CN103241814B - 一种复合光催化絮凝剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种复合光催化絮凝剂的制备方法，先进行聚合铁铝制备，将粉煤灰、硫铁矿渣和二氧化锰混合成混合废渣，取硫酸加入混合废渣中，搅拌过滤，滤液即为聚合铁铝溶液；然后进行纳米二氧化钛制备，将钛酸丁酯与无水乙醇混合得到溶液A，将无水乙醇与蒸馏水和浓硝酸混合得溶液B，将溶液B滴入溶液A得到混合液，然后在混合液中滴加聚合铁铝溶液，混合均匀，干燥成凝胶，将凝胶研磨成粉体后焙烧即得纳米二氧化钛；最后进行复合光催化絮凝剂制备，将纳米二氧化钛加入聚合铁铝溶液中，超声乳化，制备的絮凝剂同时具有絮凝和光催化降解能力，效果优良，并且成本低廉，工艺简单。

Description

一种复合光催化絮凝剂的制备方法

技术领域

本发明属于复合高分子絮凝剂技术领域，具体涉及一种复合光催化絮凝剂的制备方法。

背景技术

采油废水是石油开采中产生的含油污水，对其进行深度处理并回注地层是减少环境污染、保障油田可持续开发和提高油田经济效益的重要途径。采油废水含有原油、盐类、硫化物、有机酚、氰、固体悬浮物、有机物、特殊微生物以及生产过程中残留的化学添加剂等多种杂质，且化学添加剂会吸附于固体悬浮物与原油形成稳定胶体，因而处理难度较大。絮凝处理可破坏采油废水中胶体的稳定性，去除溶解性有机物、油和固体悬浮物，其效果好坏直接影响后续处理工艺负荷和整个处理效果，是最为关键的处理工艺之一。因此制备高效的絮凝剂成为提高出水水质、节约水资源和降低环境污染的重要方法。

聚合铝盐絮凝剂具有除浊度和COD效果好、价格低廉等优点，但处理废水时产生的矾花小，沉降速度慢。聚合铁盐絮凝剂处理废水时矾花大且密实，沉降速度快，但除色度效果较差。聚合铁铝作为无机高分子絮凝剂，其分子结构中羟基和氧基桥联，能够结合二者的优点，同时具有电中和、吸附架桥和网捕作用，性能优良。但絮凝处理只能将污染物从废水中分离出来，从而产生大量较难处理的絮体底泥。纳米二氧化钛能将污染物转化为水和二氧化碳等物质，无毒无害，具有催化效率高、对环境无污染和氧化性能强等优点，其在废水处理中的应用已成为研究热点。将纳米二氧化钛和絮凝剂复合可以使二者优势互补，协同作用，提高废水处理效率，降低絮体底泥产生量。近年来，有一些对絮凝-纳米二氧化钛的研究，但原料多为化学药剂，制备工艺复杂，成本高昂。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种复合光催化絮凝剂的制备方法，制备的絮凝剂同时具有絮凝和光催化降解能力，效果优良，并且成本低廉，工艺简单。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种复合光催化絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：

1）聚合铁铝制备，将粉煤灰、硫铁矿渣和二氧化锰按质量比0.5：1：0.01-0.1混合成混合废渣，取硫酸加入混合废渣中，搅拌2-3h，硫酸和混合废渣的液固质量比为4-8，过滤，滤液即为聚合铁铝溶液；

2）纳米二氧化钛制备，将钛酸丁酯与无水乙醇按体积比1：1-2混合得到溶液A，将无水乙醇与蒸馏水和浓硝酸按照体积比为20：1：0.2-1.5混合得溶液B，将溶液B按体积比1：3-4滴入溶液A得到混合液，然后在混合液中滴加聚合铁铝溶液，混合液和聚合铁铝溶液的体积比为30：1-3，混合均匀，60-90℃干燥成凝胶，将凝胶研磨成粉体后于300-600℃焙烧2-5h即得纳米二氧化钛；

3）复合光催化絮凝剂制备，将纳米二氧化钛加入聚合铁铝溶液中，纳米二氧化钛和聚合铁铝溶液的质量比为0.005-0.05：1，40-60℃超声乳化0.5-2h，制备完毕。

本发明复合光催化絮凝剂以工业废弃物为主要原料，提供这类废弃物的再利用方法，可减少环境污染，并且降低了絮凝剂制备成本。采油废水处理的试验结果表明：本复合光催化絮凝剂性能良好，与PAC等传统絮凝剂相比，其COD、固体悬浮物和含油量的最佳去除率分别提高19%、8%和20%，并且由于光催化降解作用，絮体产生量减小。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做详细描述。

实施例1

一种复合光催化絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：

1）聚合铁铝制备，将粉煤灰、硫铁矿渣和二氧化锰按质量比0.5：1：0.05混合成混合废渣，取硫酸加入混合废渣中，搅拌2h，硫酸和混合废渣的液固质量比为4，过滤，滤液即为聚合铁铝溶液；

