各种絮凝剂的性能、制备方法和应用

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1、各种絮凝剂的性能、制备方法和应用聚合三氯化铁(PFC)a. 物化性能：棕黄色粘稠液体。相对密度1.450,酸性，易溶于水。聚合氯化铁是20世 纪80年代后期，针对铝盐絮凝剂残留铝对人体带来严重危害及铝的生物毒性等问题，铁盐 絮凝剂混凝效果差、产品稳定性不好等不足，研制开发的新型无机高分子絮凝剂。聚合氯化 铁絮凝效果与三氯化铁比较要高得多。当处理的水温较低时，效果更明显。b. 制备方法：在三氯化铁溶液中加入氢氧化钠，生成碱式氯化铁一钠，加入氢氧化钙生成碱 式氯化铁一钙。要求铁离子(Fe3+)浓度在0.010.75mol/L，氢氧根与铁的比(0日归。)在02.5之间。具体配制如下：将10mL 0.

2、5mol/L六水氯化铁(FeCl3 - 6H2O)用水稀释到200mL， 在快速搅拌下，缓慢地加入50mL 0.25mol的氢氧化钠，控制碱化度为11%左右，即为产品。 每次制备数量不宜过多，制备后立即使用。存放不得超过20h，否则溶液将发生变化。c. 产品应用：该产品可用于生活用水及生产给水的净化处理。可直接计量投加或适当稀释后 投加，用做原水处理时有效投加量2050mg/L，适用pH值范围广，处理后水的pH降低不 大，不增加水的色度，是一种新型高分子絮凝剂。聚合氯化硫酸铁(PFCS)a. 物化性质：棕黄色粘稠液体，无味或略带氯气味。相对密度1.450，酸性，易溶于水。b. 制备方法：(1)

3、 以FeSO4为原料，FeSO4用量为23%64%，水用量为15%20%,催化剂用量为2% 8%，次氯酸钠为氧化剂，充分搅拌反应3h，静止熟化后过滤，即得产品。(2) 以硫酸铁为原料，以氯气为氧化剂，使二价铁氧化为三价铁离子，然后以氢氧化钠中 和调整碱化度，同时加入氯化钙为稳定剂，反应0.5h，可得到液体产品。c. 产品应用：该产品可用于生活用水及生产给水的净化处理。可直接计量投加或适当稀 释后投加，用做原水处理时有效投加量2050mg/L，适用pH值范围广，处理后水的pH降 低不大，不增加水的色度，是一种新型高分子絮凝剂。聚磷硫酸铁(PPFS)a. 物化性能：深红棕色液体，经浓缩、干燥得红棕

4、色固体。聚磷硫酸铁是新型无机高分 子净水剂，它是在聚合硫酸铁的基础上引入磷酸根而合成的。其特点是不仅可以用于3日范 围广的水质，而且其水解、沉降速度快，对废水中的S2-，COD、浊度有较高的去除率。b. 制备方法：聚磷硫酸铁的制备原理是先由硫酸亚铁经氧化制备聚合硫酸铁，然后向聚 合硫酸铁溶液中加入计量的磷酸钠，在一定的温度下，反应一段时间后，即生成聚磷硫酸铁， 将溶液浓缩干燥，可得红棕色固体产品。在反应器内加入硫酸亚铁，然后加入计量的98%的浓硫酸和30%的过氧化氢水溶液，将 其加热至80r反应2h。然后再加入计量的磷酸钠，在80C下，反应0.5h即得深红棕色液体， 产物经浓缩、干燥，得红棕色

5、固体。c. 产品应用：聚磷硫酸铁是一种低温低浊度的净水剂，pH范围在710之间混凝效果最 佳，对COD有好的去除效果。聚硅硫酸铝(PASS)a. 物化性能：聚硅酸硫酸铝是无色透明液体，有效浓度2%左右。b. 制备方法：一般由含有适量硫酸根的聚合氯化铝、聚合硫酸铁等作原料。王德英等报 道了用A13+ : SiO2=1 : 1的摩尔比，用硅酸钠、硫酸和硫酸铝作原料制备聚硅酸硫酸铝絮凝 剂。其过程为：取计量的硅酸钠，用去离子水溶解后，用硫酸溶液调pH值到一定范围。将 计量的硫酸铝加入到硅酸溶液中，用水稀释到二氧化硅含量为2%,充分搅拌后，放置2h即 制得聚硅酸硫酸铝絮凝剂。c. 产品应用：聚硅酸硫酸

