CN103265100A - 一种铁铝复合高效吸附絮凝剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁铝复合高效吸附絮凝剂及其制备方法和应用。该吸附絮凝剂由絮凝剂、吸附剂和助凝剂复合而成，絮凝剂为可溶性铝盐和铁盐，吸附剂为粉末活性炭，助凝剂为可溶性稀土盐类。制备方法：将铁铝质量比为1:0.5~1.5的硫酸铝钾和硫酸铁配成10～20%的溶液，按照活性炭：稀土元素：铝加铁质量比为0.20:0.5~1:1，向铁铝复合溶液中加入粉末活性炭和稀土盐，在40~80℃温度条件下，按硫酸铝钾与碱的质量比5～20：1加入碱液，复合反应4~8小时，得到絮凝剂。本絮凝剂可应用于印染废水的处理，印染废水脱色率达到90%以上。

Description

一种铁铝复合高效吸附絮凝剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种吸附絮凝剂及其制备方法和应用，特别是涉及一种用于印染废水处理的铁铝复合高效吸附絮凝剂及其制备方法和应用。

背景技术

印染行业是我国重点污染行业之一，废水排放量位居全国工业部门第二位，印染废水一直以排放量大、处理难度高而成为废水治理工艺研究的重点和难点。同时水资源紧缺已成为制约我国印染行业进一步发展的限制因素。为了实现印染行业的可持续发展，印染废水的深度处理和回用成为实现这一目标的关键。印染废水的治理方法可分为物理法、化学法以及光电法等等。物理方法主要有物理吸附法、超声波气振法、膜分离技术等；化学方法主要有化学混凝法、臭氧氧化法、芬顿试剂氧化法、湿式空气氧化法等；电化学法主要有电混凝法、电气浮法、电氧化法、微电解法等；光化学氧化法主要有光分解、光激发氧化、光催化氧化等。在上述众多工艺中，化学混凝法因其处理成本较低，工程操作简单高效的优点，仍然是处理印染废水的重要手段。

化学混凝法的关键是絮凝剂的筛选和使用，絮凝剂主要分为无机高分子絮凝剂和有机高分子絮凝剂，因为高分子絮凝剂的成本较高且对水质波动大的废水处理适应性较差，在印染废水处理中并不常用。目前应用于印染废水处理的絮凝剂，主要是铁系和铝系，其中单纯的铝盐絮凝沉降速度慢，脱色效果较差，铁盐虽然处理效果较好，但是对管道的腐蚀性太强，工程应用比较困难。因此，将铁、铝共聚复合成新型铁铝复合絮凝剂，使其兼具铝系和铁系絮凝剂的特点，并在铁铝复合絮凝剂中加入助剂以提高其沉降性能和脱色性能是目前絮凝剂研制的一个重要方向。铁铝复合絮凝剂相对分子量较大，絮凝沉降效果有所提升，但是对难以处理的印染废水效果不太明显，需引入一定比例的助剂，进一步提高其脱色性能。粉末活性炭因其比表面积大且吸附性能良好，是一种高效吸附净水剂，加入絮凝剂中可起到吸附剂的作用。另外稀土元素具有特殊的外层电子结构，在絮凝过程中形成类似化学键的反应，可以增强吸附和絮凝效果，添加入絮凝剂中可达到助凝的效果。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点，本发明提供一种铁铝复合高效吸附絮凝剂及其制备方法和应用。

一种铁铝复合高效吸附絮凝剂，其特征在于，由絮凝剂、吸附剂和助凝剂复合而成，其中，絮凝剂为可溶性铝盐和铁盐，吸附剂为粉末活性炭，助凝剂为可溶性稀土盐类。

所述铁铝与稀土和活性炭的重量比为1: 0.2～2: 0.5～1，所述稀土为镧、铈或镧铈的混合物。

一种铁铝复合高效吸附絮凝剂的制备方法，其特征在于，将铁铝质量比为1: 0.5～1.5的硫酸铝钾和硫酸铁配成10～20%的溶液，按照活性炭：稀土元素：铝加铁质量比为0.20: 0.5～1: 1，向铁铝复合溶液中加入粉末活性炭和可溶性稀土盐，在40～80℃温度条件下，按硫酸铝钾与碱的质量比5～20: 1加入碱液，复合反应4～8小时。

所述粉末活性炭的粒径为200目以下。

所述可溶性稀土盐类为镧、铈的硝酸盐或镧铈的硝酸盐的混合物。

所述的搅拌是采用恒温磁力搅拌器，以100～200转/分搅拌10～20分钟，并在搅拌条件下加入碱液后再搅拌5～10分钟。

所述的碱液为25%的氢氧化铵溶液。

一种铁铝复合高效吸附絮凝剂用于印染废水处理的应用，其特征在于包括如下步骤：调整印染废水的pH为5～8，按照1升废水量投加10～30毫升的体积比例，搅拌2～5分钟，静置10～30分钟，印染废水的脱色率≥90%。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)      本发明的高效铁铝复合吸附絮凝剂，在铝系絮凝剂的基础上，复合了三价铁并引入粉末活性炭作为吸附剂，稀土元素作为助凝剂，在絮凝初期，复合铁铝盐通过电层吸附与架桥作用，并辅以稀土元素的类似化学成键机制，同时粉末活性炭又将水中可溶性染料分子及微小颗粒物吸附富集，与絮凝剂共同作用形成较大絮体加速沉降。

