖場水體。如文獻(xiàn)1、2，其應(yīng)用范圍窄。
由此可見，上述各種缺陷造成了現(xiàn)有的聚合硫酸鐵與聚二甲基二烯丙基氯化銨的共同使用或經(jīng)復(fù)合后使用的復(fù)合物尚不能成為一類組成結(jié)構(gòu)明確、生產(chǎn)工藝簡潔、使用方便、應(yīng)用性能優(yōu)越、適應(yīng)性廣、安全可靠的可用于各種原水，特別是受微污染、高溫高濁或低溫低濁原水和各種廢、污水處理以及污淤泥脫水過程的復(fù)合混凝劑。
三

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種聚合硫酸鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑以及由組成結(jié)構(gòu)明確，雜質(zhì)含量受控的聚合硫酸鐵與由一步法制得的相對分子質(zhì)量高，且相對分子質(zhì)量可調(diào)、高固含量工業(yè)品聚二甲基二烯丙基氯化銨在常溫下直接復(fù)合，來制備性質(zhì)穩(wěn)定、使用方便的系列化復(fù)合混凝劑的方法。該制備方法工藝簡便，工業(yè)化實用性強(qiáng)，系列化產(chǎn)物組成成分明確，性能優(yōu)越，適用性廣，并用于處理多種原水可有效降低聚合硫酸鐵的投加量，提高制水廠沉淀池生產(chǎn)能力，使制成后水水質(zhì)更加安全可靠，也可用于多種廢、污水處理以及污、淤泥脫水過程。
本發(fā)明的另一個目的還在于提供通過上述方法制備的復(fù)合混凝劑的應(yīng)用方法。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為一種聚合硫酸鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑，由以下步驟制備而成，即(1)將聚合硫酸鐵干粉或溶液置于混合釜內(nèi)，加水調(diào)配得到鐵鹽PFS含量以全鐵計其質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于11.0％的PFS溶液； (2)在常溫下攪拌該P(yáng)FS溶液，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40％～75％并具有特征黏度值為0.5～4.5dL/g的聚二甲基二烯丙基氯化銨PDMDAAC膠體，使混合溶液中PFS的含量以全鐵Fe計與PDMDAAC的質(zhì)量比為20.0∶1～2.0∶1； (3)在常溫下攪拌混合溶液直到PDMDAAC膠體完全溶解，得到穩(wěn)定的聚合硫酸鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑。
一種聚合硫酸鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑的制備方法，包括以下步驟 (1)將聚合硫酸鐵PFS干粉或溶液置于混合釜內(nèi)，加水調(diào)配得到鐵鹽PFS含量以全鐵計其質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于11.0％的PFS溶液； (2)在常溫下攪拌該P(yáng)FS溶液，加入固含量以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計為40％～75％并具有特征黏度值為0.5～4.5dL/g的聚二甲基二烯丙基氯化銨PDMDAAC膠體，使混合溶液中PFS以全鐵計與PDMDAAC的質(zhì)量比為20.0∶1～2.0∶1； (3)在常溫下攪拌混合溶液直到PDMDAAC膠體完全溶解，得到穩(wěn)定的聚合硫酸鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑。
一種對上述的聚合硫酸鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑的應(yīng)用方法，是將聚合硫酸鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑以任何比例與水稀釋后或者直接投加用于原水和廢水、污水的混凝處理以及污、淤泥脫水處理過程。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點 (1)選用成分結(jié)構(gòu)、含量范圍明確，并符合國家標(biāo)準(zhǔn)(水處理劑聚合硫酸鐵PFS，GB14591-2006)的聚合硫酸鐵為原料，保證了制得復(fù)合混凝劑產(chǎn)物性能及其穩(wěn)定性，且工業(yè)生產(chǎn)上原料極易得。
(2)對于飲用水制備用的聚合硫酸鐵規(guī)定了無機(jī)鹽PFS和有機(jī)高分子PDMDAAC中其他有害物質(zhì)的最高含量，保證處理后水質(zhì)的安全可靠性。
(3)應(yīng)用高相對分子質(zhì)量(特征黏度值達(dá)4.5dL/g以上，質(zhì)量分?jǐn)?shù)10％溶液的黏度大于105cps或mPa·s)或者相對分子質(zhì)量系列化(特征黏度從0.5～4.5dL/g)的聚二甲基二烯丙基氯化銨與聚合硫酸鐵復(fù)合，形成特征黏度系列化，無機(jī)鹽-有機(jī)陽離子高分子具有不同質(zhì)量比的復(fù)合混凝劑。該復(fù)合混凝劑在水處理過程中，各種功能可調(diào)，適用性強(qiáng)，可代替聚合硫酸鐵起到降低藥劑使用成本，強(qiáng)化混凝效果，明顯提高出水水質(zhì)等多重功能。
(4)應(yīng)用不含其他結(jié)構(gòu)成分的聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)，由于其線狀分子鏈上含100％季銨鹽結(jié)構(gòu)，水溶性極好，常溫下(-5～45℃)，無需加熱，其高固含量膠體產(chǎn)物或干粉產(chǎn)物即可與無機(jī)鹽聚合硫酸鐵溶液均勻混合，得到體系均勻、性能穩(wěn)定的復(fù)合混凝劑。
(5)復(fù)合混凝劑以單一藥劑形式，直接按投加量要求(或稀釋后)用于各種原水和廢水處理以及污、淤泥脫水過程，使用方法極為方便簡潔。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
四


