技术摘要：
本发明提供一种天然复合聚合硫酸铁水处理药剂及其制备方法，所述的药剂主要由七水硫酸亚铁，氯化钠、双氧水、改性淀粉以及水制备而得。首先利用氯酸钠和双氧水作为氧化剂制备聚合硫酸铁，利用羧甲基改性淀粉，然后将聚合硫酸铁与改性淀粉复合制备成水处理药剂。本发明 全部
背景技术：
随着现代工业的快速发展，许多生产企业所排放的废水污染问题也日益严重。化 学絮凝法是一类重要的污水处理方法，具有基建投资少、工艺简单、操作容易、能耗低等特 点。絮凝沉降法是一种重要的水处理方法。当前无机高分子和合成有机高分子絮凝剂在污 水处理中一直发挥着重要的作用，但传统的无机高分子絮凝剂用药量大，受环境影响大，且 由此引发的二次污染也制约其发展；合成有机高分子絮凝剂虽具有用量小，絮凝能力强，产 生浮渣少，效率高等优点，但难降解，部分还具有一定的毒副作用，废渣含水率高，产生污泥 体积庞大，价格相对较贵。淀粉类絮凝剂易生物降解，本身或中间降解产物对人体无毒，原 料来源丰富，价格便宜，基于此无机-淀粉高分子复合絮凝剂的研制很受青睐。
技术实现要素：
针对现有无机高分子水处理絮凝剂用药量大、引发二次污染，合成有机高分子水 处理絮凝剂成本高的缺点，本发明提供一种天然复合聚合硫酸铁水处理药剂及其制备方 法，提高絮凝剂的适用范围，不造成二次污染，降低用药量和成本，提高絮凝效果。 本发明是通过以下技术方案实现的： 一种天然复合聚合硫酸铁水处理药剂，包括以下重量份数比物质：七水硫酸亚铁10~15 份，氯化钠1.5~2份、双氧水2.5~3份、改性淀粉60~80份。 所述的天然复合聚合硫酸铁水处理药剂的制备方法，包括以下步骤： （1）将10~15份七水硫酸亚铁加入到12~18份水中溶解，得到溶液a；将1.5~2份氯酸钠和 2.5~3份双氧水混合制备成溶液b； （2）将溶液b滴加到溶液a中，升温至70~80℃，熟化2h，得到聚合硫酸铁溶液； （3）取60~80份改性淀粉加入到6~10份蒸馏水中，于40℃下搅拌溶解，得到溶液c； （4）按照聚合硫酸铁:改性淀粉质量比为3:1，取聚合硫酸铁溶液按照5mL/min滴加到溶 液c中，40℃下搅拌反应1h，得到溶液d； （5）将溶液d在50℃下烘干，研磨过100目筛，即得到天然复合硫酸铁水处理药剂。 本发明利用氯酸钠和双氧水共同制备聚合硫酸铁，通过氯酸钠和双氧水共同氧化 亚铁离子，降低氯酸钠的用量，从而避免氯气的产生，降低生产成本；同时双氧水的加入改 变了反应体系中酸的组成和配比，提高铁离子的络合能力，提高聚合硫酸铁的盐基度，从而 增大其絮凝效果。淀粉含有大量的羟基，与铁离子配位络合形成多核羟基络合物，降低聚合 硫酸铁的水解速度，提高产品的盐基度，从而进一步增大聚合硫酸铁的混凝效果。同时淀粉 类絮凝剂易生物降解，本身或中间降解产物对人体无毒，原料来源丰富，是一种具有生物降 解性能的天然高分子材料，相比于单一使用聚合硫酸铁作为絮凝剂，复合淀粉-聚合硫酸铁 3 CN 111573800 A 说 明 书 2/5 页 制备的絮凝剂絮凝效果更佳，不会造成二次污染。本发明用改性天然淀粉与聚合硫酸铁复 合制成的水处理药剂，解决合成分子组分难降解，成本较高等缺点；同时降低水处理药剂的 用药量，防止聚铁絮凝剂的使用过量给环境带来二次污染；改善无机絮凝剂分子链短，形成 更大絮凝体，在发生电中和的同时通过架桥作用、卷扫除去污染物。 