基本信息
- 项目名称：
- 用于低温微污染水强化处理的复合聚合硫酸铝
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 在低温条件下，现有常规混凝剂受药剂水解速率慢和扩散效果差等方面的限制，处理效果并不理想，因此针对低温微污染原水处理是一个亟需解决的问题。本作品通过一定工艺手段，将聚硫酸铝(简称PAS )和聚二甲基二烯丙基氯化铵（简称PDMDAAC）进行复合制得稳定型复合混凝剂，充分利用PAS在低温条件下水解速度快及PDMDAAC有效的架桥、网捕作用，能对低温微污染原水进行有效的强化处理。
- 详细介绍：
- 近年来，我国水污染呈加剧趋势，经济较发达区域水域污染与富营养情况尤为严重，且各水厂单独使用无机混凝剂已不能满足对微污染水处理的要求，而无机盐/有机复合混凝剂近年来已有很大发展，对多种微污染原水的处理效果比较显著，但是在低温低浊条件下，受到药剂水解速度、扩散效果和与污染物反应的速度方面的限制，其优越性不能得到发挥。本作品将聚硫酸铝(Poly Aluminium Sulfate，简称PAS )和聚二甲基二烯丙基氯化铵（Polydimethydiallylam-monium Chloride, 简称PDMDAAC）进行复合制得稳定型PAS/PDMDAAC复合混凝剂，利用PAS水解速率因低温(10℃以下)而减缓，使其有效成分存在时间延长以及PDMDAAC有效的架桥、网捕作用，以及其组分比例可调节等特点，对低温微污染原水进行有效的强化处理。该药剂的优势在于：1）该复合混凝剂可在基本不改变水厂现有设备和工艺流程的前提下使用，易于大范围推广；2）该复合混凝剂用于低温微污染原水处理效果显著，在达到同等出水水质下，相比原有常用无机药剂，用量减少显著，水处理药剂费用和综合成本均有所降低；3）当投入与原有常用药剂投加量相同的该复合混凝剂时，出水水质显著提高。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的：近年来无机盐/有机复合混凝剂已有很大发展，但在低温条件下，由于受到药剂水解速度、扩散效果等方面的限制，其优越性不能充分发挥。针对此问题，研制高效、经济的混凝剂，是十分迫切的任务。基本思路：聚硫酸铝(简称PAS )在水中不稳定，水解迅速，其水解产物中起混凝作用的有效成分多核羟基铝存在的时间短，常温下混凝效果一般。PAS水解速率因低温而减缓，其有效成分存在时间延长；聚二甲基二烯丙基氯化铵（简称PDMDAAC）是一种阳离子聚季铵盐高分子，电荷密度高，分子链段长的有机高分子絮凝剂，能够发挥有效的架桥、网捕作用，提高混凝效果。将PAS与PDMDAAC进行复合制得稳定型复合混凝剂，充分发挥这两种药剂各自特点，达到强化处理的效果。创新点：1）本作品通过直接在PAS原液中加入高固含量的PDMDAAC胶体的方法，得到稳定型复合混凝剂；2）制得的复合混凝剂不仅无机、有机组分的比例可调，且其有机高分子组分的相对分子质量也可调，由此得到系列化程度很广的稳定型复合混凝剂，适用不同水质特点的处理。关键技术：1）PAS与PDMDAAC复合制备获得稳定复合混凝剂的工艺技术；2）PDMDAAC相对分子质量高且可调，能够满足不同水质的处理要求； 3）该复合混凝剂的使用不需要改变水厂现有的工艺流程。技术指标：1）复合混凝剂中Al2O3含量大于10%；2）PDMDAAC相对分子质量以特征黏度记为0.5～4.7dL/g，系列化可调；3）PAS与PDMDAAC质量配比为2:1～50:1系列化可调。
科学性、先进性
