專(zhuān)利名稱(chēng)：一種測(cè)試水溫對(duì)陽(yáng)離子絮凝劑的絮凝性能影響的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)試水溫對(duì)陽(yáng)離子絮凝劑的絮凝性能影響的方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)是世界上嚴(yán)重缺水國(guó)家之一，我國(guó)水資源總量居世界第4位，但按2002年人口統(tǒng)計(jì)，人均水資源為2220m3，僅為世界人均水資源的1/4，相當(dāng)于美國(guó)的1/4，日本的1/2， 加拿大的1/44，居世界第110位。而且水資源時(shí)空分布極不均勻，即南方水多，北方水少，夏季水多，冬季水少，造成了南澇北旱的局面。長(zhǎng)江流域以南地區(qū)水資源占全國(guó)80%以上，耕地只占全國(guó)的1/3 ；而北方地區(qū)干旱少水，而耕地卻占全國(guó)的60%以上，旱災(zāi)缺水已以成為農(nóng)牧業(yè)主要災(zāi)害。而且由于水資源分配不均，開(kāi)發(fā)利用難度大，目前，全國(guó)600多個(gè)城市中， 有400多個(gè)供水不足，嚴(yán)重缺水的108個(gè)。21世紀(jì)隨著我國(guó)工業(yè)化程度的提高，我國(guó)水資源供需矛盾將進(jìn)一步加劇，據(jù)預(yù)測(cè)到2010年，全國(guó)總供水量為6200-6500億m3，相應(yīng)的總需水量將達(dá)7300億m3，供需缺口近 1000億m3，2030年全國(guó)總需水量將達(dá)10000億m3，全國(guó)將缺水4000-5000億m3。世界上許多國(guó)家也將面臨嚴(yán)重的水源危機(jī)，因此有人稱(chēng)“石油危機(jī)之后，下一個(gè)危機(jī)便是水。”根據(jù)國(guó)家環(huán)?？偩纸y(tǒng)計(jì)，2002年全國(guó)廢水排放總量439. 5億噸(其中工業(yè)廢水207. 2億噸，生活污水232. 3億噸)，但目前工業(yè)廢水處理量為78. 9%，達(dá)標(biāo)排放率為 54. 5%，生活污水處理量只有20%左右，即全國(guó)約有1/3工業(yè)廢水和4/5的生活污水未經(jīng)處理直接排入江、河、湖、海，使水資源遭到嚴(yán)重污染。我國(guó)七大水系2003年度統(tǒng)計(jì)表明屬于 I III類(lèi)水質(zhì)的占38. 1%，屬于IV，V類(lèi)水質(zhì)的占32.2%，屬于劣V類(lèi)水質(zhì)的占29.7%。 即我國(guó)七大水系有60% 70%受到了輕度或嚴(yán)重的污染。從1999年水利部門(mén)的監(jiān)測(cè)結(jié)果看有16%水庫(kù)的水質(zhì)受到不同程度的污染，而且大部分水庫(kù)處于中營(yíng)養(yǎng)狀況。有58%的湖泊水質(zhì)受到不同程度的污染。其中太湖88%的斷面水質(zhì)超過(guò)了 III類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)；滇池和巢湖水質(zhì)為劣V類(lèi)和V類(lèi)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年因水污染造成的直接經(jīng)濟(jì)損失在430億萬(wàn)元以上，水污染已嚴(yán)重制約經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展。水資源短缺以及水資源的嚴(yán)重污染制約著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并給人民生活和生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了災(zāi)難性后果。