反应温度影响产品盐基度和总铁含量，反应温度较低时不利于水解反应，使聚合 物单体生成速率低，温度过高时一定程度上抑制了聚合反应，增加产品的生产成本，在温度 70~80℃时，产品的盐基度较高同时亚铁能完全氧化，使聚合物单体具有很好的絮凝效果。 作为本发明的进一步改进，所述的氯酸钠和七水硫酸亚铁的中亚铁离子的摩尔比 为（0.15~0.18）:1。 作为本发明的进一步改进，所述的双氧水和七水硫酸亚铁的中亚铁离子的摩尔比 为（0.24~0.26）:1。 作为本发明的进一步改进，所述的改性淀粉的制备方法，包括以下步骤： （1）按照0.5g/mL将马铃薯淀粉加入到乙醇中，搅拌10min后升温至35℃，再加入马铃薯 淀粉质量30%~34%的氢氧化钠，继续搅拌45min得到混合液a； （2）在混合液a中依次加入异丙醇溶液和氢氧化钠，升温至45℃后反应100min，得到混 合液b； 所述的异丙醇和乙醇的体积比为7:10；每毫升异丙醇中溶有7g一氯乙酸； 所述的氢氧化钠加入量为马铃薯淀粉质量的30%~32%； （3）在混合液b中加入醋酸至中心，并用质量浓度80%的乙醇洗涤至无氯离子，过滤后于 60℃真空干燥，得到改性淀粉。 氯酸钠是硫酸亚铁制备聚合硫酸铁反应过程中的氧化剂，氧化剂用量的多少主要 决定了原料中亚铁离子的转化速率和产品中亚铁离子含量的大小，进而影响全铁的含量以 及产品是否达到国家检测标准。通常氯酸钠氧化剂价格相对较高，加入过量的氧化剂，虽能 保证其氧化完全，但其工艺成本相对提高了许多，并且当引入超过量的氧化剂时在其生产 过程中伴随着氯气的产生，这就需要增加一道尾气处理的装置，这必然间接的增加了其生 产成本。本发明选用录酸钠和双氧水共同作为氧化剂，双氧水能催化亚铁转换成三价铁离 子，同时降低氯酸钠的使用量，既能保证氧化完全，又能保证不会因为氯酸根过量导致副产 物氯气的产生从而增加处理成本，进而提高聚合硫酸铁的生产效率。 当氯酸钠用量与亚铁离子的摩尔浓度比为0.15:1时，反应液中的亚铁最终能被完 全氧化，盐基度提高了0.2%，盐基度越高絮凝效果越好，随着氯酸钠用量的增加，盐基度越 来越高，但是成本也相应的增加，因此氯酸钠和亚铁离子的摩尔比为（0.15~0.18）:1最佳。 双氧水能促进亚铁离子氧化，但也会增加反应液的酸度，因此不宜过量，经过实验，双氧水 和亚铁离子的摩尔比为0.24:1时，能够促进亚铁离子完全氧化，在（0.24~0.26）:1的用量范 围内，反应液酸度的增加幅度仅为0.06~0.09，符合国家检测标准。 通过在淀粉中引入羧甲基官能团，提高了淀粉的水溶性，提高电荷密度，进而提高 淀粉与聚合硫酸铁复合制备的絮凝剂的絮凝效果。 本发明的有益效果： 1、本发明通过聚合硫酸铁和改性淀粉复合制备成水处理絮凝剂，提高了絮凝效果，能 有效吸附大多数废水中的污染物和重金属离子，提高了絮凝剂的适用性。 4 CN 111573800 A 说 明 书 3/5 页 2、本发明通过改性淀粉复合聚合硫酸铁制备的絮凝剂，通过羟基与铁离子配位络 合，不仅提高了絮凝剂的絮凝效果，同时絮凝剂拥有淀粉易于降解的特性，不会造成二次污 染，在降低无机高分子聚合硫酸铁用量的情况下达到更好的絮凝效果，降低了成本。
