本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚乙烯醇改性聚合氯化鋁及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
聚合氯化鋁通常稱作凈水劑或混凝劑，它是介于AlCl3和Al(OH)3之間的一種水溶性無機(jī)高分子聚合物,在水解過程中，聚合氯化鋁伴隨發(fā)生凝聚、架橋、吸附和沉淀等物理化學(xué)過程。與傳統(tǒng)無機(jī)混凝劑相比，聚合氯化鋁的結(jié)構(gòu)由形態(tài)多變的多元羧基絡(luò)合物組成，絮凝沉淀速度快，適用pH值范圍寬，對管道設(shè)備無腐蝕性，凈水效果明顯，能有效支除水中色質(zhì)SS、COD、BOD及砷、汞等重金屬離子，該產(chǎn)品廣泛用于飲用水、工業(yè)用水和污水處理領(lǐng)域。
目前，聚合氯化鋁在儲存穩(wěn)定性、氧化鋁含量、成本等方面還可以進(jìn)一步改善。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種聚乙烯醇改性聚合氯化鋁，其具有優(yōu)異的儲存穩(wěn)定性、凈水處理效果。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案為，一種聚乙烯醇改性聚合氯化鋁，由回收級清洗劑、廢鹽酸、鋁泥、鐵泥、工業(yè)鹽和聚丙烯酰胺組成，其中回收級清洗劑、廢鹽酸、鋁泥、鐵泥、工業(yè)鹽和聚丙烯酰胺的重量比為5～20：100～200：45～120：0.5～18：7～230.2～5；
所述回收級清洗劑通過如下方法得到：
將廢棄清洗劑膜在溫度為90～115℃加熱，同時(shí)攪拌得到廢棄清洗劑膜溶液；
然后添加處理劑，維持反應(yīng)溫度為110～140℃，攪拌得到均勻的清洗劑混合溶液，其中處理劑為聚丙烯酸鈉或羧甲基纖維素鈉中的一種或兩種與聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺、聚合氯化鋁鐵、硫酸鋁、明礬中的一種或幾種混合而成，占所述清洗劑混合溶液的重量比為0.1％～2％；
靜置清洗劑混合溶液，過濾，得到上清液和濾渣；將上清液再離心過濾，收集的澄清溶液即為回收級清洗劑，所述回收級清洗劑中聚乙烯醇含量大于2％。
進(jìn)一步的，所述的工業(yè)鹽為未加處理的工業(yè)副產(chǎn)物，包括氯化鈉、氯化鎂、硝酸鎂、氯化鋅、氯化銅、硫酸銅、硫酸鋅、氯化鐵、氯化亞鐵、硫酸鋁、亞硫酸鈉、氯化鉀、硫化鈉中的一種或幾種；
所述的鋁泥的含鋁量為60％～97％；
所述的鐵泥的鐵含量為50％～94％；
所述的廢鹽酸的鹽酸含量為16％～36％，還包括硫酸、磷酸、乙酸、亞硫酸、甲酸中的一種或幾種；
所述的聚乙烯醇改性聚合氯化鋁溶液中氧化鋁含量為5％～50％(wt.％)，溶液的粘度大于1000cps。
本發(fā)明還提供了上述聚乙烯醇改性聚合氯化鋁的制備方法，該制備方法具有生產(chǎn)工藝短，原材料來源廣，成本低，無污染，可有效解決因鋁泥、鐵泥、工業(yè)鹽、清洗劑膜所導(dǎo)致的污染和處置問題。
具體包括如下步驟：
步驟一、將回收級清洗劑在85～105℃完全溶解后，添加廢鹽酸、工業(yè)鹽、聚丙烯酰胺,維持反應(yīng)溫度為85～105℃，在75～120r/min速度條件下攪拌反應(yīng)0.3～1h，制得混合溶液；其中回收級清洗劑、廢鹽酸、工業(yè)鹽、聚丙烯酰胺的重量比為：5～20：100～200：7～23：0.2～5。
