專利名稱：矸石基原料制備雜化絮凝劑工藝和該工藝制備出的雜化絮凝劑的制作方法
矸石基原料制備雜化絮凝劑工藝和該工藝制備出的雜化絮凝劑
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種物質(zhì)的制備工藝和根據(jù)該工藝制備所得的物質(zhì)，特別是從煤矸石或者粉煤灰中制備雜化絮凝劑的工藝方法，以及用該工藝制備出的雜化絮凝劑。
背景技術(shù)：
在污水處理過程中絮凝沉淀技術(shù)是一種處理效率高，既經(jīng)濟(jì)又簡(jiǎn)便的物化技術(shù)。所使用的高分子絮凝劑分為無機(jī)高分子絮凝劑和合成有機(jī)高分子絮凝劑兩大類，傳統(tǒng)的無機(jī)高分子絮凝劑由于其用藥量大，沉降速率慢，并有一定的腐蝕性，受環(huán)境影響大，且由此引發(fā)的二次污染，制約其發(fā)展。有機(jī)絮凝劑用于污水處理始于50年代末，它與無機(jī)絮凝劑相比有更多優(yōu)點(diǎn)，如投加量少、絮凝能力強(qiáng)、形成的絮體大、不易破碎、產(chǎn)生的廢渣少、無腐蝕性，受鹽類、PH值及溫度影響小，但其價(jià)格較貴，且有些具有一定毒副作用，單獨(dú)使用時(shí)效 果有限。因此，為提高處理效率，近年來人們綜合無機(jī)、有機(jī)高分子絮凝劑優(yōu)勢(shì)，常將二者復(fù)配使用，但在水處理實(shí)際操作過程中通常需要將無機(jī)和有機(jī)高分子絮凝劑分步加入，工藝繁瑣，設(shè)備投資大，致使使用成本相應(yīng)偏高?；诖耍瑥?fù)合型絮凝劑應(yīng)運(yùn)而生，它能克服使用單一絮凝劑的許多不足，適應(yīng)范圍廣，對(duì)低濃度或高濃度水質(zhì)、有色廢水、多種工業(yè)廢水都有良好的凈水效果，提高絮凝過程中有機(jī)物的去除率，并能降低殘留金屬離子濃度，減少二次污染，在提高處理效率高的基礎(chǔ)上降低了處理成本，簡(jiǎn)化操作工藝。當(dāng)前研究較多的復(fù)合絮凝劑有無機(jī)-無機(jī)復(fù)合型、無機(jī)-合成有機(jī)高分子復(fù)合型，而無機(jī)-天然有機(jī)高分子復(fù)合型絮凝劑的研究報(bào)道相對(duì)較少，而對(duì)于無機(jī)-有機(jī)雜化物的研究報(bào)道更是少見。如國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局2010年6月2日公布的，公布號(hào)為CN 101717141A的發(fā)明專利申請(qǐng)《一種有機(jī)無機(jī)原位復(fù)合絮凝劑及其制備方法》公開了一種合成工藝，以無機(jī)粉末為分散相，加入丙烯酰胺、引發(fā)劑和溶劑組成混合溶液體系，在40 70°C進(jìn)行原位聚合反應(yīng)10 24小時(shí)；其中，無機(jī)粉末占溶液體系的質(zhì)量百分比為I 60%，丙烯酰胺占溶液體系的質(zhì)量百分比為I 50%，引發(fā)劑與丙烯酰胺的質(zhì)量比為0.5 2 100。所述引發(fā)劑為過硫酸鉀、過硫酸銨、偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、過氧化二苯甲?；蜻^氧化氫。該專利申請(qǐng)中實(shí)施例6為用粉煤灰作為無機(jī)粉末，丙烯酰胺和丙烯酸作為共聚單體原位聚合制備有機(jī)無機(jī)復(fù)合絮凝劑。具體操作為將0.2g粉煤灰溶于50ml蒸餾水中，加入3g丙烯酰胺、2g丙烯酸，60mg偶氮二異丁腈60°C反應(yīng)12小時(shí)，通氮?dú)饣亓鳎磻?yīng)后得到凝膠狀材料，真空干燥后破碎。