本发明化工材料技术领域，更具体的说是涉及一种聚硅酸铝-阳离子淀粉复合絮凝剂的制备方法。
背景技术：
在水处理技术中，絮凝法在众多方法中使用最为广泛，絮凝法主要是通过向污水中添加絮凝剂，使污水中的颗粒污染物与絮凝剂形成较大的高分子絮团，在重力的作用下自然降落，从而达到固-液分离的目的，该方法操作简单，对污水的处理效果较好。
传统的污水处理絮凝剂多采用聚硅酸金属盐絮凝剂，但是聚硅酸金属盐絮凝剂存在稳定性差、用量多以及容易造成二次污染等问题，其严重限制了污水处理效果的提升以及行业的发展，对环境的保护也带来不理的影响。
因此，如何提供一种高效、低成本的环保型絮凝剂是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种聚硅酸铝-阳离子淀粉复合絮凝剂，采用阳离子淀粉作为一种改性天然有机高分子物质，与聚硅酸铝盐接枝后，不仅延长了絮凝剂的分子链，且使得絮凝剂为正电性，可以与污水中带负电的胶粒发生电中和作用，从而提高了水处理中絮凝单元的除浊效率，并且其原材料易得，价格低廉，具有无毒无害，制备方法简单等优点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种聚硅酸铝-阳离子淀粉复合絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)配置硅酸钠溶液并用硫酸溶液调节ph至2.5-3.5，40℃水浴搅拌2-3h，静置熟化24h得到聚硅酸；
(2)配制硫酸铝溶液，将硫酸铝溶液与聚硅酸共混并搅拌均匀，得聚硅酸铝溶液；
(3)采用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵对淀粉改性得阳离子淀粉；
(4)将所述步骤(3)制得的阳离子淀粉加入到所述步骤(2)制得的聚硅酸铝溶液中，40℃水浴搅拌2h，静置熟化24h，即得聚硅酸铝-阳离子淀粉复合絮凝剂。
优选的，所述步骤(1)中的硅酸钠溶液的摩尔浓度为0.14mol/l。
优选的，所述步骤(1)中的硫酸的质量分数30％。
优选的，所述步骤(2)中的硫酸铝溶液的摩尔浓度为0.3-0.5mol/l。
优选的，所述步骤(2)中的硫酸铝溶液与聚硅酸溶液的摩尔比为(0.8-1)：1。
上述优选技术方案的有益效果是：与硅酸反应后，过量的al3 可以进一步与阳离子淀粉上的羟基结合，影响絮凝剂对水样的电中和作用；而al3 含量过低，无法形成足够的聚硅酸铝，从而降低与阳离子淀粉的接枝率，使絮凝效果不佳。
优选的，所述步骤(3)中的阳离子淀粉的具体制备手段为：
取淀粉溶于水和乙醇体积比为1：1的混合液中形成0.4g/ml的溶液，搅拌下按照1.6mol/l溶液加入阳离子醚化剂(chtpac)，再向其中缓慢滴加1mol/l的naoh溶液，70℃糊化7h，产物在乙醇中沉淀，洗涤抽滤，50℃下真空干燥，得白色粉末，制得阳离子淀粉。
优选的，所述步骤(4)中的阳离子淀粉与聚硅酸铝的质量比为(0.2-0.3)：1。
上述优选技术方案的有益效果是：阳离子淀粉是在淀粉的基础上引入了季铵基团，从而使其带正电，其主链上存在大量羟基，可以与聚硅酸铝发生桥联反应，使絮凝剂分子链延长，分子量增加，进而提高了对水中胶粒的吸附架桥作用。
本发明还提供了一种采用如上所述的聚硅酸铝-阳离子淀粉复合絮凝剂的制备方法所制得的聚硅酸铝-阳离子淀粉复合絮凝剂。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供的一种聚硅酸铝-阳离子淀粉复合絮凝剂及其制备方法，具有以下优点：
利用环保型阳离子淀粉与聚硅酸铝作为主要原料，将二者复合后，制备的絮凝剂兼具无机、有机絮凝剂的优点，延长了絮凝剂的分子链，增强了吸附架桥及网捕作用，而且由于阳离子淀粉作用，使絮凝剂为正电性，可以中和水中带负电胶粒，絮凝效果更加明显；重要的是，与传统絮凝剂聚硅酸铝、聚硅酸铝-淀粉及阳离子淀粉进行絮凝比较，本发明技术方案所制备的聚硅酸铝-阳离子淀粉絮凝剂絮凝效果更优，且在较低投加量时也表现出较好的絮凝效率，具有较高的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明实施例1的絮凝性能测试及对比图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
步骤一：阳离子淀粉的制备