附圖是本發(fā)明聚合硫酸鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑的制備方法的流程圖。
五
具體實施例方式 結(jié)合附圖，本發(fā)明聚合硫酸鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑，由以下方法制備而成，包括以下步驟 (1)將聚合硫酸鐵(PFS)的干粉或溶液置于混合釜內(nèi)，加水調(diào)配得到鐵鹽含量以全鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計大于等于11.0％的PFS溶液； (2)于常溫下攪拌該溶液，加入一定量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40％～75％的具有特征黏度值范圍為0.5～4.5dL/g的聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)膠體，使混合溶液中PFS量以全鐵計與PDMDAAC的質(zhì)量比為20 .0∶1～2.0∶1。
(3)常溫下攪拌混合溶液直到PDMDAAC膠體完全溶解，得到穩(wěn)定的聚合硫酸鐵(PFS)-聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)復(fù)合混凝劑產(chǎn)物。其產(chǎn)物全鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥10.5％，相對質(zhì)量密度≥1.45(20℃)，鹽基度8.0％～16.0％，還原性物質(zhì)(以Fe2+計)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.10％，不溶性物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.3％，其1％水溶液pH值2.0～3.0。
上述方法中，①聚合硫酸鐵(PFS)的結(jié)構(gòu)示性式如式1，其溶液的鹽基度為40％～90％，相對質(zhì)量密度≥1.45(20℃)，水不溶物質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.5％，其1％水溶液pH值為3.5～5.0。②常溫攪拌溫度為-5℃～45℃。③聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)的結(jié)構(gòu)如式2所示，為五元環(huán)和六元環(huán)兩種單元結(jié)構(gòu)的混合結(jié)構(gòu)。④所用PDMDAAC相對分子質(zhì)量以特征黏度計為0.5～4.5dL/g(4.5dL/g樣品，質(zhì)量分?jǐn)?shù)10％的溶液黏度≥105mPa·s)。
本發(fā)明聚合硫酸鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑的制備方法的原理要點為①應(yīng)用成分結(jié)構(gòu)和含量明確的聚合硫酸鐵無機(jī)鹽混凝劑為原料，與結(jié)構(gòu)、含量明確，相對分子質(zhì)量高且系列化可調(diào)(以特征黏度[η]值計)的工業(yè)品聚二甲基二烯丙基氯化銨有機(jī)陽離子高分子聚合物形成復(fù)合物，來制備組成確定，性質(zhì)穩(wěn)定的聚合硫酸鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)系列化復(fù)合混凝劑。②通過對復(fù)合混凝劑用于制備飲用水時，原料中各種重金屬鹽量的限制，保證處理后水的水質(zhì)安全可靠性。③通過應(yīng)用自制的高相對分子質(zhì)量(特征黏度[η]≥4.5dL/g，其10％溶液20℃時黏度＞105cps或105mPa·s)或相對分子質(zhì)量系列化([η]＝0.5～4.5dL/g)有機(jī)陽離子高分子聚合物使之形成系列化無機(jī)鹽有機(jī)陽離子聚合物不同質(zhì)量比的復(fù)合混凝劑。該復(fù)合混凝劑在水處理過程中對水中懸浮顆粒、膠體的電中和，吸附架橋，網(wǎng)捕卷掃的功能強(qiáng)，并且可調(diào)，可適用各種水質(zhì)的原水或廢水處理，可明顯提高對原水的脫濁、除藻和廢水的脫色和去除CODCr的功能，可達(dá)到在原水處理過程中縮短沉降時間，提高產(chǎn)水能力，減少無機(jī)鐵鹽用量，提高出水水質(zhì)等多重功效。④通過應(yīng)用自制的不含其它結(jié)構(gòu)成分的二甲基二烯丙基氯化銨均聚物PDMDAAC作為有機(jī)陽離子高分子成分，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、水溶性極好，在常溫范圍(包括高低溫度)內(nèi)極易與無機(jī)鹽聚合硫酸鐵均勻混合，并可提高聚合硫酸鐵中有效成分的含量及其穩(wěn)定性，形成穩(wěn)定復(fù)合物，簡化生產(chǎn)工藝，便于使用。
本發(fā)明聚合硫酸鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑的應(yīng)用是將聚合硫酸鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑以任何比例與水稀釋后或者直接投加用于原水或廢水的混凝處理。當(dāng)聚合硫酸鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑用于飲用水制備時，PFS溶液中，所含其它物質(zhì)或重金屬鹽相對于鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為鎘Cd≤0.0001％，汞Hg≤0.00001％，鉻Cr(VI)≤0.0005％，砷As≤0.0001％，鉛Pb≤0.0005％；PDMDAAC中除氯化鈉以外各種金屬鹽總量占聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.0005％。
下面以實施例來說明本發(fā)明的制備及應(yīng)用。
實施例1結(jié)合附圖，本發(fā)明的聚合硫酸鐵(PFS)-聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)復(fù)合混凝劑及其制備與應(yīng)用方法為 第一步，在混合反應(yīng)釜內(nèi)置入質(zhì)量指標(biāo)符合國標(biāo)(GB14591-2006)要求的聚合硫酸鐵(PFS)，其結(jié)構(gòu)示性式為