但是該種無機(jī)-有機(jī)雜化絮凝劑制備方法存在以下不足之處①原材料選用，選用未處理的粉煤灰為原材料，原料利用度差引發(fā)劑的選擇，選用過硫酸鉀、過硫酸銨、偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、過氧化二苯甲酰或過氧化氫為引發(fā)劑，聚合引發(fā)效率低因?yàn)楫a(chǎn)品穩(wěn)定性因素，所得產(chǎn)品需要真空干燥，但真空干燥后得到的產(chǎn)品硬度很大，粉碎較困難，而且粉碎后的產(chǎn)品在污水中難以分散，影響絮凝效果。高效合理充分利用固體廢棄物合成其雜化絮凝劑的研究少見報(bào)道。固體廢棄物變廢為寶，以廢治廢，是環(huán)境治理及廢物再資源化最有前途的發(fā)展方向。矸石基原料主要包括煤矸石和粉煤灰。我國是全球最大的煤開采國，隨煤的開采被帶到地面的煤矸石，已成為最大的固體廢物源，因此煤矸石的綜合處理已成為人們非常關(guān)注和亟待解決的問題。煤矸石中含有大量的鐵、硅、鋁等元素，利用其合成無機(jī)絮凝劑近年來已引起人們極大的研究熱情。而粉煤灰是經(jīng)過電廠高溫灼燒后的產(chǎn)物，其中硅、鋁、鐵元素可以溶出，因此利用粉煤灰制備各種絮凝劑近年來也是絮凝劑領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。本發(fā)明人于2010年06月10日向中國國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申請(qǐng)的，申請(qǐng)?zhí)枮?01010197036. 5的名為《矸石基原料制備聚硅鋁鐵的工藝和該工藝制備出的聚硅鋁鐵絮凝劑》中公開了一種以矸石基物料為主要原料制備無機(jī)高分子絮凝劑一聚硅鋁鐵的工藝，在合成過程中，活性矸石基原料備料、加熱加壓下堿提、加熱加壓下酸提、加熱情況下緩慢濃縮聚合成為聚硅鋁鐵絮凝劑。該工藝所制備出聚硅鋁鐵絮凝劑，其特征在于為黃褐色半固體物質(zhì)。但該種工藝酸提堿提后濾渣往往廢棄，利用并不充分。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用矸石基原料制備雜化絮凝劑工藝和該工藝制備出的雜化絮凝劑，該種工藝?yán)锰崛×斯桎X鐵元素的煤矸石廢渣為基材，經(jīng)過與丙烯酰胺在引發(fā)劑的作用下聚合得到廉價(jià)高效的矸石基-雜化絮凝劑。本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種矸石基原料制備雜化絮凝劑工藝，其特征在于以矸石基物料為主要原料，制備雜化絮凝劑，在合成過程中，粉碎活化矸石基原料經(jīng)過堿提、酸提、洗至中性的濾渣中加入丙烯酰胺，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入引發(fā)劑引發(fā)聚合，其具體工藝步驟如下(I)備料活化矸石基原料粉碎；(2)堿提在步驟I的活性原料中加入10 30% NaOH溶液，與煤矸石細(xì)粉液固重量比為2 : I到8 : I ;反應(yīng)時(shí)間2 3h,固液分離,收集的濾液即為堿提液；(3)酸提在步驟2的濾渣中加入10% 30%濃度的無機(jī)酸溶液，液固重量比為
2: I到8 : I ;反應(yīng)時(shí)間2 3h，固液分離，收集的濾液即為酸提液，收集到的濾渣為改性
矸石基濾渣；(4)反應(yīng)將步驟3所得改性矸石基濾渣沖洗至中性，加入濃度為5% 20%的丙烯酰胺，改性矸石基濾渣與丙烯酰胺重量比為0.2 : I到I : 1，攪拌時(shí)間0.5 2h，得初產(chǎn)物；(5)去氧抽真空，通氮?dú)猓?6)聚合加入濃度為0.5% 3%引發(fā)劑；初產(chǎn)物與引發(fā)劑重量比為50 : I到120 I;聚合溫度43 80°C，聚合時(shí)間5 10h，得粘稠狀凝膠態(tài)雜化絮凝劑。上述步驟3中的無機(jī)酸溶液是指鹽酸、硫酸任意一種或任意比例的混合酸。上述步驟I中的矸石基活性原料為粉煤灰?；蛏鲜霾襟EI中的矸石基活性原料制備工藝為煤矸石粉碎磨細(xì)，加入CaCO3或者Na2CO3,或者CaCO3與NaOH的混合物，混合均勻，600°C 800°C加熱焙燒，保溫I小時(shí)得矸石基活性原料。上述步驟5中的具體操作為磁力攪拌下首先將容器抽真空，然后通氮?dú)?，重?fù)I 3次。