中國(guó)水資源雖不算豐富，但如果合理開(kāi)發(fā)和節(jié)約使用，還不至于到了今天這種局面?？梢哉f(shuō)中國(guó)水資源短缺很大程度上是人為因素的結(jié)果。污染是一個(gè)因素，水資源的低效率利用是另一個(gè)因素，重點(diǎn)是農(nóng)業(yè)大水灌溉，工業(yè)水的低重復(fù)利用以及生活用水的浪費(fèi)。目前我國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉占全國(guó)用水量的75%，且節(jié)水灌溉處于初級(jí)階段，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對(duì)水資源的使用相當(dāng)粗放，浪費(fèi)水資源的現(xiàn)象仍相當(dāng)嚴(yán)重，我國(guó)目前灌溉用水有效利用率僅為30% 40%，發(fā)達(dá)國(guó)家為70% 80%。我國(guó)工業(yè)用水利用率不高、用水嚴(yán)重浪費(fèi)的現(xiàn)象也普遍存在。我國(guó)主要工業(yè)行業(yè)用水水平明顯低于發(fā)達(dá)國(guó)家(我國(guó)工業(yè)萬(wàn)元產(chǎn)值用水為103m3、美國(guó)為9m3、日本為6m3)。目前我國(guó)城市工業(yè)用水重復(fù)利用率在30% 40%之間，與日本發(fā)達(dá)國(guó)家仍相差較遠(yuǎn)，其他工業(yè)化國(guó)家用水重復(fù)利用率在70% 90%之間。我國(guó)城市生活用水浪費(fèi)現(xiàn)象也十分普遍，由自來(lái)水管網(wǎng)的跑、冒、滴、漏的損失至少達(dá)總城市生活用水量的20%。還有產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，水資源開(kāi)發(fā)管理不當(dāng)及水價(jià)過(guò)低也是造成水資源浪費(fèi)的原因。總之，水資源的可持續(xù)發(fā)展是經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。因此，要把水資源的合理開(kāi)發(fā)和高效利用擺在戰(zhàn)略地位上。除了國(guó)家立法的強(qiáng)制管理外，我們需要利用技術(shù)手段來(lái)處理污水和提高水的重復(fù)利用率。在水處理中采用的方法有物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法以及生物化學(xué)處理法。物理法又分為離心分離法、過(guò)濾法、沉淀法、浮選法等。化學(xué)法可分為中和法、絮凝法、氧化還原法、離子交換法等。物理化學(xué)法分為吸附法、萃取法、電解法等。生物化學(xué)法又分為好氧法和厭氧法等。而化學(xué)處理法中的混凝、絮凝法是應(yīng)用最為廣泛的處理方法，絮凝劑則是絮凝法成敗的關(guān)鍵因素。淀粉是一種葡萄糖聚合物，它一般以直徑為1 10微米或更大一些的微粒形式存在，這些顆粒主要沉積在植物的種子、塊莖或根部中。雖然，淀粉來(lái)源遍布整個(gè)植物世界，但只有少數(shù)幾種作物被廣泛地用于商品淀粉的生產(chǎn)，玉米是制取淀粉的最主要來(lái)源。目前全球每年種植玉米超過(guò)1.3億公頃，約占全球糧食總量的35%左右，主要生產(chǎn)國(guó)有美國(guó)(占 40%以上)、中國(guó)(占20%左右)。淀粉的其它來(lái)源還有小麥、馬鈴薯、木薯及甘薯等。根據(jù)植物的種類(lèi)，采用不同的加工方法。玉米淀粉可以方便地使用機(jī)械分離方式制取，將玉米在含有亞硫酸鹽的溫水中浸泡，脫出胚芽，再濕磨，淀粉顆粒在此低溫下不溶于水，然后離心、 洗滌、干燥即得淀粉產(chǎn)品。