- 本作品的科学性先进性： 1）PAS药剂本身不稳定，遇水易水解，很难与其它药剂复合成稳定的复合混凝剂。本作品利用直接投加高固含量的PDMDAAC胶体，通过适当的混合工艺，制得了稳定型复合混凝剂，便于储存与使用。 2）虽然已有无机盐与PDMDAAC在处理现场分别投加或现配成混合物使用的研究，但至今仍未制得稳定型复合混凝剂。本作品中，PDMDAAC的特征黏度值最高可达到4.7dL/g，并在0.5～4.7dL/g范围内系列化可调，可针对不同水质，提供高效、经济的不同药剂。 3）已有文献报道使用硅酸钠与常用混凝剂对低温微污染水进行处理，有显著的效果，但必须在使用现场进行pH调节，操作过程较复杂，难以推广应用。而本作品得到的稳定型复合混凝剂在常温下能够保持稳定。使用时，可以不改变水厂现有工艺流程，易于推广使用。参考文献： [1]王丽燕，李明玉，潘倩等. 聚合硫酸铝的盐基度及其混凝性能[J]. 化学通报，2010,（12）：1126~1130
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- ■实物、产品 ■现场演示 ■图片 ■录像 ■样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：通过将PAS与PDMDAAC按一定比例制成稳定的复合混凝剂，可直接作为混凝药剂使用，也可长期在常温下存放后使用，使用时可直接按剂量要求投加。可用于多种微污染原水的强化混凝处理。技术特点与优势：1）该复合混凝剂可在基本不改变水厂现有设备和工艺流程的前提下使用，易于大范围推广；2）该复合混凝剂用于低温微污染原水处理效果显著，在达到同等出水水质下，相比原有无机药剂，显著减少用量，水处理药剂费用和综合成本均有所降低。适应范围及推广前景：此复合混凝剂特别适用于低温低浊微污染原水处理。由于使用时，不需要改变水厂原有工艺流程，相比其他药剂，具有低成本、高效率的特点，具有良好的推广使用前景。经济效益预测：以满足1座约150万人口中等规模城市的需求计算，其供水总量约为100万吨/天，若使用PAS/PDMDAAC复合混凝剂，每年使用时间以12月至次年2月计算，用量为20～30吨/天，其潜在市场规模为1800～2700吨/年，按复合物单价1000元/吨，折合人民币180～270万元/年。
同类课题研究水平概述
- 近年来，我国水污染呈加剧趋势，经济较发达区域水域污染与富营养情况尤为严重。面对此状况，目前的供水企业仅依靠常规工艺条件处理水污染已不能满足需要，研究适合我国国情的受污染水源水处理新技术方案已成为迫在眉睫的任务。目前，国内外对微污染水处理技术中所用混凝剂都有所研究。 1）传统无机混凝剂：传统小分子混凝剂如硫酸铝( AS )、氯化铝( AC )、硫酸铁( FS )和氯化铁( FC )等具有无毒或低毒、价廉、原料易得等多方面的优点。但其作为小分子铝盐存在用量大，处理后水中铝残留量高，处理低温低浊水时效果差等缺点；无机小分子铁盐处理低温水或低浊水的效果比小分子铝盐好，但存在腐蚀性强，稳定性差，残留于水中的铁会使处理后的水着色等缺点。 2）无机高分子混凝剂：和传统药剂相比，它能显著地提高水处理效能，且价格相应较低。目前已成为供水处理行业的主流药剂。但随着水源水的水质成分变得越来越复杂，单一混凝剂已不能满足水处理的需要，因此，新型高效复合混凝剂得到了发展，出现了无机复合高分子混凝剂新品种。 3）硅酸钠助凝剂：针对低温微污染原水，先前已有文献报道用硅酸钠作为助凝剂来强化常规无机混凝剂的处理，有明显的效果，但受到药剂稳定性限制，必须在使用现场进行pH调节，操作过程比较复杂，难以工业应用。 4）复合混凝剂：目前已有采用聚氯化铝（PAC）、聚硫酸铁（PFS）和硫酸铝（AS）三者分别与PDMDAAC制得复合混凝剂的相关研究，但是在低温条件下，此类复合混凝剂受到药剂水解速率、扩散效果和与污染物反应速度方面的限制，其优越性不能得到充分发挥，处理效果并不理想。综上，针对低温微污染原水处理仍然是一个亟需解决的问题。