6、铝是一种低温低浊度的净水剂，pH范围在710之间混凝效果 最佳，对COD的去除效果也比较好。三氯化铁a. 物化性能：固体产品为褐绿色晶体，密度2.898mg/cm3，熔点282C，在空气中极易吸 收水分而潮解。液体产品为红棕色溶液。易溶于水、乙醇、甘油、乙醚和丙酮，难溶于苯。 氯化铁应用于水处理做絮凝剂，在20世纪70年代初期，因其良好的溶解性能及优良的絮凝 效果，一度引起广泛的关注。但由于其强烈的吸水性，为包装、储存和运输带来不便，使其 应用受到一定的限制。b. 制备方法：原料可用铁屑或铁粉、盐酸。为综合利用，也可用烧渣，烧渣中含铁为20% 30%。其反应式如下：琨+6区-迥9+3日2 f向

7、带蒸汽夹套的反应锅内加入30%31%的盐酸，加热到4050C时，加入烧渣。烧渣 与盐酸的质量比为(0.30.5)： 1，进行搅拌，当反应锅内溶液达到3880波美度时，停止 加渣，继续搅拌，反应11.5h。当料达到4042波美度时，反应基本完成。将反应溶液移 入另一容器内，静止一昼夜，上部黄色透明液体为三氯化铁。然后将其蒸发浓缩至5560 波美度时，即可冷却结晶，经过12d，析出棕黄色粒状三氯化铁结晶，纯度可达85%以上。 在生产中要控制好温度和波美度。c. 产品应用：该产品用于饮用水及工业给水净化处理。液体产品可直接计量投加，固体 产品需在溶解池调配成10%20%溶液后计量投加。固体产品吸湿性

8、极强，开封后最好一次 性配成溶液，有效投加浓度一般在1050mg/L。产品腐蚀性强，投加设备需进行防腐处理， 操作工人应配备保护设施。可用于活性污泥脱水。使用的pH值范围为6.011.0，最佳的pH值范围为6.08.4。通 常的用量为5100mg/L。形成的絮凝体粗大，沉淀速度快，不受温度的影响。用它来处理 浊度高的废水，效果更显著。它的腐蚀性大，比硫酸亚铁的腐蚀性强，能腐蚀混凝土和使某 些塑料变形。当它溶解于水时，产生氯化氢气体，污染周围环境。三氯化铁不仅可做絮凝剂， 也可做防水剂等。聚天冬氨酸(PASP)a. 物化性能：淡黄色透明水溶液。b. 制备方法：PASP的合成一般有以下两种：(1)

9、 L-天冬氨酸无水热聚合。L-天冬氨酸(L-ASP)呈白色叶状结晶粉末，在自然界存在于甜 菜的糖蜜、乳白肮、蛋白肮、牛乳酪肮等各种蛋白质中。可用固定化天冬氨酸酶以反丁烯二 酸为底物生产L-ASP，天冬氨酸是少数几个可加热均聚的氨基酸之一。加热天冬氨酸可生成线形热塑性缩聚产物聚琥珀酰亚胺，用碱溶液对聚琥珀酰亚胺进行 水解，可得到无规共聚物。与通常只具有L-氨基酸的天然蛋白质相比，聚合物具有完全的 外消旋性。反应过程较容易控制并且重复性好。单体到聚合体的转化率可达到95%以上。 加入催化剂可在聚合过程中形成熔融相以调整聚合物的分子量。(2) 顺丁烯二酸热聚合。聚琥珀酰亚胺亦可由顺丁烯二酸和氨水在1

10、60C下热聚合生成， 这样得到的聚天氨冬酸的相对分子质量通常小于2500。c. 产品应用：聚天冬氨酸(PASP)属于聚氨基酸中的一类。从环境相容性考虑，可生物降 解性使其成为特别有价值的水处理剂。利用后的聚天冬氨酸可高效、稳定地被微生物、真菌 降解为对环境无害的最终产物。作为阻垢剂特别适合于抑制冷却水、锅炉水的碳酸钙垢和麟 酸钙垢的形成。一般用量为0.22mg/kg，对碳酸钙的阻垢率可达100%。聚-2-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸钠a. 物化性能：无色透明或淡黄色透明粘性液体。b. 制备方法：聚-2-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸钠的制备可分为两步进行。(1)2-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸单体制备。在装

11、有搅拌器、回流装置、分液漏斗、温度计的 反应釜内，用高纯氮赶走空气，加入丙烯月青和98%的浓硫酸，升温至3060C水解，使丙 烯酰胺生成量至少有丙烯腈质量分数的1%后，加入异丁烯，于30min内加完，搅拌1min， 加入少量水，然后冷却滤去沉淀物，用丙烯青洗净后干燥，可得2-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸 无色晶体，收率77.8%，纯度98.8%，其25%的水溶液的色泽为(APHA)10。用氢氧化钠中 和可得到2-丙烯酰基-2-甲基丙磺酸钠。(2)溶液聚合。按化学计量的N-丙烯酰基-N-甲基丙磺酸钠溶于适量的去离子水中，加入 到装有电动搅拌器、回流冷凝器、滴液漏斗的聚合反应器中。将计量的过硫酸铵用适