改性淀粉的生產(chǎn)與應(yīng)用已有200多年的歷史，最早起源于西歐1804年生產(chǎn)的英國(guó)膠，但大部分淀粉衍生物的工業(yè)化是1940年從荷蘭和美國(guó)開(kāi)始的。近三十年是改性淀粉高速發(fā)展的年代，各種新型的淀粉衍生物，如復(fù)合改性淀粉、高吸水性樹(shù)脂、可生物降解淀粉塑料等大量涌現(xiàn)。目前全球改性淀粉的年產(chǎn)量在600萬(wàn)噸左右，造紙和食品加工是其兩大主要用戶(hù)，美國(guó)年消費(fèi)量達(dá)300萬(wàn)噸左右，其中60%左右用于造紙工業(yè)。我國(guó)從80年代中期開(kāi)始加快改性淀粉的生產(chǎn)，目前全國(guó)改性淀粉生產(chǎn)廠家已超過(guò)200多家，年產(chǎn)量已接近 50萬(wàn)噸，產(chǎn)品主要應(yīng)用于造紙、食品、飼料和紡織及印染工業(yè)。預(yù)計(jì)2010年全國(guó)改性淀粉的需求量為120 150萬(wàn)噸，2015年將達(dá)到200萬(wàn)噸。與發(fā)達(dá)國(guó)家比，我國(guó)改性淀粉工業(yè)仍比較落后，改性淀粉的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域仍比較有限。在眾多的天然改性高分子絮凝劑中，淀粉改性絮凝劑開(kāi)發(fā)尤為引人注目。因?yàn)榈矸蹃?lái)源廣，價(jià)格低廉，并且產(chǎn)物完全可被生物降解，在自然界中形成良性循環(huán)。常用作絮凝劑的改性淀粉品種有接枝淀粉、陽(yáng)離子淀粉、復(fù)合改性淀粉等。陽(yáng)離子淀粉是胺類(lèi)化合物與淀粉分子的羥基在堿催化作用下反應(yīng)生成的醚化淀粉衍生物。陽(yáng)離子淀粉按其陽(yáng)離子性強(qiáng)度的不同可以分為季銨鹽陽(yáng)離子淀粉、叔胺鹽陽(yáng)離子淀粉、仲胺鹽陽(yáng)離子淀粉、伯胺鹽陽(yáng)離子淀粉等。其中重點(diǎn)用于絮凝劑的是季銨鹽陽(yáng)離子淀粉。陽(yáng)離子淀粉可與水中膠體微粒起電荷中和吸附橋架作用，使體系中的膠體微粒脫穩(wěn)、 絮凝，從而除去水中懸浮固體，降低水的濁度。美國(guó)的Tasset Emmett等在堿催化下，使淀粉同鹵代醇季銨鹽反應(yīng)，合成了陽(yáng)離子淀粉絮凝劑，而后再加入堿土金屬氧化物或氯化氫來(lái)完成整個(gè)反應(yīng)，該反應(yīng)產(chǎn)物可以用來(lái)作為絮凝劑、懸浮劑和乳化劑。Klimenwiciete等用陽(yáng)離子改性淀粉季銨鹽來(lái)處理高嶺土水樣，研究了取代度以及用量對(duì)絮凝性能的影響，并與陽(yáng)離子聚丙烯酰胺衍生物的絮凝性能進(jìn)行比較，結(jié)果表明陽(yáng)離子淀粉絮凝劑效果良好，當(dāng)取代度在0. 3 0. 45時(shí)達(dá)到高的絮凝效果。Oelmeyer等通過(guò)把陽(yáng)離子淀粉與合成的陰離子高分子絮凝劑復(fù)配使用來(lái)絮凝海港污泥取得了很好的效果。Pal等人研究了陽(yáng)離子淀粉對(duì)于硅藻土懸浮液的絮凝作用，Nystrom等研究了陽(yáng)離子淀粉與聚丙烯酸鈉復(fù)配使用絮凝方解石懸浮液，Sableviciene研究了高取代陽(yáng)離子淀粉的絮凝效果。以上研究表明，陽(yáng)離子淀粉具有很好的絮凝或者助凝效果。絮凝劑適用的溫度范圍是衡量絮凝劑性能的另一個(gè)指標(biāo)。水溫對(duì)絮凝效果有一定的影響，它是絮凝反應(yīng)、絮體成長(zhǎng)、沉降分離等的控制因素之一。一般情況下，水溫升高絮凝效果隨之提高，這主要是因?yàn)樗疁厣?