2)      高效铁铝复合吸附絮凝剂在絮凝的基础上兼具了吸附的效果，显著改善了铝系絮凝剂的性能，减少了药剂投加量，提高了脱色率，对印染废水的处理效率高，脱色率可达90%以上，且制备工艺简单，使用成本低。

3)      本发明的高效复合吸附絮凝剂可用于印染废水的处理，还可用于其他工业废水以及受污染的自然水体的处理，具有较大的推广应用价值。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

按照1: 0.5将100克硫酸铝钾和50克硫酸铁溶解于1升水中配成复合溶液，向复合溶液中加入25克300~400目之间的粉末活性炭、2.5克硝酸镧和2.5克硝酸铈，在恒温磁力搅拌器中，以150转/分搅拌15分钟，并在搅拌条件下加入25%氢氧化铵溶液后再搅拌10分钟，静置复合反应5小时，得到铁铝高效复合吸附絮凝剂。

在1升印染废水中滴加氢氧化钙将pH调节到7，加入20毫升铁铝高效复合吸附絮凝剂，搅拌2分钟，静置20分钟，脱色率为94.7%。 

实施例2：

按照1: 1将75克硫酸铝钾和75克硫酸铁溶解于1升水中配成复合溶液，向复合溶液中加入25克200~300目之间的粉末活性炭和5克氯化钕，在恒温磁力搅拌器中，以200转/分搅拌15分钟，并在搅拌条件下加入25%氢氧化铵溶液后再搅拌10分钟，静置复合反应2小时，得到铁铝高效复合吸附絮凝剂。

在1升印染废水中滴加盐酸将pH调节到6，加入25毫升铁铝高效复合吸附絮凝剂，搅拌2分钟，静置20分钟，脱色率为95.6%。 

实施例3：

按照1: 1将75克硫酸铝钾和75克硫酸铁溶解于1升水中配成复合溶液，向该复合溶液中加入20克200~300目之间的粉末活性炭和5克硝酸镧，在恒温磁力搅拌器中，以200转/分搅拌15分钟，并在搅拌条件下加入25%氢氧化铵溶液后再搅拌5分钟，静置复合反应2小时，得到铁铝高效复合吸附絮凝剂。

在1升印染废水中滴加盐酸将pH调节到5，加入15毫升铁铝高效复合吸附絮凝剂，搅拌4分钟，静置20分钟，脱色率为93.5%。

实施例4：

按照1: 1.5将50克硫酸铝钾和75克硫酸铁溶解于1升水中配成复合溶液，向该复合溶液中加入30克300~400目之间的粉末活性炭和6克硝酸铈，在恒温磁力搅拌器中，以200转/分搅拌20分钟，并在搅拌条件下加入25%氢氧化铵溶液后再搅拌10分钟，静置复合反应4小时，得到铁铝高效复合吸附絮凝剂。

在1升印染废水中滴加氢氧化钙将pH调节到7，加入30毫升铁铝高效复合吸附絮凝剂，搅拌2分钟，静置30分钟，脱色率为96.8%。 

Claims (8)

1.一种铁铝复合高效吸附絮凝剂，其特征在于，由絮凝剂、吸附剂和助凝剂复合而成，其中，絮凝剂为可溶性铝盐和铁盐，吸附剂为粉末活性炭，助凝剂为可溶性稀土盐类。

2.根据权利要求1所述一种铁铝复合高效吸附絮凝剂，其特征在于，所述铁铝与稀土和活性炭的重量比为1: 0.2～2: 0.5～1，所述稀土为镧、铈或镧铈的混合物。

3.根据权利要求1或2所述一种铁铝复合高效吸附絮凝剂的制备方法，其特征在于，将铁铝质量比为1: 0.5～1.5的硫酸铝钾和硫酸铁配成10～20%的溶液，按照活性炭：稀土元素：铝加铁质量比为0.20: 0.5～1: 1，向铁铝复合溶液中加入粉末活性炭和可溶性稀土盐，在40～80℃温度条件下，按硫酸铝钾与碱的质量比5～20: 1加入碱液，复合反应4～8小时。

4.根据权利要求3所述一种铁铝复合高效吸附絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述粉末活性炭的粒径为200目以下。

5.根据权利要求3所述一种铁铝复合高效吸附絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述可溶性稀土盐类为镧、铈的硝酸盐或镧铈的硝酸盐的混合物。

6.根据权利要求3所述一种铁铝复合高效吸附絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述的搅拌是采用恒温磁力搅拌器，以100～200转/分搅拌10～20分钟，并在搅拌条件下加入碱液后再搅拌5～10分钟。

7.根据权利要求3所述一种铁铝复合高效吸附絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述的碱液为25%的氢氧化铵溶液。

8.根据权利要求1或2所述一种铁铝复合高效吸附絮凝剂用于印染废水处理的应用，其特征在于包括如下步骤：调整印染废水的pH为5～8，按照1升废水量投加10～30毫升的体积比例，搅拌2～5分钟，静置10～30分钟。