12、量的去 离子水配成稀溶液，放入滴液漏斗中。开动搅拌并将反应温度缓缓升至8590C,保持此温 度并在搅拌下滴加溶有计量的过硫酸铵的水溶液。控制滴加速度在34h内加完，加完后保 持反应温度继续反应1h,停止加热，将反应液冷至室温。c. 产品应用：由N-丙烯酰基-N-甲基丙基磺酸钠经自由基均聚合反应制得的聚N-丙烯酰 基-N-甲基丙磺酸水溶性磺酸型大分子，是一种磺酸型阻垢分散剂。磺酸基所起的作用使大 分子本身具有分散污垢颗粒，溶解难溶盐类的能力。这类阻垢分散剂一般不单独使用，多与 其他药剂复配。苯乙烯磺酸钠a. 物化性能：无色透明或淡黄色透明粘性液体。b. 制备方法：(1) 苯乙烯磺酸钠的制备。用9

13、8%的浓硫酸作磺化剂，Ag2SO4作催化剂，对苯二酚作阻聚 剂。浓硫酸：苯乙烯(摩尔比)=2 ：1，催化剂质量分数1%，阻聚剂质量分数1%。当温度为 54 C时开始加料，加完料升温至70C，恒温反应22.5h，得到棕色溶液，再用氢氧化钠中 和，即可得到苯乙烯磺酸钠单体。(2) 聚苯乙烯磺酸钠是由苯乙烯磺酸钠在水溶液中由过硫酸钠作引发剂，经自由基均聚合 反应制得。将一定量的去离子水加入到装有电动搅拌器、回流冷凝器、滴液漏斗的聚合反应 器中，称取定量的苯乙烯磺酸钠单体溶入反应器中的去离子水中，在搅拌下将反应温度缓慢 升至8590C，然后滴加用去离子水配制的计量的过硫酸铵水溶液，控制滴加速度，使反

14、应在90C左右聚合反应34h，停止加热，冷却至室温，即制得相对分子质量适中的聚苯乙 烯磺酸钠水溶液。c. 应品应用：聚苯乙烯磺酸钠用作工业冷却水系统的阻垢分散剂具有独特作用，大分子 链上的磺酸基团，使其具有很强的浸润分散作用，能将较大的污垢颗粒分散成微小颗粒并悬 浮于水中，对系统中已有的老垢也能使其逐渐分散溶解直至消除垢层。另外，由于磺酸基在 水中能够稳定有机麟酸基团，对多种金属盐有增溶分散作用，因此能与其他阻垢分散剂配合 使用，并起增效协同效应。丙烯酸-丙烯酸-。-羟丙酯-次磷酸钠调聚物a. 物化性能：黄色透明液体。b. 制备方法：由丙烯酸、丙烯酸-0 -羟丙酯和次磷酸在含有引发剂的溶剂中反

15、应而得。 所用溶剂有水、醇或二嗯水溶液。引发剂可选用双偶氟异亚硝酸异丁酯，有机过氧化物如过 氧化苯、过氧化甲基乙基甲酮、二叔丁基过氧化物，以及氧化剂如过氧化氢、过硼酸钠和过 硫酸钠等。丙烯酸-8 -羟丙酯可由丙烯酸与环氧丙烷反应制得。次磷酸可由次磷酸氢钠经离子交换 树脂处理制取。反应产物为溶液，可通过蒸发方法除去其中部分或全部溶剂。本产品可不经 精制直接使用。(1) 将丙烯酸-8 -羟丙酯22.5g和丙烯酸37.9g混合备用。在内装40.1g水、13.2g次磷酸 和0.38g过氧化苯甲酰的烧瓶中，加入上述混合物6g,升温至9598C,并在100C下回流。 之后，将余下的混合物经加料漏斗滴加到烧

16、瓶内，当滴加510mL后，即能观察到回流速 度加快，反应液变得粘稠。而后，在10min内将剩余的混合物慢慢地加入瓶内，回流速度 随之加快，聚合反应发生，如此在100C下回流3h，最后将反应物放置过夜，即可得到含固 量54.5%的液体产品。产品的组成为丙烯酸：丙烯酸-8 -羟丙酯：次磷酸=3 : 1 : 1(摩尔)。(2) 将6.37g过硫酸钠及100g水的溶液和54g丙烯酸与9.75g丙烯酸-8 -羟丙酯的混合液， 于2h以上滴加到75C的4.54g次磷酸钠的52g水的溶液中，加完后，升温至85C并保持1. 5h，可得到质量分数为33.1%的丙烯酸-丙烯酸-8 -羟丙酯-次磷酸钠调聚物221g。c. 产品应用：本品能有效抑制水系统碳酸钙和磷酸钙结垢，对钙离子具有很高的容忍性能， 除适用于钙离子浓度N3