，溶液中的膠體微粒與絮凝劑分子的運(yùn)動(dòng)速度加快， 互相碰撞接觸的幾率增大，更容易形成大的絮體而沉降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種測(cè)試水溫對(duì)陽(yáng)離子絮凝劑的絮凝性能影響的方法，該方法通過(guò)將陽(yáng)離子絮凝劑加入不同水溫的模擬水樣中， 測(cè)定出陽(yáng)離子絮凝劑的絮凝性能，進(jìn)而分析出水溫對(duì)陽(yáng)離子絮凝劑的絮凝性能的影響，測(cè)試步驟簡(jiǎn)單，測(cè)試時(shí)間短，為陽(yáng)離子絮凝劑應(yīng)用于廢水處理提供了參考。本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種測(cè)試水溫對(duì)陽(yáng)離子絮凝劑的絮凝性能影響的方法，包括以下步驟(a)制取陽(yáng)離子絮凝劑備用；(b)配制不同水溫的鈉基膨潤(rùn)土懸濁液作為模擬水樣；(c)取不同水溫的模擬水樣分別置于反應(yīng)容器中，向反應(yīng)容器加入相同量的絮凝劑；(d)將所有反應(yīng)容器均來(lái)回振蕩，靜置沉降一段時(shí)間；(e)分別測(cè)定反應(yīng)容器中液體的透光度，通過(guò)測(cè)得的透光度分析出水溫對(duì)絮凝性能的影響。所述步驟(a)中，陽(yáng)離子絮凝劑為淀粉一丙烯酰胺接枝共聚物。所述步驟(b)中，鈉基膨潤(rùn)土懸濁液的濃度為2000mg/L。所述步驟(c)中，模擬水樣的體積為50mL。所述步驟(C)中，反應(yīng)容器為比色管。所述步驟(c)中，反應(yīng)容器的容積為100mL。所述步驟(e)中，測(cè)定反應(yīng)容器中液面下3cm的液體的透光度。綜上所述，本發(fā)明的有益效果是通過(guò)將陽(yáng)離子絮凝劑加入不同水溫的模擬水樣中，測(cè)定出陽(yáng)離子絮凝劑的絮凝性能，進(jìn)而分析出水溫對(duì)陽(yáng)離子絮凝劑的絮凝性能的影響， 測(cè)試步驟簡(jiǎn)單，測(cè)試時(shí)間短，為陽(yáng)離子絮凝劑應(yīng)用于廢水處理提供了參考。


圖1為水溫對(duì)陽(yáng)離子絮凝劑的絮凝性能的影響曲線(xiàn)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于此。實(shí)施例本發(fā)明涉及的一種測(cè)試水溫對(duì)陽(yáng)離子絮凝劑的絮凝性能影響的方法，其具體步驟如下(a)制取陽(yáng)離子絮凝劑備用；(b)配制不同水溫的鈉基膨潤(rùn)土懸濁液作為模擬水樣；(c)取不同水溫的模擬水樣分別置于反應(yīng)容器中，向反應(yīng)容器加入相同量的絮凝劑；(d)將所有反應(yīng)容器均來(lái)回振蕩，靜置沉降一段時(shí)間；(e)分別測(cè)定反應(yīng)容器中液體的透光度，通過(guò)測(cè)得的透光度分析出水溫對(duì)絮凝性能的影響。所述步驟(a)中，陽(yáng)離子絮凝劑為淀粉_丙烯酰胺接枝共聚物。所述步驟(b)中，鈉基膨潤(rùn)土懸濁液的濃度為2000mg/L。所述步驟(c)中，模擬水樣的體積為50mL。所述步驟(C)中，反應(yīng)容器為比色管。所述步驟(c)中，反應(yīng)容器的容積為100mL。絮凝劑適用的溫度范圍是衡量絮凝劑性能的另一個(gè)指標(biāo)。水溫對(duì)絮凝效果有一定的影響，它是絮凝反應(yīng)、絮體成長(zhǎng)、沉降分離等的控制因素之一。一般情況下，水溫升高絮凝效果隨之提高，這主要是因?yàn)樗疁厣?，溶液中的膠體微粒與絮凝劑分子的運(yùn)動(dòng)速度加快， 互相碰撞接觸的幾率增大，更容易形成大的絮體而沉降。為了得到陽(yáng)離子絮凝劑應(yīng)用于廢水處理時(shí)的最佳水溫，本發(fā)明做了水溫對(duì)陽(yáng)離子絮凝劑的絮凝性能的影響試驗(yàn)，結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，在20 60°C的范圍內(nèi)，上層清液的透光度均能達(dá)到99%左右，當(dāng)溫度> 60°C后，透光度將較快減小。