一种聚硅酸铝硼-瓜尔胶复合絮凝剂及其制备方法与应用

本发明涉及无机-多糖复合絮凝剂，更具体的说是涉及一种聚硅酸铝硼-瓜尔胶复合絮凝剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、絮凝法是一种应用广泛的水处理方法，具备操作简便、处理效果好等优点，并且在处理过程中无需昂贵的设备，因此在众多水处理技术中备受青睐。絮凝法的关键在于絮凝剂的研发，絮凝剂性能的优劣与出水水质的好坏有着直接关系，因此，研发性能优异、无毒无害的絮凝剂对优化絮凝工艺具有重要意义。

2、絮凝剂可分为无机絮凝剂、有机絮凝剂、微生物絮凝剂和复合絮凝剂。其中，无机絮凝剂是传统金属盐类絮凝剂，如alcl3、fecl3，其制作成本低，但絮体小且松散。有机絮凝剂包括合成有机絮凝剂和天然有机絮凝剂，合成有机絮凝剂效果较好但制备过程繁琐，易残留有毒的化学单体；天然有机絮凝剂如瓜尔胶、淀粉等虽无毒无害，但单独使用时絮凝效果一般。复合絮凝剂是由两种或两种以上单一组分絮凝剂复配形成的，在实际应用中可以充分发挥单体絮凝剂间的协同作用，提高絮凝剂的效率，并且能够克服单体絮凝剂的不足，是现阶段絮凝剂研究领域的热点内容之一。

3、聚硅酸盐絮凝剂是一类无机高分子絮凝剂，一些天然多糖通过与聚硅酸金属盐絮凝剂接枝复合，能够有效增大絮凝剂分子的电荷密度，强化其空间网状结构，有利于提高絮凝效果，因此在复合型絮凝剂的研究中备受关注。

4、因此，如何研究一种絮凝效果好、絮体大、无毒无害、可生物降解且成本低廉的聚硅酸盐复合絮凝剂是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚硅酸铝硼-瓜尔胶复合絮凝剂及其制备方法与应用，该复合絮凝剂环境友好、絮凝效果显著，可广泛应用于水处理领域。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种聚硅酸铝硼-瓜尔胶复合絮凝剂，包括na2sio3·9h2o、al2(so4)3·18h2o、na2b4o7·10h2o和瓜尔胶；

4、其中，na2sio3·9h2o、al2(so4)3·18h2o和na2b4o7·10h2o的摩尔比为(5～15):(2～5):(0.1～0.4)；

5、瓜尔胶和si元素的质量比为(0.01～0.05):1。

6、本发明中，na2sio3·9h2o和al2(so4)3·18h2o均为制备聚硅酸金属盐絮凝剂的原材料；瓜尔胶为一种从豆科植物瓜尔豆中提取的天然高分子聚糖，主要成分是半乳甘露聚糖，在酸性溶液中，质子化的羟基能够与b3+配位，进而与到聚硅酸金属盐接枝；为了提高聚硅酸金属盐絮凝剂对瓜尔胶的负载量，通过将na2b4o7·10h2o中的b3+引入到聚硅酸金属盐絮凝剂中，通过b3+与瓜尔胶的配位作用，延长絮凝剂的分子链，提高絮凝效果。

7、一种聚硅酸铝硼-瓜尔胶复合絮凝剂的制备方法，具体包括以下步骤：

8、(1)按上述聚硅酸铝硼-瓜尔胶复合絮凝剂的用量比称取各原料；

9、(2)将na2sio3·9h2o溶解于水中，并调节溶液的ph为酸性，恒温水浴搅拌后静置熟化，得到聚硅酸(psi)溶液；

10、(3)配制al2(so4)3·18h2o溶液和na2b4o7·10h2o溶液，并将al2(so4)3·18h2o溶液和na2b4o7·10h2o溶液加入聚硅酸溶液中，恒温水浴搅拌后静置熟化，得到聚硅酸铝硼絮凝剂，备用；

11、(4)将瓜尔胶加入水中，恒温水浴搅拌均匀，得到瓜尔胶絮凝剂；

12、(5)将瓜尔胶絮凝剂加入聚硅酸铝硼絮凝剂中，恒温水浴搅拌后静置熟化，即得聚硅酸铝硼-瓜尔胶复合絮凝剂。

13、进一步，上述步骤(2)中，聚硅酸溶液的摩尔浓度为0.1～0.3mol/l；缓慢滴加硫酸溶液调节溶液的ph为1.0～3.0；恒温水浴的温度为20～50℃；搅拌的转速为300r/min，时间为1～3h；静置熟化的时间为2～10h。

14、进一步，上述步骤(3)中，聚硅酸铝硼絮凝剂中，al2(so4)3·18h2o溶液和na2b4o7·10h2o溶液的摩尔浓度分别为0.2～0.6mol/l和0.1～0.4mol/l；恒温水浴的温度为20～50℃；搅拌的转速为300r/min，时间为1～3h；静置熟化的时间为2～10h。

15、采用上述进一步的有益效果在于，al3+和b3+金属离子浓度的限定使絮凝剂合成反应更加完全，絮凝效率可以达到最佳，金属离子浓度低于上述限定值絮凝效果不佳，过高则会造成金属离子残留等问题。