2）纳米二氧化钛制备，将钛酸丁酯与无水乙醇按体积比1：1混合得到溶液A，将无水乙醇与蒸馏水和浓硝酸按照体积比为20：1：0.5混合得溶液B，将溶液B按体积比1：3滴入溶液A得到混合液，然后在混合液中滴加聚合铁铝溶液，混合液和聚合铁铝溶液的体积比为30：1，混合均匀，60℃干燥成凝胶，将凝胶研磨成粉体后于500℃焙烧2h即得纳米二氧化钛；

3）复合光催化絮凝剂制备，将纳米二氧化钛加入聚合铁铝溶液中，纳米二氧化钛和聚合铁铝溶液的质量比为0.005：1，40℃超声乳化0.5h，制备完毕。

本复合光催化絮凝剂性能良好，对某油田采油废水，其COD、固体悬浮物和含油量的去除率分别为60%、94%、92%。

实施例2

一种复合光催化絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：

1）聚合铁铝制备，将粉煤灰、硫铁矿渣和二氧化锰按质量比0.5：1：0.08混合成混合废渣，取硫酸加入混合废渣中，搅拌2.5h，硫酸和混合废渣的液固质量比为5，过滤，滤液即为聚合铁铝溶液；

2）纳米二氧化钛制备，将钛酸丁酯与无水乙醇按体积比1：1.5混合得到溶液A，将无水乙醇与蒸馏水和浓硝酸按照体积比为20：1：1混合得溶液B，将溶液B按体积比1：3滴入溶液A得到混合液，然后在混合液中滴加聚合铁铝溶液，混合液和聚合铁铝溶液的体积比为30：1.3，混合均匀，70℃干燥成凝胶，将凝胶研磨成粉体后于400℃焙烧3h即得纳米二氧化钛；

3）复合光催化絮凝剂制备，将纳米二氧化钛加入聚合铁铝溶液中，纳米二氧化钛和聚合铁铝溶液的质量比为0.01：1，50℃超声乳化1h，制备完毕。

本复合光催化絮凝剂性能良好，对某油田采油废水，其COD、固体悬浮物和含油量的去除率分别为65%、96%、95%。

实施例3

一种复合光催化絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：

1）聚合铁铝制备，将粉煤灰、硫铁矿渣和二氧化锰按质量比0.5：1：0.1混合成混合废渣，取硫酸加入混合废渣中，搅拌2h，硫酸和混合废渣的液固质量比为6，过滤，滤液即为聚合铁铝溶液；

2）纳米二氧化钛制备，将钛酸丁酯与无水乙醇按体积比1：2混合得到溶液A，将无水乙醇与蒸馏水和浓硝酸按照体积比为20：1：1.3混合得溶液B，将溶液B按体积比1：4滴入溶液A得到混合液，然后在混合液中滴加聚合铁铝溶液，混合液和聚合铁铝溶液的体积比为30：1.5，混合均匀，80℃干燥成凝胶，将凝胶研磨成粉体后于600℃焙烧2h即得纳米二氧化钛；

3）复合光催化絮凝剂制备，将纳米二氧化钛加入聚合铁铝溶液中，纳米二氧化钛和聚合铁铝溶液的质量比为0.03：1，60℃超声乳化2h，制备完毕。

本复合光催化絮凝剂性能良好，对某油田采油废水，其COD、固体悬浮物和含油量的去除率分别为60%、95%、93%。

实施例4

一种复合光催化絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：

1）聚合铁铝制备，将粉煤灰、硫铁矿渣和二氧化锰按质量比0.5：1：0.03混合成混合废渣，取硫酸加入混合废渣中，搅拌3h，硫酸和混合废渣的液固质量比为5，过滤，滤液即为聚合铁铝溶液；

2）纳米二氧化钛制备，将钛酸丁酯与无水乙醇按体积比1：1混合得到溶液A，将无水乙醇与蒸馏水和浓硝酸按照体积比为20：1：1混合得溶液B，将溶液B按体积比1：3滴入溶液A得到混合液，然后在混合液中滴加聚合铁铝溶液，混合液和聚合铁铝溶液的体积比为30：2.8，混合均匀，70℃干燥成凝胶，将凝胶研磨成粉体后于300℃焙烧5h即得纳米二氧化钛；

3）复合光催化絮凝剂制备，将纳米二氧化钛加入聚合铁铝溶液中，纳米二氧化钛和聚合铁铝溶液的质量比为0.009：1，40-60℃超声乳化1.5h，制备完毕。

本复合光催化絮凝剂性能良好，对某油田采油废水，其COD、固体悬浮物和含油量的去除率分别为62%、96%、92%。

Claims (5)

1.一种复合光催化絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）聚合铁铝制备，将粉煤灰、硫铁矿渣和二氧化锰按质量比0.5：1：0.01-0.1混合成混合废渣，取硫酸加入混合废渣中，搅拌2-3h，硫酸和混合废渣的液固质量比为4-8，过滤，滤液即为聚合铁铝溶液；