上述方法通過(guò)將陽(yáng)離子絮凝劑加入不同水溫的模擬水樣中，測(cè)定出陽(yáng)離子絮凝劑的絮凝性能，進(jìn)而分析出水溫對(duì)陽(yáng)離子絮凝劑的絮凝性能的影響，測(cè)試步驟簡(jiǎn)單，測(cè)試時(shí)間短，為陽(yáng)離子絮凝劑應(yīng)用于廢水處理提供了參考。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)試水溫對(duì)陽(yáng)離子絮凝劑的絮凝性能影響的方法，其特征在于，包括以下步驟(a)制取陽(yáng)離子絮凝劑備用；(b)配制不同水溫的鈉基膨潤(rùn)土懸濁液作為模擬水樣；(c)取不同水溫的模擬水樣分別置于反應(yīng)容器中，向反應(yīng)容器加入相同量的絮凝劑；(d)將所有反應(yīng)容器均來(lái)回振蕩，靜置沉降一段時(shí)間；(e)分別測(cè)定反應(yīng)容器中液體的透光度，通過(guò)測(cè)得的透光度分析出水溫對(duì)絮凝性能的影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)試水溫對(duì)陽(yáng)離子絮凝劑的絮凝性能影響的方法，其特征在于，所述步驟(a)中，陽(yáng)離子絮凝劑為淀粉-二甲基二烯丙基氯化銨-丙烯酰胺三元接枝共聚物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)試水溫對(duì)陽(yáng)離子絮凝劑的絮凝性能影響的方法，其特征在于，所述步驟(b)中，鈉基膨潤(rùn)土懸濁液的濃度為2000mg/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)試水溫對(duì)陽(yáng)離子絮凝劑的絮凝性能影響的方法，其特征在于，所述步驟(c)中，模擬水樣的體積為50mL。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)試水溫對(duì)陽(yáng)離子絮凝劑的絮凝性能影響的方法，其特征在于，所述步驟(c)中，反應(yīng)容器為比色管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)試水溫對(duì)陽(yáng)離子絮凝劑的絮凝性能影響的方法，其特征在于，所述步驟(c)中，反應(yīng)容器的容積為100mL。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)試水溫對(duì)陽(yáng)離子絮凝劑的絮凝性能影響的方法，其特征在于，所述步驟(e)中，測(cè)定反應(yīng)容器中液面下3cm的液體的透光度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種測(cè)試水溫對(duì)陽(yáng)離子絮凝劑的絮凝性能影響的方法。該測(cè)試水溫對(duì)陽(yáng)離子絮凝劑的絮凝性能影響的方法包括制取陽(yáng)離子絮凝劑；配制不同水溫的鈉基膨潤(rùn)土懸濁液作為模擬水樣；取不同水溫的模擬水樣分別置于反應(yīng)容器中并加入相同量的絮凝劑；分別測(cè)定反應(yīng)容器中液體的透光度，進(jìn)而分析出水溫對(duì)絮凝性能影響等步驟。本發(fā)明通過(guò)將陽(yáng)離子絮凝劑加入不同水溫的模擬水樣中，測(cè)定出陽(yáng)離子絮凝劑的絮凝性能，進(jìn)而分析出水溫對(duì)陽(yáng)離子絮凝劑的絮凝性能的影響，測(cè)試步驟簡(jiǎn)單，測(cè)試時(shí)間短，為陽(yáng)離子絮凝劑應(yīng)用于廢水處理提供了參考。
文檔編號(hào)G01N21/59GK102466625SQ20101055743
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者李波 申請(qǐng)人:李波