16、进一步，上述步骤(4)中，瓜尔胶絮凝剂的质量浓度为0.5％；恒温水浴的温度为20～50℃；搅拌的转速为300r/min，时间为1～3h；静置熟化的时间为2～10h。

17、进一步，上述步骤(5)中，恒温水浴的温度为30～50℃；搅拌的转速为300r/min，时间为1～4h；静置熟化的时间为2～10h。

18、一种上述聚硅酸铝硼-瓜尔胶复合絮凝剂或上述制备方法制得的聚硅酸铝硼-瓜尔胶复合絮凝剂在水处理领域中的应用。

19、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

20、1、本发明聚硅酸铝硼絮凝剂是以聚硅酸铝絮凝剂为基础进行改良的，将b3+引入到psa上，得到的psab絮凝效果较之前有显著提升。

21、2、本发明采用接枝共聚法将聚硅酸铝硼与大分子多糖瓜尔胶复合，当瓜尔胶与硅的质量比由0增加至0.01时，浊度去除率由70％左右增加到95％以上，此时，gg与psab中的b发生配位作用，延长了絮凝剂的分子链，促进了多孔结构的形成，有利于发挥絮凝剂的吸附架桥、网捕作用，可以有效絮凝水中的污染物，从而形成更大的絮体，有助于沉淀分离，提高絮凝性能。

22、3、本发明将瓜尔胶与聚硅酸铝硼复合接枝制备得到无机-多糖复合絮凝剂，兼具无机絮凝剂与多糖絮凝剂的优点，且制备方法简便，原材料易得，无毒无害，可广泛应用于饮用水原水的处理。

技术特征：

1.一种聚硅酸铝硼-瓜尔胶复合絮凝剂，其特征在于，制备原料主要包括na2sio3·9h2o、al2(so4)3·18h2o、na2b4o7·10h2o和瓜尔胶；

2.一种聚硅酸铝硼-瓜尔胶复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种聚硅酸铝硼-瓜尔胶复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述聚硅酸溶液的摩尔浓度为0.1～0.3mol/l；缓慢滴加硫酸溶液调节溶液的ph为1.0～3.0；所述恒温水浴的温度为20～50℃；所述搅拌的转速为300r/min，时间为1～3h；所述静置熟化的时间为2～10h。

4.根据权利要求2所述的一种聚硅酸铝硼-瓜尔胶复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述聚硅酸铝硼絮凝剂中，al2(so4)3·18h2o溶液和na2b4o7·10h2o溶液的摩尔浓度分别为0.2～0.6mol/l和0.1～0.4mol/l；所述恒温水浴的温度为20～50℃；所述搅拌的转速为300r/min，时间为1～3h；所述静置熟化的时间为2～10h。

5.根据权利要求2所述的一种聚硅酸铝硼-瓜尔胶复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述瓜尔胶絮凝剂的质量浓度为0.5％；所述恒温水浴的温度为20～50℃；所述搅拌的转速为300r/min，时间为1～3h；所述静置熟化的时间为2～10h。

6.根据权利要求2所述的一种聚硅酸铝硼-瓜尔胶复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述恒温水浴的温度为30～50℃；所述搅拌的转速为300r/min，时间为1～4h；所述静置熟化的时间为2～10h。

7.一种如权利要求1所述聚硅酸铝硼-瓜尔胶复合絮凝剂或如权利要求2所述制备方法制得的聚硅酸铝硼-瓜尔胶复合絮凝剂在水处理领域中的应用。

技术总结本发明公开了一种聚硅酸铝硼‑瓜尔胶复合絮凝剂及其制备方法与应用，制备该絮凝剂的原料主要包括Na<subgt;2</subgt;SiO<subgt;3</subgt;·9H<subgt;2</subgt;O、Al<subgt;2</subgt;(SO<subgt;4</subgt;)<subgt;3</subgt;·18H<subgt;2</subgt;O、Na<subgt;2</subgt;B<subgt;4</subgt;O<subgt;7</subgt;·10H<subgt;2</subgt;O和瓜尔胶。制备方法：(1)称取各原料；(2)将Na<subgt;2</subgt;SiO<subgt;3</subgt;·9H<subgt;2</subgt;O溶解于水中，调节pH制备聚硅酸；(3)加入Al<subgt;2</subgt;(SO<subgt;4</subgt;)<subgt;3</subgt;·18H<subgt;2</subgt;O和Na<subgt;2</subgt;B<subgt;4</subgt;O<subgt;7</subgt;·10H<subgt;2</subgt;O，得到聚硅酸铝硼絮凝剂；(4)将瓜尔胶加入水中得到瓜尔胶絮凝剂；(5)将瓜尔胶絮凝剂加入聚硅酸铝硼絮凝剂中，恒温水浴搅拌后静置熟化，即得聚硅酸铝硼‑瓜尔胶复合絮凝剂。本发明将瓜尔胶与聚硅酸铝硼复合接枝制备得到无机‑多糖复合絮凝剂，兼具无机絮凝剂与多糖絮凝剂的优点，且制备方法简便，原材料易得，无毒无害，可广泛应用于饮用水原水的处理。技术研发人员：连丽丽,刘一民,王娟,杨玉婷,曹盛誉,谢文博,费哲奇受保护的技术使用者：广西工业职业技术学院技术研发日：技术公布日：2024/9/2