上述步驟6中所述的引發(fā)劑為硝酸鈰銨，或過硫酸鹽類，或硝酸鈰銨與過硫酸鹽重量比I : I的復(fù)合物。上述步驟6中所述的過硫酸鹽類包括過硫酸銨、過硫酸鈉、過硫酸鉀。上述步驟2和步驟3反應(yīng)壓力為I 6兆帕，反應(yīng)溫度為100 120°C。上述步驟6所產(chǎn)生的粘稠狀凝膠態(tài)雜化絮凝劑加入重量比為I : I的水，用乳勻機(jī)進(jìn)行了攪拌勻化，最后得到穩(wěn)定的混懸液。上述矸石基原料制備雜化絮凝劑工藝所制備出的雜化絮凝劑，其特征在于為灰色粘稠狀凝膠態(tài)物質(zhì)。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)I、原材料利用充分矸石基原料酸提堿提后所得的酸提液和堿提液可以用來制備聚硅鋁鐵絮凝劑，變性濾渣用來制備雜化絮凝劑，降低了生產(chǎn)成本和終產(chǎn)物價(jià)格，達(dá)到了廢 棄資源的二次利用；2、所得雜化絮凝劑絮凝能力高活性矸石基原料中有大量的活性氧化硅和氧化鋁，在堿液中，活性氧化鋁和氧化硅與堿發(fā)生反應(yīng)，使其結(jié)構(gòu)進(jìn)一步發(fā)生變化，不僅使其比表面積顯著增加，增加了其吸附能力，而且使其層間距增加，降低了插層反應(yīng)勢(shì)壘，使插層聚合更容易發(fā)生，聚合度增加，聚合時(shí)間縮短，因此可明顯提高絮凝劑的絮凝能力，絮凝效果好，投加量少，形成的絮體粗大，COD、BOD及含油量去除率高，故而減低了廢水處理成本，經(jīng)濟(jì)效益高；3、聚合充分選用硝酸鈰銨，或過硫酸鹽類，或硝酸鈰銨與過硫酸鹽混合物，引發(fā)丙烯酰胺自由基聚合和共聚合反應(yīng)效果優(yōu)于其他引發(fā)劑；4、性狀穩(wěn)定本發(fā)明的雜化絮凝劑具有優(yōu)良的抗老化性能，能夠以凝膠態(tài)存在室溫環(huán)境而不降解，既省卻了凝膠的干燥及破碎過程、也省卻了干粉絮凝劑在使用前的溶脹過程，提高了絮凝性能，降低了產(chǎn)品能耗以及生產(chǎn)過程中的環(huán)境污染，凝膠態(tài)或者稀釋勻化形成的混懸液都可以使用，且絮凝速度快，加入污水中后，絮凝速度非常迅速，加入后很快絮凝，使用方便。
具體實(shí)施方式實(shí)施例1，利用粉煤灰制備雜化絮凝劑，具體步驟如下(I)備料粉煤灰過8O目篩；(2)堿提在步驟I的活性原料中加入10% NaOH溶液，與粉煤灰細(xì)粉液固重量比為2 : I ;反應(yīng)時(shí)間2h,固液分離,收集的濾液即為堿提液；(3)酸提在步驟2的濾渣中加入10%濃度的鹽酸溶液，液固重量比為2 : I ;反應(yīng)時(shí)間2h，固液分離，收集的濾液即為酸提液，收集到的濾渣為改性粉煤灰濾渣；(4)反應(yīng)將步驟3所得改性粉煤灰濾渣沖洗至中性，加入濃度為5%的丙烯酰胺，濾渣與丙烯酰胺重量比為0. 2 1，攪拌時(shí)間0. 5h，得初產(chǎn)物；(5)去氧抽真空，通氮?dú)釯次；(6)聚合加入過硫酸銨，濃度為0. 5%;初產(chǎn)物與過硫酸銨重量比為50 I ;聚合溫度43 45°C，聚合時(shí)間5h，得灰色粘稠狀凝膠態(tài)物質(zhì)，即為雜化絮凝劑。實(shí)施例2，利用粉煤灰制備雜化絮凝劑，具體步驟如下
