聚二甲基二烯丙基氯化铵与聚合硫酸铁复合絮凝剂的制备及絮凝性能研究_刘立华

第20卷第4期2X()5年12月湖南科技大学学报(自然科学版)JournalofHunanUnivesriytofSeienee&Teehnology(NatuarlSeieneeEdjtion)Vol.20No.4Dee.2005聚二甲基二烯丙基氯化按与聚合硫酸铁复合絮凝剂的制备及絮凝性能研究刘立华’,龚竹青,l(.湖南科技大学化学化工学院,湖南湘潭411201;2.中南大学冶金物理化学研究所,湖南长沙41083)摘要:在一定温度下,将聚二甲基二烯丙基氯化按(PDMDAAc)溶解在聚合硫酸铁(PF)S中,制成稳定均相复合溶液.考察了温度、PDMD从c的特性粘数对复合絮凝剂制备的影响,及复合絮凝剂对硅藻土模拟悬浊液的除浊性能和絮体乙电位变化.结果表明:在60℃下制备的液体复合絮凝剂具有良好的稳定性;与PsF和PDMDAAc比较,PDMDAAc一PFs复合絮凝剂具有更优的除浊性能,及与PFs类似的较宽的最佳投药范围和pH适用范围;增效的原因,除增强电中和、吸附架桥和卷扫絮凝作用外,还有特性吸附和专属化学作用.图6,参9.关键词:聚二甲基二烯丙基氛化按(PDMD从)C;聚合硫酸铁(PF;)S复合絮凝剂;屯电位;絮凝性能中圈分类号:xso6文献标识码:A文章编号:2672一9202(2005)04一0090一05水处理工业的发展对絮凝剂提出了更高的要求.聚合硫酸铁虽然具有絮凝反应时间短、低温除浊效果好、价廉、无毒等比聚合铝更优的性能,但与有机高分子相比,尚存在分子量低、对胶体物质吸附架桥能力弱、作用活性基团单一、投加量大、污泥量多、后处理困难等缺点1.而聚二甲基二烯丙基氯化按(PDMDAA)C虽然具有分子量较高、电荷密度大、对胶体物质吸附架桥能力强、投加量少,无毒等优点,但也存在最佳投药范围窄、成本较高,并且由于其结构上的原因,其除浊效果不理想等缺点12一31.将二者复配制成有机一无机复合絮凝剂,可望达到扬长避短、强化效能、拓展应用领域的目的.目前,对聚合铝与有机高分子的复配已有一些报道l2,4],但对聚合铁与有机高分子复配的研究甚少.本文将以硫铁矿烧渣为原料采用部分氧化法制备的聚合硫酸铁(PFS)阎与自制PDMDAAC进行复配,制得了稳定的均相PDMDAAC一PSF复合絮凝剂,以硅藻土悬浊液为模拟水样研究了其除浊性能,探讨了复配增效的原因.1实验.1试剂、原料与仪器3%二甲胺(C.P.),烯丙基氯(工业级,使用前经水洗),氢氧化钠(工业级),丙酮(工业级,A,R.,经脱水处理),过硫酸馁(A.R.),EDT(AA..R),硫铁矿烧渣(云浮硫铁矿企业集团公司),硫酸(工业级),绿矾(工业级),氯酸钠(.CP.).DF一IOBI集热式恒温磁力搅拌器,SW一1功率调节万用电炉,DZ一8-8X电热恒温真空干燥箱,J一4六联搅拌器,微量取样器,pHS一25型pH计,GDs一3B光电式浊度仪,HH一1型COD测定仪,DELSA44oSX乙电位测定仪(ePrkinElmerxnsutrmentsCo.).收稿日期:205一08一12墓金项目:湖南科技大学博士基金项目(E5415)作者简介:刘立华(1969一),男,湖南隆回人,湖南科技大学讲师,博士,主要从事环境化学、高分子材料和化学传感器等领域的研究.在不同温度下分别取49特性粘数仁司=巧4mjls的PDMDAAC溶解在200mL盐基度B=10`40%,c(eF+3)二.2424mol几的PFS溶液中,考察达到完全溶解的时间,结果如图1所示.160r一一网--一---~-~~一一--一--,40200806040二ō口工协1.2复配方法显然,有机一无机高分子复合絮凝剂的制备不能象无机一无机复合絮凝剂那样,可采取先将各组成成分混合后再聚合的方式l6],而只能采用以下两种方式:①复配组分先分别聚合再混合;②在无机高分子合成过程中加人有机高分子,使其插人无机高分子的分子网络中.由于无论采取何种方法合成PFS,都必须在较高的酸度和强氧化条件下进行1].如果采用方式②在PFS合成过程中加人有机高分子,则有机高分子易在较高温度和较强酸性条件下降解,稳定性和溶解性变差,且可能影响铁离子的水解聚合和分子形态的转化.因此,本研究采用方式①.40图15060708090rl丫T;溶解时间随温度的变化3PDMDAAC一PFS复合絮凝剂的制备PF’S和PDMDAAC分别按文献5[]和7[]的方法制备.取一定量PFS溶液置于烧杯中,在集热式恒温磁力拌器上加热搅拌至一定温度,缓慢加人PDMDAAC粉末或一定浓度溶液,搅拌分散至形成均相溶液.4混凝试验称取一定量硅藻土在研钵中研磨一段时间后,加入蒸馏水,强烈搅拌30min,静置Zh,取中层悬浊液为模拟废水样.混凝试验采用烧杯试验:在50mL烧杯中加人一定量硅藻土悬浊液配成一