CN101125698A - 一种用于处理印染废水的有机-无机复合絮凝剂及其制备方法和使用方法 - Google Patents

一种用于处理印染废水的有机-无机复合絮凝剂及其制备方法和使用方法 Download PDF

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张淑娟
杨宇
林亲铁
江纪修
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Abstract

本发明公开了一种用于处理印染废水的有机－无机复合絮凝剂及其制备方法和使用方法，它以可溶性铝盐和铁盐、玉米淀粉为主要原料，硫酸、氢氧化钙为反应助剂，具体制备过程为：首先将玉米淀粉配成6～20％的淀粉溶液，在40～90℃的水浴中缓慢匀速按淀粉与碱的质量比6～15∶1加入碱液，改性反应1～8小时；然后向铝盐与铁盐溶液中按铝∶铁∶淀粉(质量比)＝0.25～1∶0.02～0.5∶1加入改性淀粉溶液，调节pH值到1.0～4.0，在40～90℃温度条件下复合反应2～5小时得到复合絮凝剂。本发明絮凝剂配制简便，使用方便，药剂投加量少，CODCr去除率和脱色率高，易于生物降解。

Description

一种用于处理印染废水的有机-无机复合絮凝剂及其制备方法和使用方法
技术领域
本发明涉及一种用于处理印染废水的絮凝剂及其制备方法和使用方法。
背景技术
水是生命的起源，是人类和生物赖以生存的物质，目前世界水污染问题日趋严重，水处理问题也变得越来越严峻。据统计，2003年在全国各工业行业中，废水排放量居前5位的行业为造纸业、化工制造业、电力业、黑色金属冶炼业和纺织印染业，其废水排放量分别占全国工业废水统计排放量的16.8％、16.5％、13.1％、9％、7.5％。我国是世界纺织大国，随着燃料工业的迅速发展和染整技术的进步，印染行业中使用新型助剂、燃料和整理剂不断增加，使得印染废水水质越来越复杂，加上其排放量大，已成为我国目前严重污染环境的主要工业废水之一。
混凝沉降是处理染料废水经常采用的方法之一，是迄今为止工艺上比较成熟、处理效果比较稳定的染料废水处理方法，其工艺流程简单、操作管理方便、设备投资省、占地面积小，对疏水性染料脱色效果很高。絮凝剂是该工艺的核心部分，其性能直接关系到絮凝效果的好坏，研制开发新型高效的絮凝剂是实现絮凝过程优化的核心技术，研发具有优良性能又安全可靠的新型絮凝剂一直是废水处理研究的重要课题。
无机絮凝剂具有价格低廉，最佳投药范围宽等优点，但存在吸附架桥能力弱，投药量较多等缺点。而有机絮凝剂虽然吸附架桥能力强，产品稳定性好，但处理成本高，而且一部分难生物降解，有些还具有一定毒副作用。鉴于两类絮凝剂各自的优缺点以及两者在性能和成本上的互补性，对无机-有机复合絮凝剂的研究逐渐成为热点。复合絮凝剂能克服使用单一絮凝剂的许多不足，在降低成本的同时提高絮凝性能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种成本低，絮凝性能好，易于降解的用于处理印染废水的有机-无机复合絮凝剂。
本发明的另一个目的是提供上述复合絮凝剂的制备方法。
本发明的进一步目的是提供上述复合絮凝剂的使用方法。
本发明的用于处理印染废水的有机-无机复合絮凝剂，以玉米淀粉、铝盐、铁盐为主要原料，以水作为反应溶剂，以碱液作为淀粉改性剂。具体制备过程如下：
(1)改性淀粉的制备：将玉米淀粉配成6～20％的淀粉溶液，在40～90℃水浴中按玉米淀粉与碱的重量比6～15∶1加入碱液，搅拌，改性反应1～8小时；
(2)有机-无机复合反应：向铝盐与铁盐混合溶液中加入改性淀粉溶液，铝∶铁∶玉米淀粉(重量比)＝0.25～1∶0.02～0.5∶1，用酸调节pH值到1.0～4.0，在40～90℃温度条件下搅拌，复合反应2～5小时。
在上述制备方法中，步骤(1)中，先是100～300转/分搅拌5～10分钟，使淀粉均匀分布在水中，再在搅拌条件下加入碱液，开始100～300转/分搅拌3～5分钟，而后30～80转/分，改性反应1～8小时。
在上述制备方法中，步骤(2)所述搅拌是采用恒温磁力搅拌器中速搅拌。
在上述制备方法中，步骤(2)所述酸为硫酸或盐酸，碱为氢氧化钠或氢氧化钙。
本发明的用于处理印染废水的有机-无机复合絮凝剂的使用方法如下：用碱或酸调节印染废水PH为6～10(碱可选氢氧化钠、氢氧化钙，酸可选醋酸、硫酸或盐酸)，按每L废水加入5～15mL复合絮凝剂，先快速搅拌2～5分钟，再慢速搅拌5～10分钟，静止放置30分钟，取上清液测定CODCr去除率和脱色率。CODCr去除率达50％以上，脱色率达90％以上。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)铝铁复合絮凝剂兼具铝盐净水效果优良，铁盐沉降速度快、水处理成本低之优点，将铝铁复合盐与有机絮凝剂复合，能显著改善无机絮凝剂的稳定性，还能增强絮凝剂的吸附架桥能力，保证絮凝效果。
(2)本发明的复合絮凝剂采用天然高分子絮凝剂玉米淀粉替代合成高分子絮凝剂，易于生物降解，避免对水体造成二次污染。
(3)淀粉与铝盐铁盐形成的复合絮凝剂在絮凝初期通过淀粉链上结合的无机絮凝盐所带的正电荷通过压缩双电层过程絮凝废水中污染物，然后在复合絮凝剂中富含多羟基的淀粉高分子链的网捕和架桥作用下，水体中微小颗粒物和污染物聚积形成大絮凝体而沉降。由于药剂投加量少，而且其原材料来源方便，配制工艺简单，因此成本较低。
(4)本发明的复合絮凝剂不仅可用于印染废水处理，还可用于其它工业废水处理，具有较大得推广应用价值。
具体实施方式
实施例1
将10克玉米淀粉加入到去离子水中在300转/分转速条件下高速搅拌5分钟配成10％的淀粉溶液，在55℃的水浴中缓慢匀速加入4mL25％氢氧化钠溶液，缓慢搅拌改性反应3小时，制成改性淀粉溶液；将600mL 0.5mol/L Al2(SO4)3与90mL 0.5mol/L FeCl3溶液充分混合均匀后，加入改性淀粉溶液，用硫酸调节pH值到4.0，在80℃水浴中开始300转/分持续3分钟，而后30转/分缓慢搅拌，复合反应3小时后得到复合絮凝剂。
在500mL印染废水中滴加NaOH将pH值调节到6，加入5mL复合絮凝剂，先快速搅拌2分钟，再慢速搅拌6分钟，静止30分钟取上清液测定CODCr去除率和脱色率。CODCr去除率为61.5％，脱色率92.4％。
实施例2
将6克玉米淀粉加入到去离子水中在100转/分转速条件下高速搅拌10分钟配成6重量％的淀粉溶液，在90℃的水浴中缓慢匀速加入4mL 25重量％氢氧化钠溶液，缓慢搅拌改性反应8小时，制成改性淀粉溶液；将55mL 0.5mol/L Al2(SO4)3与110mL 0.5mol/L FeCl3溶液充分混合均匀后，加入改性淀粉溶液，用硫酸调节pH值到1.0，在40℃水浴中开始100转/分持续5分钟，而后80转/分缓慢搅拌，复合反应5小时后得到复合絮凝剂。
在500mL印染废水中滴加Ca(OH)2将pH值调节到10，加入7.5mL复合絮凝剂，先快速搅拌2分钟，再慢速搅拌10分钟，静止30分钟取上清液测定CODCr去除率和脱色率。CODCr去除率为52.8％，脱色率90.1％。
实施例3
将20克玉米淀粉加入到去离子水中在200转/分转速条件下高速搅拌6分钟配成20％的淀粉溶液，在40℃的水浴中缓慢匀速加入10mL 25重量％氢氧化钠溶液，缓慢搅拌改性反应1小时；将700mL0.5mol/L Al2(SO4)3与15mL 0.5mol/L FeCl3溶液充分混合均匀后，加入改性淀粉溶液，用硫酸调节pH值到2.0，在70℃水浴中开始200转/分持续4分钟，而后50转/分缓慢搅拌，复合反应2小时后得到复合絮凝剂。
在500mL印染废水中滴加NaOH将pH值调节到8，加入2.5mL复合絮凝剂，先快速搅拌5分钟，再慢速搅拌5分钟，静止30分钟取上清液测定CODCr去除率和脱色率。CODCr去除率为63.8％，脱色率93.7％。
实施例4
将15克玉米淀粉加入到去离子水中在150转/分转速条件下高速搅拌8分钟配成15重量％的淀粉溶液，在70℃的水浴中缓慢匀速加入4mL 25重量％氢氧化钠溶液，缓慢搅拌改性反应5小时；将200mL0.5mol/L Al2(SO4)3与200mL 0.5mol/L FeCl3溶液充分混合均匀后，加入改性淀粉溶液，用硫酸调节pH值到3.0，在90℃水浴中开始100转/分持续5分钟，而后30转/分缓慢搅拌，复合反应2小时后得到复合絮凝剂。
在500mL印染废水中滴加NaOH将pH值调节到9，加入5mL复合絮凝剂，先快速搅拌3分钟，再慢速搅拌10分钟，静止30分钟取上清液测定CODCr去除率和脱色率。CODCr去除率为60.2％，脱色率93.5％。