本发明提供一种天然复合聚合硫酸铁水处理药剂及其制备方法，所述的药剂主要由七水硫酸亚铁，氯化钠、双氧水、改性淀粉以及水制备而得。首先利用氯酸钠和双氧水作为氧化剂制备聚合硫酸铁，利用羧甲基改性淀粉，然后将聚合硫酸铁与改性淀粉复合制备成水处理药剂。本发明 全部
背景技术：
随着现代工业的快速发展，许多生产企业所排放的废水污染问题也日益严重。化 学絮凝法是一类重要的污水处理方法，具有基建投资少、工艺简单、操作容易、能耗低等特 点。絮凝沉降法是一种重要的水处理方法。当前无机高分子和合成有机高分子絮凝剂在污 水处理中一直发挥着重要的作用，但传统的无机高分子絮凝剂用药量大，受环境影响大，且 由此引发的二次污染也制约其发展；合成有机高分子絮凝剂虽具有用量小，絮凝能力强，产 生浮渣少，效率高等优点，但难降解，部分还具有一定的毒副作用，废渣含水率高，产生污泥 体积庞大，价格相对较贵。淀粉类絮凝剂易生物降解，本身或中间降解产物对人体无毒，原 料来源丰富，价格便宜，基于此无机-淀粉高分子复合絮凝剂的研制很受青睐。
技术实现要素：
针对现有无机高分子水处理絮凝剂用药量大、引发二次污染，合成有机高分子水 处理絮凝剂成本高的缺点，本发明提供一种天然复合聚合硫酸铁水处理药剂及其制备方 法，提高絮凝剂的适用范围，不造成二次污染，降低用药量和成本，提高絮凝效果。 本发明是通过以下技术方案实现的： 一种天然复合聚合硫酸铁水处理药剂，包括以下重量份数比物质：七水硫酸亚铁10~15 份，氯化钠1.5~2份、双氧水2.5~3份、改性淀粉60~80份。 所述的天然复合聚合硫酸铁水处理药剂的制备方法，包括以下步骤： （1）将10~15份七水硫酸亚铁加入到12~18份水中溶解，得到溶液a；将1.5~2份氯酸钠和 2.5~3份双氧水混合制备成溶液b； （2）将溶液b滴加到溶液a中，升温至70~80℃，熟化2h，得到聚合硫酸铁溶液； （3）取60~80份改性淀粉加入到6~10份蒸馏水中，于40℃下搅拌溶解，得到溶液c； （4）按照聚合硫酸铁:改性淀粉质量比为3:1，取聚合硫酸铁溶液按照5mL/min滴加到溶 液c中，40℃下搅拌反应1h，得到溶液d； （5）将溶液d在50℃下烘干，研磨过100目筛，即得到天然复合硫酸铁水处理药剂。 本发明利用氯酸钠和双氧水共同制备聚合硫酸铁，通过氯酸钠和双氧水共同氧化 亚铁离子，降低氯酸钠的用量，从而避免氯气的产生，降低生产成本；同时双氧水的加入改 变了反应体系中酸的组成和配比，提高铁离子的络合能力，提高聚合硫酸铁的盐基度，从而 增大其絮凝效果。淀粉含有大量的羟基，与铁离子配位络合形成多核羟基络合物，降低聚合 硫酸铁的水解速度，提高产品的盐基度，从而进一步增大聚合硫酸铁的混凝效果。同时淀粉 类絮凝剂易生物降解，本身或中间降解产物对人体无毒，原料来源丰富，是一种具有生物降 解性能的天然高分子材料，相比于单一使用聚合硫酸铁作为絮凝剂，复合淀粉-聚合硫酸铁 3 CN 111573800 A 说 明 书 2/5 页 制备的絮凝剂絮凝效果更佳，不会造成二次污染。本发明用改性天然淀粉与聚合硫酸铁复 合制成的水处理药剂，解决合成分子组分难降解，成本较高等缺点；同时降低水处理药剂的 用药量，防止聚铁絮凝剂的使用过量给环境带来二次污染；改善无机絮凝剂分子链短，形成 更大絮凝体，在发生电中和的同时通过架桥作用、卷扫除去污染物。 