步驟二、將鋁泥、鐵泥按照份數(shù)比為45～120：0.5～18分5～6次添加至步驟一所制得的混合溶液中，維持反應(yīng)溫度為85～105℃，攪拌速度為75～120r/min條件下反應(yīng)0.3～1h，即得所述聚乙烯醇改性聚合氯化鋁。
所述回收級清洗劑通過如下方法得到：
將廢棄清洗劑膜在溫度為90～115℃加熱，同時(shí)攪拌得到廢棄清洗劑膜溶液；
然后添加處理劑，維持反應(yīng)溫度為110～140℃，攪拌得到均勻的清洗劑混合溶液，其中處理劑為聚丙烯酸鈉或羧甲基纖維素鈉中的一種或兩種與聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺、聚合氯化鋁鐵、硫酸鋁、明礬中的一種或幾種混合而成，占所述清洗劑混合溶液的重量比為0.1％～2％；
靜置清洗劑混合溶液，過濾，得到上清液和濾渣；將上清液再離心過濾，收集的澄清溶液即為回收級清洗劑，所述回收級清洗劑中聚乙烯醇含量大于2％。
其中廢棄成膜清洗劑為由成膜劑、改性增強(qiáng)劑和水在反應(yīng)溫度為85～130℃下攪拌均勻過篩得到的清洗劑使用后回收得到，其中成膜劑、改性增強(qiáng)劑和水的重量比為10～60：0.1～20：10～200，所述改性增強(qiáng)劑由增強(qiáng)劑、聚乙烯醇、表面活性劑和水在反應(yīng)溫度為90～120℃攪拌均勻即得，其中增強(qiáng)劑、聚乙烯醇、表面活性劑和水的重量比為100：35～60：3～10：50～150。
檢測聚乙烯醇改性聚合氯化鋁，其氧化鋁含量為5％～50％(wt.％)，粘度大于1000cps。
本發(fā)明還提出了一種聚乙烯醇改性聚合氯化鋁在污水處理中的應(yīng)用，聚乙烯醇改性聚合氯化鋁在污水處理中的添加量為0.1％～5％(wt.％)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是：
1、本發(fā)明中添加聚合氯化鋁和工業(yè)鹽，聚合氯化鋁溶液有雜質(zhì)，在儲存過程中容易因雜質(zhì)絮凝出現(xiàn)分層現(xiàn)象，影響聚合氯化鋁的儲存穩(wěn)定性；工業(yè)鹽不僅難于處理，而且含有很多污染環(huán)境的物質(zhì)，但是，將工業(yè)鹽添加到聚合氯化鋁溶液中，可以提高聚合氯化鋁的密度，在一定程度上，不僅可以延長聚合氯化鋁的儲存穩(wěn)定周期，還可以利用聚合氯化鋁解決工業(yè)鹽產(chǎn)生的污染問題，達(dá)到工業(yè)鹽的提純除雜；
2、本發(fā)明添加了回收級清洗劑，回收級清洗劑中含有含量大于2％聚乙烯醇，不僅可以提高聚合氯化鋁溶液的粘度，降低聚合氯化鋁在儲存過程中的絮凝作用，進(jìn)而提高聚合氯化鋁的儲存穩(wěn)定性，還因其結(jié)構(gòu)中的羥基基團(tuán)及在水體表面形成薄膜，與聚合氯化鋁起到協(xié)同作用，提高聚合氯化鋁的污水處理性能；
3、本發(fā)明中還添加了聚丙烯酰胺，其具有優(yōu)異的污水處理性能，可以有效提高聚合氯化鋁的污水處理效果；
4、本發(fā)明中利用了鋁泥和廢鹽酸，鋁泥與廢鹽酸反應(yīng)形成的鋁離子，在高溫水溶液中會形成氫氧化鋁溶膠，氫氧化鋁溶膠會加速聚合氯化鋁的形成及縮短反應(yīng)流程和反應(yīng)時(shí)間；