(I)備料粉煤灰過80目篩；(2)堿提在步驟I的活性原料中加入15% NaOH溶液，與粉煤灰細(xì)粉液固重量比為5 : I ;反應(yīng)時(shí)間2h,固液分離，收集的濾液即為堿提液,反應(yīng)溫度100°C,反應(yīng)壓力為5兆帕；(3)酸提在步驟2的濾渣中加入15%濃度的硫酸溶液，液固重量比為5 : I ;反應(yīng)時(shí)間2h，固液分離，收集的濾液即為酸提液，收集到的濾渣為改性粉煤灰濾渣，反應(yīng)溫度100°C，反應(yīng)壓力為5兆帕；(4)反應(yīng)將步驟3所得改性粉煤灰濾渣沖洗至中性，加入濃度為10%的丙烯酰胺，改性粉煤灰與丙烯酰胺質(zhì)量比為0.3 1，攪拌時(shí)間Ih; (5)去氧抽真空，通氮?dú)?次；(6)聚合加入硝酸鈰銨，濃度為I. 7%;初產(chǎn)物與硝酸鈰銨重量比為80 I ;聚合溫度75°C，聚合時(shí)間6h，得灰色粘稠狀凝膠態(tài)物質(zhì)，即為雜化絮凝劑。實(shí)施例3，利用粉煤灰制備雜化絮凝劑，具體步驟如下(I)備料粉煤灰過100目篩；(2)堿提在步驟I的活性原料中加入30% NaOH溶液，與粉煤灰細(xì)粉液固重量比為5 : I ;反應(yīng)時(shí)間3h,固液分離，收集的濾液即為堿提液,反應(yīng)溫度120°C,反應(yīng)壓力為I兆帕；(3)酸提在步驟2的濾渣中加入30%濃度的硝酸溶液，液固重量比為5 : I ;反應(yīng)時(shí)間3h，固液分離，收集的濾液即為酸提液，收集到的濾渣為改性粉煤灰濾渣，反應(yīng)溫度120°C，反應(yīng)壓力為I兆帕；(4)反應(yīng)將步驟3所得改性粉煤灰濾渣沖洗至中性，加入濃度為20%的丙烯酰胺，改性粉煤灰與丙烯酰胺重量比為I : 1，攪拌時(shí)間2h;(5)去氧攪拌下先將容器抽真空，然后通氮?dú)猓貜?fù)3次；(6)聚合加入硝酸鈰銨與過硫酸銨重量比I : I的復(fù)合物濃度2% ;初產(chǎn)物與硝酸鈰銨與過硫酸銨混合物的重量比為100 I ;聚合溫度50 55°C，聚合時(shí)間10h，得粘稠狀凝膠態(tài)雜化絮凝劑。實(shí)施例4，利用粉煤灰制備雜化絮凝劑，具體步驟如下(I)備料粉煤灰過100目篩；(2)堿提在步驟I的活性原料中加入20% NaOH溶液，與粉煤灰細(xì)粉液固重量比為8 I;反應(yīng)時(shí)間3h，固液分離，收集的濾液即為堿提液；反應(yīng)溫度1°C，反應(yīng)壓力為6兆帕；(3)酸提在步驟2的濾渣中加入20%濃度的鹽酸溶液，液固重量比為8 : I ;反應(yīng)時(shí)間3h，固液分離，收集的濾液即為酸提液，收集到的濾渣為改性粉煤灰濾渣，反應(yīng)溫度150°C，反應(yīng)壓力為6兆帕；(4)反應(yīng)將步驟3所得改性粉煤灰濾渣沖洗至中性，加入濃度為15%的丙烯酰胺，濾渣與丙烯酰胺重量比為0.8 1，攪拌時(shí)間2h;(5)去氧磁力攪拌下先將容器抽真空，然后通氮?dú)?，重?fù)2次；(6)聚合加入硝酸鈰銨與過硫酸鈉重量比I : I的復(fù)合物濃度3% ;初產(chǎn)物與硝酸鈰銨、過硫酸鈉混合物的重量比為120 I ;聚合溫度75 80°C，聚合時(shí)間10h，得粘稠狀凝膠態(tài)雜化絮凝劑；(7)所產(chǎn)生的粘稠狀凝膠態(tài)雜化絮凝劑加入重量比為I : I的水，用乳勻機(jī)進(jìn)行了攪拌勻化，勻化時(shí)間Imin,轉(zhuǎn)速8000r/min,最后得到穩(wěn)定的混懸液。實(shí)施例5，利用粉煤灰制備雜化絮凝劑，具體步驟如下(I)備料粉煤灰過100目篩；(2)堿提在步驟I的活性原料中加入15% NaOH溶液，與粉煤灰細(xì)粉液固重量比為5 : I ;反應(yīng)時(shí)間2. 5h,固液分離,收集的濾液即為堿提液；(3)酸提在步驟2的濾渣中加入15%濃度的硫酸溶液，液固重量比為5 : I ;反應(yīng)時(shí)間2. 5h，固液分離，收集的濾液即為酸提液，收集到的濾渣為改性粉煤灰濾渣；