其中m＞1。加水調(diào)配使其成為PFS含量以鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)計為11.0％～12.5％的溶液； 第二步，5～25℃常溫下攪拌PFS溶液，并向該溶液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(65±5)％，具有特征黏度值范圍為0.5～4.5dL/g(30.0±0.1℃，1mol/L NaCl溶液中測定)的聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)膠體溶液，使溶液中PFS含量以全鐵計與PDMDAAC的質(zhì)量比為20.0∶1～2.0∶1； 第三步，5～25℃常溫下，攪拌混合上述混合溶液，直到PDMDAAC膠體完全溶解，得到穩(wěn)定的聚合硫酸鐵(PFS)-聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)系列復(fù)合混凝劑溶液。復(fù)合混凝劑中PFS含量以全鐵計為(10.5～12.5)％。復(fù)合混凝劑在自然溫度長時間放置后不產(chǎn)生沉淀，不降低其原有作用功能。
第四步，復(fù)合混凝劑在使用時可直接按需要劑量投加，或與水以任何比例稀釋后投加。復(fù)合混凝劑對原水進(jìn)行混凝處理的效果見表1～2。其中，混凝動力學(xué)條件按水廠實際條件進(jìn)行，混凝后沉淀30min取樣測上清余濁。
表1復(fù)合混凝劑用于某冬季長江水脫濁處理效果 (沉淀30min，余濁/NTU)

注沉淀出水余濁要求為小于等于3NTU。
由表1中數(shù)據(jù)可見，當(dāng)出水余濁為3NTU時，復(fù)合混凝劑比PFS可節(jié)省鐵鹽0.75mg/L(30％)的加量。當(dāng)鐵鹽加量為2.50mg/L時，使用復(fù)合混凝劑可達(dá)到余濁為使用PFS的1/2。
表2復(fù)合混凝劑用于某秋季長江水脫濁處理效果 (沉淀30min，余濁/NTU)
由表2中數(shù)據(jù)可見，當(dāng)余濁達(dá)標(biāo)時，使用復(fù)合混凝劑可比使用PFS節(jié)省鐵鹽2.0mg/L(40％)以上。
實施例2結(jié)合附圖，本發(fā)明的聚合硫酸鐵(PFS)-聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)復(fù)合混凝劑及其制備與應(yīng)用方法為 第一步，在混合反應(yīng)釜內(nèi)置入質(zhì)量指標(biāo)符合國標(biāo)(GB14591-2006)要求的聚合硫酸鐵(PFS)，其結(jié)構(gòu)示性式為