5、本發(fā)明中還利用了鋁泥和鐵泥，他們屬于固體廢棄物，是金屬鋁、金屬鐵加工產(chǎn)生的渣或粉，或鋁類、鐵類回收工藝中催化所產(chǎn)生的的含鋁、鐵物質(zhì)，利用其作為原料生產(chǎn)聚合氯化鋁，不僅具有原料來源廣、價(jià)格便宜，還可以在解決鋁泥和鐵泥放置問題的同時(shí)，利用其產(chǎn)品解決工業(yè)污水凈化問題，聚合氯化鋁中摻雜部分鐵，可以提高其凈水效果。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施時(shí)，工業(yè)鹽可以是氯化鈉、氯化鎂、硝酸鎂、氯化鋅、氯化銅、硫酸銅、硫酸鋅、氯化鐵、氯化亞鐵、硫酸鋁、亞硫酸鈉、氯化鉀、硫化鈉等為加處理的工業(yè)副產(chǎn)物中的一種或幾種；鋁泥的鋁含量為60％～97％；鐵泥的鐵含量為50％～94％；廢鹽酸的鹽酸含量為16％～36％，還包括硫酸、磷酸、乙酸、亞硫酸、甲酸中的一種或幾種。下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。這些實(shí)施例僅是對本發(fā)明的典型描述，但本發(fā)明不限于此。下述實(shí)施例中所用的試驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法，所使用的原料，試劑等，如無特殊說明，均為可從常規(guī)市購等商業(yè)途徑得到的原料和試劑。
實(shí)施例1
一種聚乙烯醇改性聚合氯化鋁，其制備方法包括以下步驟：
將15份回收級清洗劑、140份廢鹽酸、15份工業(yè)氯化鈉、2.5份聚丙烯酰胺添加至反應(yīng)釜中，在反應(yīng)溫度為97℃，攪拌速度為95r/min條件下反應(yīng)0.7h；將72份鋁泥、4份鐵泥分5次添加至反應(yīng)釜中，在反應(yīng)溫度為97℃，攪拌速度為95r/min條件下反應(yīng)0.7h，即得所述聚乙烯醇改性聚合氯化鋁。
取1kg廢水樣品，向廢水中添加2％(wt.％)聚乙烯醇改性聚合氯化鋁，劇烈攪拌2min，靜置5min，得到澄清上清液。
實(shí)施例2
一種聚乙烯醇改性聚合氯化鋁，其制備方法包括以下步驟：
將5份回收級清洗劑、100份廢鹽酸、7份工業(yè)氯化鋅、0.2份聚丙烯酰胺添加至反應(yīng)釜中，在反應(yīng)溫度為85℃，攪拌速度為120r/min條件下反應(yīng)1h；將45份鋁泥、0.5份鐵泥、7份工業(yè)氯化鋅添加至反應(yīng)釜中，在反應(yīng)溫度為85℃，攪拌速度為120r/min條件下反應(yīng)1h，即得所述聚乙烯醇改性聚合氯化鋁。
取1kg廢水樣品，向廢水中添加0.1％(wt.％)聚乙烯醇改性聚合氯化鋁，劇烈攪拌5min，靜置45min，得到澄清上清液。
實(shí)施例3
一種聚乙烯醇改性聚合氯化鋁，其制備方法包括以下步驟：
將20份回收級清洗劑、200份廢鹽酸、23份工業(yè)硫酸銅、5份聚丙烯酰胺添加至反應(yīng)釜中，在反應(yīng)溫度為105℃，攪拌速度為75r/min條件下反應(yīng)0.3h；將120份鋁泥、18份鐵泥、23份工業(yè)硫酸銅分6次添加至反應(yīng)釜中，在反應(yīng)溫度為105℃，攪拌速度為75r/min條件下反應(yīng)0.3h，即得所述聚乙烯醇改性聚合氯化鋁。
取1kg廢水樣品，向廢水中添加5％(wt.％)聚乙烯醇改性聚合氯化鋁，劇烈攪拌3min，靜置2min，得到澄清上清液。
實(shí)施例4
一種聚乙烯醇改性聚合氯化鋁，其制備方法包括以下步驟：