(4)反應(yīng)將步驟3所得改性粉煤灰濾渣沖洗至中性，加入濃度為5%的丙烯酰胺，濾渣與丙烯酰胺重量比為0.2 1，攪拌時(shí)間0.5h;(5)去氧抽真空，通氮?dú)猓?6)聚合加入硝酸鈰銨與過硫酸鉀重量比I : I的復(fù)合物濃度2% ;初產(chǎn)物與硝酸鈰銨、過硫酸鉀混合物的重量比為50 I ;聚合溫度43 45°C，聚合時(shí)間8h，得粘稠狀凝膠態(tài)雜化絮凝劑；(7)所產(chǎn)生的粘稠狀凝膠態(tài)雜化絮凝劑加入重量比為I : I的水，用乳勻機(jī)進(jìn)行了攪拌勻化，最后得到穩(wěn)定的混懸液。實(shí)施例I 5中，粉煤灰無需活化劑輔助，且省略了高溫焙燒的步驟，節(jié)約原材料成本和能源。實(shí)施例6，利用煤矸石制備雜化絮凝劑，步驟I中的配料為煤矸石，粉碎磨細(xì)，加入與物料體積比3 4的CaCCV混合均勻，600°C加熱焙燒，保溫I小時(shí)得矸石基活性原料。其余工藝參數(shù)步驟與實(shí)施例I中的工藝相同。該種工藝方案中使用CaCO3活化，成本價(jià)格低廉，沉降快。實(shí)施例7，利用煤矸石制備雜化絮凝劑，步驟I中的配料為煤矸石，粉碎磨細(xì)，加入為與物料體積比3 : 4的Na2CO3，加熱焙燒溫度為800°C，保溫I小時(shí)得矸石基活性原料。其余工藝參數(shù)步驟與實(shí)施例2中的工藝相同。實(shí)施例8，利用煤矸石制備雜化絮凝劑，步驟I的配料為煤矸石，粉碎磨細(xì)，加入活化劑為與物料體積比3 4的I : I比例混合的CaCO3與NaOH;加熱焙燒溫度為700°C，保溫I小時(shí)得矸石基活性原料。其余工藝參數(shù)步驟與實(shí)施例3中的工藝相同。實(shí)施例9，利用煤矸石制備雜化絮凝劑，其中，步驟I中的配料為煤矸石，粉碎磨細(xì)，加入與物料體積比3 : 4的CaCO3混合均勻，700°C加熱焙燒，保溫I小時(shí)得矸石基活性原料。其余工藝參數(shù)步驟與實(shí)施例4中的工藝相同。實(shí)施例10，利用煤矸石制備雜化絮凝劑，其中，步驟I中的配料為煤矸石，粉碎磨細(xì)，加入為與物料體積比3 4的Na2CO3,加熱焙燒溫度為600°C，保溫I小時(shí)得矸石基活性原料。其余工藝參數(shù)步驟與實(shí)施例5中的工藝相同。上述各工藝中，步驟3得出的堿提液和步驟4得出的酸提液可以用來生產(chǎn)聚硅鋁鐵絮凝劑，其操作可以為酸提液與堿提液的體積比為I : I到2 : I;反應(yīng)溫度70°C 100°C，將酸提液逐滴加入堿提液中，并將酸堿提取液的混合液進(jìn)行緩慢濃縮聚合，所得到黃褐色半固體狀聚硅鋁鐵絮凝劑。本發(fā)明立意在于充分利用矸石基原料制備聚硅鋁鐵絮凝劑的殘?jiān)?，活性矸石基原料中有大量的活性氧化硅和氧化鋁，在堿液中，活性氧化鋁和氧化硅與堿發(fā)生反應(yīng)，使其結(jié)構(gòu)進(jìn)一步發(fā)生變化，不僅使其比表面積顯著增加，如實(shí)施例7中酸堿處理后的變性煤矸石其比表面積為172. 4m2/g，遠(yuǎn)高于未經(jīng)酸堿處理的活性煤矸石(處理前表面積28. 3m2/g)。除比表面積顯著增加，增加了其吸附能力外，酸堿處理還使其層間距增加，降低了插層反應(yīng)勢(shì)壘，使插層聚合更容易發(fā)生，聚合度增加，因此可明顯提高絮凝劑的絮凝能力。雜化絮凝劑稀釋勻化形成的混懸液，加入污水中易分散，體系均勻，而且加藥量更容易控制，使用方便。使用本工藝所得雜化絮凝劑處理勝利油田鉆井廢水處理效果如表I所示。其中，CODcr分析方法為GB/T11914-1989，BOD分析方法為HJ/T86-2002，油含量分析方法為GB/T16488-1996。本工藝各實(shí)施例所得雜化絮凝劑為實(shí)驗(yàn)組，對(duì)照組I為單一聚丙烯酰胺，對(duì)照組II為聚丙烯酰胺與改性煤矸石濾渣的簡(jiǎn)單混合物，各組投加量均為0. 2mg/ml。表I本工藝所得雜化絮凝劑對(duì)勝利油田鉆井廢水的處理效果