其中m＞1。加水調(diào)配使其成為PFS含量以全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)計為(12.5～15.0)％的溶液。
第二步，-5～15℃常溫下攪拌該P(yáng)FS溶液，并向該溶液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(45±5)％，具有特征黏度值范圍為0.5～4.5dL/g(30.0±0.1℃，1mol/LNaCl溶液中測定)的聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)膠體溶液，使溶液中PFS含量以全鐵計與PDMDAAC的質(zhì)量比為20.0∶1～2.0∶1； 第三步，-5～15℃常溫下，攪拌混合上述混合溶液，直到PDMDAAC膠體的溶液完全溶解，得到穩(wěn)定的聚合硫酸鐵(PFS)-聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)系列復(fù)合混凝劑溶液。復(fù)合混凝劑中PFS含量以全鐵計為(12.0～15.0)％。復(fù)合混凝劑在自然溫度下長時間放置不產(chǎn)生沉淀，不降低其原有作用功能。
第四步，復(fù)合混凝劑在使用時可直接按需要劑量投加，或可與水的任何比例稀釋后投加。復(fù)合混凝劑對原水進(jìn)行混凝處理的效果見表3～4。其中，混凝動力學(xué)條件按水廠實際條件進(jìn)行，混凝后沉淀30min取樣測上清余濁。
表3復(fù)合混凝劑用于某冬季太湖水脫濁處理效果 (沉淀30min，余濁/NTU)

注沉淀池出水要求2NTU以下。
由表3中數(shù)據(jù)可見，當(dāng)PFS加量達(dá)到5.00mg/L時，仍不能達(dá)標(biāo)，而復(fù)合混凝劑加量在3.75mg/L左右時，即可達(dá)標(biāo)。
表4復(fù)合混凝劑用于某夏季太湖水脫濁處理效果 (沉淀30min，余濁/NTU)
注沉淀池出水要求2NTU以下。
由表4中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)PFS加量達(dá)到10mg/L以上時，仍不能達(dá)標(biāo)，而復(fù)合混凝劑在加量為8.0mg/L左右即可達(dá)標(biāo)。
實施例3結(jié)合附圖，本發(fā)明的聚合硫酸鐵(PFS)聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)復(fù)合混凝劑及其制備與應(yīng)用方法為 第一步，在混合反應(yīng)釜內(nèi)置入質(zhì)量指標(biāo)符合國標(biāo)(GB14591-2006)要求的聚合硫酸鐵(PFS)其結(jié)構(gòu)示性式為

其中m＞1。加水調(diào)配使其成為PFS分別以全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)計為(11.0～12.5)％的溶液。
第二步，15～35℃常溫下攪拌PFS溶液，并向溶液中加入固體份為(65±5)％，具有特征黏度值范圍為0.5～4.5dL/g(30.0±0.1℃，1mol/L NaCl溶液中測定)的聚二甲基二烯丙基氯化銨膠體溶液，使溶液中PFS的含量以全鐵計與PDMDAAC質(zhì)量比為20.0∶1～2.0∶1； 第三步，15～35℃常溫下攪拌混合上述混合溶液，直到PDMDAAC膠體的溶液完全溶解，得到穩(wěn)定的聚合硫酸鐵(PFS)的聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)系列復(fù)合混凝劑溶液，復(fù)合混凝劑中PFS含量以全鐵計為(10.5～12.5)％。復(fù)合混凝劑在自然溫度下長時間放置后不產(chǎn)生沉淀，不降低其原有作用功能。
第四步，復(fù)合混凝劑在使用時可直接按需要劑量投加，或與水以任何比例稀釋后投加。復(fù)合混凝劑對原水進(jìn)行混凝處理的效果見表5～7。其中，混凝動力學(xué)條件按水廠實際條件進(jìn)行，混凝后沉淀30min取樣測上清余濁。
表5復(fù)合混凝劑用于寧波某冬季姚江水脫濁處理效果 (沉淀30min，余濁/NTU，水溫8～13℃)

注沉淀池出水要求1.0～1.2NTU。
表6復(fù)合混凝劑用于寧波某冬季姚江水脫濁處理效果 (沉淀30min，余濁/NTU，水溫9～13℃)
表7復(fù)合混凝劑用于寧波某冬季姚江水脫濁處理效果 (沉淀30min，余濁/NTU，水溫13～16℃)