將10份回收級清洗劑、130份廢鹽酸、10份工業(yè)氯化鐵、4份聚丙烯酰胺添加至反應(yīng)釜中，在反應(yīng)溫度為90℃，攪拌速度為85r/min條件下反應(yīng)0.7h；將80份鋁泥、5份鐵泥分5次添加至反應(yīng)釜中，在反應(yīng)溫度為90℃，攪拌速度為85r/min條件下反應(yīng)0.7h，即得所述聚乙烯醇改性聚合氯化鋁。
取1kg廢水樣品，向廢水中添加3％(wt.％)聚乙烯醇改性聚合氯化鋁，劇烈攪拌2min，靜置4min，得到澄清上清液。
實(shí)施例5
一種聚乙烯醇改性聚合氯化鋁，其制備方法包括以下步驟：
將15份回收級清洗劑、180份廢鹽酸、15份工業(yè)亞硫酸鈉、2份聚丙烯酰胺添加至反應(yīng)釜中，在反應(yīng)溫度為100℃，攪拌速度為100r/min條件下反應(yīng)0.4h；將100份鋁泥、15份鐵泥分6次添加至反應(yīng)釜中，在反應(yīng)溫度為100℃，攪拌速度為100r/min條件下反應(yīng)0.4h，即得所述聚乙烯醇改性聚合氯化鋁。
取1kg廢水樣品，向廢水中添加4％(wt.％)聚乙烯醇改性聚合氯化鋁，劇烈攪拌5min，靜置3min，得到澄清上清液。
實(shí)施例6
一種聚乙烯醇改性聚合氯化鋁，其制備方法包括以下步驟：
將13份回收級清洗劑、160份廢鹽酸、20份工業(yè)氯化銅、1份聚丙烯酰胺添加至反應(yīng)釜中，在反應(yīng)溫度為90℃，攪拌速度為110r/min條件下反應(yīng)0.8h；將90份鋁泥、10份鐵泥分5次添加至反應(yīng)釜中，在反應(yīng)溫度為90℃，攪拌速度為110r/min條件下反應(yīng)0.8h，即得所述聚乙烯醇改性聚合氯化鋁。
取1kg廢水樣品，向廢水中添加1％(wt.％)聚乙烯醇改性聚合氯化鋁，劇烈攪拌6min，靜置10min，得到澄清上清液。
對照例1
本對照例中，聚乙烯醇改性聚合氯化鋁配方中不加回收級清洗劑，其它組分與制備方法與實(shí)施例1相同。
對照例2
本對照例中，聚乙烯醇改性聚合氯化鋁配方中不加鐵泥，其它組分與制備方法與實(shí)施例1相同。
對照例3
本對照例中，聚乙烯醇改性聚合氯化鋁配方中不加聚丙烯酰胺，其它組分與制備方法與實(shí)施例1相同。
對照例4
本對照例中，聚乙烯醇改性聚合氯化鋁配方中不加工業(yè)鹽，其它組分與制備方法與實(shí)施例1相同。
對實(shí)施例1～6和對照例1～4制得的聚乙烯醇改性聚合氯化鋁的儲存穩(wěn)定性、氧化鋁含量等性能進(jìn)行測試，測試方法如下，測試結(jié)果見下表1。
(1)儲存穩(wěn)定性
按聚合氯化鋁溶液分層時(shí)間進(jìn)行評判；
(2)聚合氯化鋁性能
按GB 15892-2009標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試；
(3)化學(xué)需氧量
按GB/T 29599-2013標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。
表1實(shí)施例1～6和對照例1～4制得的聚乙烯醇改性聚合氯化鋁的性能測定
注：廢水原樣的化學(xué)需氧量為1000mg/L。
以上所述是該發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離該發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為該發(fā)明的保護(hù)范圍。
除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。