實(shí)施實(shí)施實(shí)施實(shí)施實(shí)施實(shí)施實(shí)施實(shí)施實(shí)施實(shí)施
檢測(cè)項(xiàng)目
例I 例2 例3 例4 例5 例6 例7 例8 例9 例10 CODcr -去除率~85.5% 93.5% 94.3% 95.1% 94.4% 90.4% 96.2% 92.7% 93.2% 95.5% BOD83.5% 90.2% 92.5% 94.5% 93.1% 89.3% 94.3% 91.8% 91.5% 93.4%
油含量去除率 75.6% 90.6% 91.8% 92.3% 92.3% 86.5% 93.8% 90.3% 92.5% 93.5% 絮體上升速率 0.09 0.15 0.21 0.10 0.06 0.30 0.20 0.35 0.16 0.08
(cm/s)同投藥量的對(duì)照組I和對(duì)照組II投入鉆井廢水后2小時(shí)內(nèi)未見明顯絮凝現(xiàn)象。以上結(jié)果表明本工藝所得雜化絮凝劑處理勝利油田鉆井廢水絮凝能力強(qiáng)，沉降速度快，形成的絮體密實(shí)度較高，即使在50r/min的速度下攪拌I分鐘，絮體也不剝落。鉆井廢水及煤化廢水處理效率較高，其COD及BOD去除率遠(yuǎn)高于單一的聚丙烯酰胺體系，及聚丙烯酰胺與煤矸石廢渣的簡(jiǎn)單混合物，并且投藥量少。水的濁度和色度去除效率明顯高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，得到的雜化絮凝劑處理勝利鉆井廢水COD去除率達(dá)到85. 5 96. 2%，BOD去除率83. 5 94. 5%，而同投藥量的單一聚丙烯酰胺和聚丙烯酰胺與改性煤矸石濾渣的簡(jiǎn)單混合物處理后廢水顏色依舊較深，投入鉆井廢水后2小時(shí)內(nèi)未見明顯絮凝現(xiàn)象，并且簡(jiǎn)單的機(jī)械混合物較其單一聚丙烯酰胺體系也沒有明顯差別。此外，本發(fā)明的雜化絮凝劑具有優(yōu)良的抗老化性能，能夠以凝膠態(tài)存在室溫環(huán)境而不降解，既省卻了凝膠的干燥及破碎過程、也省卻了干粉絮凝劑在使用前的溶脹過程，提高了絮凝性能，降低了產(chǎn)品能耗以及生產(chǎn)過程中的環(huán)境污染。實(shí)施例1、2、3、6、7、8產(chǎn)品為凝膠態(tài)，可以直接使用，實(shí)施例4、5、9、10稀釋成為穩(wěn)定的混懸液也可以使用，使用便捷。
權(quán)利要求
1.一種矸石基原料制備雜化絮凝劑工藝，其特征在于以矸石基物料為主要原料，制備雜化絮凝劑，在合成過程中，粉碎活化矸石基原料經(jīng)過堿提、酸提、洗至中性的濾渣中加入丙烯酰胺，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入引發(fā)劑引發(fā)聚合，其具體工藝步驟如下 (1)備料活化矸石基原料粉碎； (2)堿提在步驟(I)的活性原料中加入10 30%NaOH溶液，與活化矸石基細(xì)粉液固重量比為2 : I到8 : I ;反應(yīng)時(shí)間2 3h,固液分離,收集的濾液即為堿提液； (3)酸提在步驟⑵的濾渣中加入10% 30%濃度的無機(jī)酸溶液，液固重量比為2 : I到8 : I ;反應(yīng)時(shí)間2 3h，固液分離，收集的濾液即為酸提液，收集到的濾渣為改性矸石基濾渣； (4)反應(yīng)將步驟(3)所得改性矸石基濾渣沖洗至中性，加入濃度為5% 20%的丙烯酰胺，改性矸石基濾渣與丙烯酰胺重量比為0.2 : I到I : 1，攪拌時(shí)間0.5 2h，得初產(chǎn)物； (5)去氧抽真空，通氮?dú)猓? (6)聚合加入濃度為0.5% 3%引發(fā)劑；初產(chǎn)物與引發(fā)劑重量比為50 I到120 I ;聚合溫度43 80°C，聚合時(shí)間5 10h，得粘稠狀凝膠態(tài)雜化絮凝劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的矸石基原料制備雜化絮凝劑工藝，其特征在于所述步驟(3)中的無機(jī)酸溶液是指鹽酸、硫酸任意一種或任意比例的混合酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的矸石基原料制備雜化絮凝劑工藝，其特征在于所述步驟(I)中的矸石基活性原料為粉煤灰。