反应温度影响产品盐基度和总铁含量，反应温度较低时不利于水解反应，使聚合 物单体生成速率低，温度过高时一定程度上抑制了聚合反应，增加产品的生产成本，在温度 70~80℃时，产品的盐基度较高同时亚铁能完全氧化，使聚合物单体具有很好的絮凝效果。 作为本发明的进一步改进，所述的氯酸钠和七水硫酸亚铁的中亚铁离子的摩尔比 为（0.15~0.18）:1。 作为本发明的进一步改进，所述的双氧水和七水硫酸亚铁的中亚铁离子的摩尔比 为（0.24~0.26）:1。 作为本发明的进一步改进，所述的改性淀粉的制备方法，包括以下步骤： （1）按照0.5g/mL将马铃薯淀粉加入到乙醇中，搅拌10min后升温至35℃，再加入马铃薯 淀粉质量30%~34%的氢氧化钠，继续搅拌45min得到混合液a； （2）在混合液a中依次加入异丙醇溶液和氢氧化钠，升温至45℃后反应100min，得到混 合液b； 所述的异丙醇和乙醇的体积比为7:10；每毫升异丙醇中溶有7g一氯乙酸； 所述的氢氧化钠加入量为马铃薯淀粉质量的30%~32%； （3）在混合液b中加入醋酸至中心，并用质量浓度80%的乙醇洗涤至无氯离子，过滤后于 60℃真空干燥，得到改性淀粉。 氯酸钠是硫酸亚铁制备聚合硫酸铁反应过程中的氧化剂，氧化剂用量的多少主要 决定了原料中亚铁离子的转化速率和产品中亚铁离子含量的大小，进而影响全铁的含量以 及产品是否达到国家检测标准。通常氯酸钠氧化剂价格相对较高，加入过量的氧化剂，虽能 保证其氧化完全，但其工艺成本相对提高了许多，并且当引入超过量的氧化剂时在其生产 过程中伴随着氯气的产生，这就需要增加一道尾气处理的装置，这必然间接的增加了其生 产成本。本发明选用录酸钠和双氧水共同作为氧化剂，双氧水能催化亚铁转换成三价铁离 子，同时降低氯酸钠的使用量，既能保证氧化完全，又能保证不会因为氯酸根过量导致副产 物氯气的产生从而增加处理成本，进而提高聚合硫酸铁的生产效率。 当氯酸钠用量与亚铁离子的摩尔浓度比为0.15:1时，反应液中的亚铁最终能被完 全氧化，盐基度提高了0.2%，盐基度越高絮凝效果越好，随着氯酸钠用量的增加，盐基度越 来越高，但是成本也相应的增加，因此氯酸钠和亚铁离子的摩尔比为（0.15~0.18）:1最佳。 双氧水能促进亚铁离子氧化，但也会增加反应液的酸度，因此不宜过量，经过实验，双氧水 和亚铁离子的摩尔比为0.24:1时，能够促进亚铁离子完全氧化，在（0.24~0.26）:1的用量范 围内，反应液酸度的增加幅度仅为0.06~0.09，符合国家检测标准。 通过在淀粉中引入羧甲基官能团，提高了淀粉的水溶性，提高电荷密度，进而提高 淀粉与聚合硫酸铁复合制备的絮凝剂的絮凝效果。 本发明的有益效果： 1、本发明通过聚合硫酸铁和改性淀粉复合制备成水处理絮凝剂，提高了絮凝效果，能 有效吸附大多数废水中的污染物和重金属离子，提高了絮凝剂的适用性。 4 CN 111573800 A 说 明 书 3/5 页 2、本发明通过改性淀粉复合聚合硫酸铁制备的絮凝剂，通过羟基与铁离子配位络 合，不仅提高了絮凝剂的絮凝效果，同时絮凝剂拥有淀粉易于降解的特性，不会造成二次污 染，在降低无机高分子聚合硫酸铁用量的情况下达到更好的絮凝效果，降低了成本。