取10g淀粉溶于25ml水和乙醇的混合液中，搅拌下加入0.04mol阳离子醚化剂(chtpac)，再向其中缓慢滴加1mol/l的naoh溶液作为催化剂，70℃糊化7h，产物在乙醇中沉淀，洗涤抽滤，50℃下真空干燥，得白色粉末，制得阳离子淀粉。
步骤二：聚硅酸铝-阳离子淀粉复合絮凝剂的制备
具体采用以下步骤：
(1)配置0.14mol/l的硅酸钠溶液50ml并用30wt％的硫酸溶液调节ph至3，水浴搅拌2h，静置熟化24h得到聚硅酸；
(2)配制0.4mol/l的硫酸铝溶液，将14.8ml硫酸铝溶液与加入至聚硅酸中共混并搅拌5min，得聚硅酸铝溶液；
(3)采用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵对淀粉改性得阳离子淀粉；
(4)将所述步骤(3)制得的阳离子淀粉0.5g加入到所述步骤(2)制得的聚硅酸铝溶液中，水浴搅拌2h，静置熟化24h，即得聚硅酸铝-阳离子淀粉复合絮凝剂。
试验例1
取0.025g的腐植酸钠和0.1g的高岭土置于于7.5l水中，充分搅拌，制得模拟水样(浊度为17.19ntu)。
在相同絮凝程序下，将本发明实施例1制得的聚硅酸铝-阳离子淀粉和现有技术中的聚硅酸铝、聚硅酸铝-淀粉、阳离子淀粉分别加入到盛有1l模拟水样的搅拌器中进行絮凝实验，投加量均为0.2ml/l，投加结束后静置一段时间，测量其浊度，并与模拟水样浊度进行对比；
对比结果如附图1所示，由附图1可以看出，本发明实施例1制得的聚硅酸铝-阳离子淀粉的浊度最小，去除率可高达85％；
因此，本发明制备的聚硅酸铝-阳离子淀粉优于其他三者，且在投加量较低的情况下也可保持较好的絮凝效率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
1.一种聚硅酸铝-阳离子淀粉复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配置硅酸钠溶液并用硫酸溶液调节ph至2.5-3.5，水浴搅拌2-3h，静置熟化24h得到聚硅酸；
(2)配制硫酸铝溶液，将硫酸铝溶液与聚硅酸共混并搅拌均匀，得聚硅酸铝溶液；
(3)采用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵对淀粉改性得阳离子淀粉；
(4)将所述步骤(3)制得的阳离子淀粉加入到所述步骤(2)制得的聚硅酸铝溶液中，水浴搅拌2h，静置熟化24h，即得聚硅酸铝-阳离子淀粉复合絮凝剂。
2.根据权利要求1所述的一种聚硅酸铝-阳离子淀粉复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的硅酸钠溶液的摩尔浓度为0.14mol/l。
3.根据权利要求1所述的一种聚硅酸铝-阳离子淀粉复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的硫酸的质量分数30％。
4.根据权利要求1所述的一种聚硅酸铝-阳离子淀粉复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的硫酸铝溶液的摩尔浓度为0.3-0.5mol/l。
5.根据权利要求1所述的一种聚硅酸铝-阳离子淀粉复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的硫酸铝溶液与聚硅酸溶液的摩尔比为(0.8-1)：1。
6.根据权利要求1所述的一种聚硅酸铝-阳离子淀粉复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中阳离子淀粉的具体制备手段为：
取淀粉溶于水和乙醇的混合液中形成0.4g/ml的溶液，搅拌下按照1.6mol/l溶液加入阳离子醚化剂(chtpac)，再向其中缓慢滴加1mol/l的naoh溶液，70℃糊化7h，产物在乙醇中沉淀，洗涤抽滤，50℃下真空干燥，得白色粉末，制得阳离子淀粉。
7.根据权利要求1所述的一种聚硅酸铝-阳离子淀粉复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中的阳离子淀粉与聚硅酸铝的质量比为(0.2-0.3)：1。
8.一种权利要求1-7任一项所述的聚硅酸铝-阳离子淀粉复合絮凝剂的制备方法所制得的聚硅酸铝-阳离子淀粉复合絮凝剂。
技术总结