Claims (6)

1.一种用于处理印染废水的有机-无机复合絮凝剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)改性淀粉的制备：将玉米淀粉配成6～20％的淀粉溶液，在40～90℃水浴中按玉米淀粉与碱的重量比6～15∶1加入碱液，搅拌，改性反应1～8小时；
(2)有机-无机复合反应：向铝盐与铁盐混合溶液中加入改性淀粉溶液，铝∶铁∶玉米淀粉(重量比)＝0.25～1∶0.02～0.5∶1，用酸调节pH值到1.0～4.0，在40～90℃温度条件下搅拌，复合反应2～5小时。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中，先是100～300转/分搅拌5～10分钟，使淀粉均匀分布在水中，再在搅拌条件下加入碱液，开始100～300转/分搅拌3～5分钟，而后30～80转/分，改性反应1～8小时。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(2)所述搅拌是采用恒温磁力搅拌器中速搅拌。
4.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述酸为硫酸或盐酸，碱为氢氧化钠或氢氧化钙。
5.一种用于处理印染废水的有机-无机复合絮凝剂，其特征在于由权利要求1所述的制备方法制备而成。
6.权利要求5所述的用于处理印染废水的有机-无机复合絮凝剂的使用方法，其特征在于包括如下步骤：用碱或酸调节印染废水pH为6～10，按每L废水加入5～15mL复合絮凝剂，先快速搅拌2～5分钟，再慢速搅拌5～10分钟，静止放置分层。
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