由表5～7中數(shù)據(jù)可見，當(dāng)出水余濁達(dá)標(biāo)時，使用復(fù)合混凝劑比單獨使用PFS節(jié)省鐵鹽4mg/L(50％)以上。
權(quán)利要求
1、一種聚合硫酸鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑，其特征在于由以下步驟制備而成，即(1)將聚合硫酸鐵干粉或溶液置于混合釜內(nèi)，加水調(diào)配得到鐵鹽PFS含量以全鐵計其質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于11.0％的PFS溶液；
(2)在常溫下攪拌該P(yáng)FS溶液，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40％～75％并具有特征黏度值為0.5～4.5dL/g的聚二甲基二烯丙基氯化銨PDMDAAC膠體，使混合溶液中PFS的含量以全鐵Fe計與PDMDAAC的質(zhì)量比為20.0∶1～2.0∶1；
(3)在常溫下攪拌混合溶液直到PDMDAAC膠體完全溶解，得到穩(wěn)定的聚合硫酸鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑。
2、一種聚合硫酸鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑的制備方法，包括以下步驟
(1)將聚合硫酸鐵PFS干粉或溶液置于混合釜內(nèi)，加水調(diào)配得到鐵鹽PFS含量以全鐵計其質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于11.0％的PFS溶液；
(2)在常溫下攪拌該P(yáng)FS溶液，加入固含量以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計為40％～75％并具有特征黏度值為0.5～4.5dL/g的聚二甲基二烯丙基氯化銨PDMDAAC膠體，使混合溶液中PFS以全鐵計與PDMDAAC的質(zhì)量比為20.0∶1～2.0∶1；
(3)在常溫下攪拌混合溶液直到PDMDAAC膠體完全溶解，得到穩(wěn)定的聚合硫酸鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑。
3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚合硫酸鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑的制備方法，其特征在于聚合硫酸鐵PFS溶液的鹽基度為40％～90％，相對質(zhì)量密度大于等于1.45，水不溶物質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于等于0.5％，1％水溶液pH值為2.0～3.0。
4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚合硫酸鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑的制備方法，其特征在于常溫攪拌的溫度為-5～45℃。
5、一種對權(quán)利要求1所述的聚合硫酸鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑的應(yīng)用方法，其特征在于聚合硫酸鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑以任何比例與水稀釋后或者直接投加用于原水和廢水、污水的混凝處理以及污、淤泥脫水處理過程。
6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚合硫酸鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑的應(yīng)用方法，其特征在于當(dāng)聚合硫酸鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑用于飲用水制備時，PFS溶液中，所含其他物質(zhì)或重金屬鹽相對于鐵Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為鎘Cd≤0.0001％，汞Hg≤0.00001％，鉻Cr(IV)≤0.0005％，砷As≤0.0001％，鉛Pb≤0.0005％，PDMDAAC膠體中除氯化鈉以外各種金屬鹽總量占聚合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.0005％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚合硫酸鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑及其制備與應(yīng)用方法。該復(fù)合混凝劑，由以下步驟制備而成，即將聚合硫酸鐵干粉或溶液置于混合釜內(nèi)，加水調(diào)配得到鐵鹽PFS溶液；在常溫下攪拌該P(yáng)FS溶液，加入PDMDAAC膠體；在常溫下攪拌混合溶液直到PDMDAAC膠體完全溶解，得到穩(wěn)定的聚合硫酸鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)合混凝劑。其應(yīng)用是將復(fù)合混凝劑以任何比例與水稀釋后或者直接投加用于原水和廢水、污水的混凝處理以及污、淤泥脫水處理過程。本發(fā)明選用成分結(jié)構(gòu)、含量范圍明確，保證制得復(fù)合混凝劑產(chǎn)物性能及穩(wěn)定性，且工業(yè)生產(chǎn)上原料易得；該復(fù)合混凝劑在水處理過程中，各種功能可調(diào)，適用性強(qiáng)，降低成本，強(qiáng)化混凝效果，明顯提高出水水質(zhì)。
文檔編號C02F1/52GK101323472SQ20071002436
公開日2008年12月17日 申請日期2007年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月15日
發(fā)明者張躍軍, 李瀟瀟, 趙曉蕾 申請人:南京理工大學(xué)