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的矸石基原料制備雜化絮凝劑工藝，其特征在于所述步驟(I)中的矸石基活性原料制備工藝為煤矸石粉碎磨細(xì)，加入CaCO3或者Na2CO3,或者CaCO3與NaOH的混合物，混合均勻，600°C 800°C加熱焙燒，保溫I小時(shí)得矸石基活性原料。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的矸石基原料制備雜化絮凝劑工藝，其特征在于所述步驟(5)中的具體操作為攪拌下首先將容器抽真空，然后通氮?dú)?，重?fù)I 3次。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的矸石基原料制備雜化絮凝劑工藝，其特征在于所述步驟(6)中所述的引發(fā)劑為硝酸鈰銨，或過硫酸鹽類，或硝酸鈰銨與過硫酸鹽重量比I : I的復(fù)合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的矸石基原料制備雜化絮凝劑工藝，其特征在于所述步驟(6)中所述的過硫酸鹽類包括過硫酸銨、過硫酸鈉、過硫酸鉀。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的矸石基原料制備雜化絮凝劑工藝，其特征在于所述步驟(2)和步驟⑶反應(yīng)壓力為I 6兆帕，反應(yīng)溫度為100 120°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一所述的矸石基原料制備雜化絮凝劑工藝，其特征在于所述步驟(6)所產(chǎn)生的粘稠狀凝膠態(tài)雜化絮凝劑加入重量比為I : I的水，用乳勻機(jī)進(jìn)行了攪拌勻化，最后得到穩(wěn)定的混懸液。
10.權(quán)利要求I的矸石基原料制備雜化絮凝劑工藝所制備出的雜化絮凝劑，其特征在于為灰色粘稠狀凝膠態(tài)物質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種矸石基雜化絮凝劑生產(chǎn)工藝和該工藝制備出的雜化絮凝劑，其特征在于以矸石基廢渣為主要原料制備雜化絮凝劑，在合成過程中，矸石基廢渣備料、堿提、酸提后獲得的改性矸石基濾渣與丙烯酰胺混合攪拌后，進(jìn)行抽真空通氮，加入引發(fā)劑聚合后得到灰色粘稠狀凝膠態(tài)雜化絮凝劑。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明煤矸石廢渣原料利用充分，以廢治廢，所得雜化絮凝劑絮凝能力強(qiáng)，沉降速度快，形成的絮體密實(shí)度較高，其COD及BOD去除率遠(yuǎn)高于單一的聚丙烯酰胺體系及聚丙烯酰胺與改性煤矸石濾渣的簡(jiǎn)單混合物，并且投藥量少，鉆井廢水及煤化廢水處理效率較高，水的濁度和色度去除效率明顯高。
文檔編號(hào)C02F1/52GK102730807SQ20111008843
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者丁林, 全先高, 孫珊珊, 王慧云, 郭繼香 申請(qǐng)人:濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院