2）纳米二氧化钛制备，将钛酸丁酯与无水乙醇按体积比1：1-2混合得到溶液A，将无水乙醇与蒸馏水和浓硝酸按照体积比为20：1：0.2-1.5混合得溶液B，将溶液B按体积比1：3-4滴入溶液A得到混合液，然后在混合液中滴加聚合铁铝溶液，混合液和聚合铁铝溶液的体积比为30：1-3，混合均匀，60-90℃干燥成凝胶，将凝胶研磨成粉体后于300-600℃焙烧2-5h即得纳米二氧化钛；

3）复合光催化絮凝剂制备，将纳米二氧化钛加入聚合铁铝溶液中，纳米二氧化钛和聚合铁铝溶液的质量比为0.005-0.05：1，40-60℃超声乳化0.5-2h，制备完毕。

2.根据权利要求1所述的一种复合光催化絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）聚合铁铝制备，将粉煤灰、硫铁矿渣和二氧化锰按质量比0.5：1：0.05混合成混合废渣，取硫酸加入混合废渣中，搅拌2h，硫酸和混合废渣的液固质量比为4，过滤，滤液即为聚合铁铝溶液；

2）纳米二氧化钛制备，将钛酸丁酯与无水乙醇按体积比1：1混合得到溶液A，将无水乙醇与蒸馏水和浓硝酸按照体积比为20：1：0.5混合得溶液B，将溶液B按体积比1：3滴入溶液A得到混合液，然后在混合液中滴加聚合铁铝溶液，混合液和聚合铁铝溶液的体积比为30：1，混合均匀，60℃干燥成凝胶，将凝胶研磨成粉体后于500℃焙烧2h即得纳米二氧化钛；

3）复合光催化絮凝剂制备，将纳米二氧化钛加入聚合铁铝溶液中，纳米二氧化钛和聚合铁铝溶液的质量比为0.005：1，40℃超声乳化0.5h，制备完毕。

3.根据权利要求1所述的一种复合光催化絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）聚合铁铝制备，将粉煤灰、硫铁矿渣和二氧化锰按质量比0.5：1：0.08混合成混合废渣，取硫酸加入混合废渣中，搅拌2.5h，硫酸和混合废渣的液固质量比为5，过滤，滤液即为聚合铁铝溶液；

2）纳米二氧化钛制备，将钛酸丁酯与无水乙醇按体积比1：1.5混合得到溶液A，将无水乙醇与蒸馏水和浓硝酸按照体积比为20：1：1混合得溶液B，将溶液B按体积比1：3滴入溶液A得到混合液，然后在混合液中滴加聚合铁铝溶液，混合液和聚合铁铝溶液的体积比为30：1.3，混合均匀，70℃干燥成凝胶，将凝胶研磨成粉体后于400℃焙烧3h即得纳米二氧化钛；

3）复合光催化絮凝剂制备，将纳米二氧化钛加入聚合铁铝溶液中，纳米二氧化钛和聚合铁铝溶液的质量比为0.01：1，50℃超声乳化1h，制备完毕。

4.根据权利要求1所述的一种复合光催化絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）聚合铁铝制备，将粉煤灰、硫铁矿渣和二氧化锰按质量比0.5：1：0.1混合成混合废渣，取硫酸加入混合废渣中，搅拌2h，硫酸和混合废渣的液固质量比为6，过滤，滤液即为聚合铁铝溶液；

2）纳米二氧化钛制备，将钛酸丁酯与无水乙醇按体积比1：2混合得到溶液A，将无水乙醇与蒸馏水和浓硝酸按照体积比为20：1：1.3混合得溶液B，将溶液B按体积比1：4滴入溶液A得到混合液，然后在混合液中滴加聚合铁铝溶液，混合液和聚合铁铝溶液的体积比为30：1.5，混合均匀，80℃干燥成凝胶，将凝胶研磨成粉体后于600℃焙烧2h即得纳米二氧化钛；

3）复合光催化絮凝剂制备，将纳米二氧化钛加入聚合铁铝溶液中，纳米二氧化钛和聚合铁铝溶液的质量比为0.03：1，60℃超声乳化2h，制备完毕。

5.根据权利要求1所述的一种复合光催化絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）聚合铁铝制备，将粉煤灰、硫铁矿渣和二氧化锰按质量比0.5：1：0.03混合成混合废渣，取硫酸加入混合废渣中，搅拌3h，硫酸和混合废渣的液固质量比为5，过滤，滤液即为聚合铁铝溶液；

2）纳米二氧化钛制备，将钛酸丁酯与无水乙醇按体积比1：1混合得到溶液A，将无水乙醇与蒸馏水和浓硝酸按照体积比为20：1：1混合得溶液B，将溶液B按体积比1：3滴入溶液A得到混合液，然后在混合液中滴加聚合铁铝溶液，混合液和聚合铁铝溶液的体积比为30：2.8，混合均匀，70℃干燥成凝胶，将凝胶研磨成粉体后于300℃焙烧5h即得纳米二氧化钛；

3）复合光催化絮凝剂制备，将纳米二氧化钛加入聚合铁铝溶液中，纳米二氧化钛和聚合铁铝溶液的质量比为0.009：1，40-60℃超声乳化1.5h，制备完毕。