CN103570110B - 一种用于印染废水处理的复合吸附絮凝剂的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于印染废水处理的高效复合吸附絮凝剂及制备方法和应用。该高效复合吸附絮凝剂是由为絮凝剂、吸附剂和助凝剂组成。絮凝剂为硫酸铝钾，吸附剂为粉末活性炭，助凝剂为可溶性稀土盐类。具体制备过程为：首先将硫酸铝钾配成10%～20%的溶液，按照活性炭∶稀土元素∶铝（质量比）= 0.2～2∶0.5～0.8∶1，向硫酸铝钾溶液中加入粉末活性炭和稀土盐，在50～70℃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2～4小时，得到高效复合吸附絮凝剂。本发明的高效复合吸附絮凝剂制备简单，使用方便，沉降速度快，可应用于印染废水的处理，CODcr的去除率和脱色率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合吸附絮凝剂及制备方法和应用，特别是涉及一种用于印染废水处理的复合吸附絮凝剂及制备方法和应用。
背景技术
随着我国印染行业的快速发展，一系列环境问题也随之产生，其中之一就是大量印染废水的产生。由于染整的整个过程中都需要大量的水用于输送、洗涤、分散物料及冷却设备等等，因此产生的废水量很大，一般可达印染企业用水量的70％~90％。据统计，2010年在全国各工业行业中，纺织印染行业废水排放量为12.75吨，居全国工业废水排放量的第五位，约占全国工业废水排放量的6％。据有关资料显示，太湖流域工业废水化学需氧量（CODcr）排放量中约30%来源于纺织印染行业。印染废水的污染问题已成为广泛关注的社会问题。印染废水具有水量大、色度深、成分复杂、生物降解性差，脱色处理困难等特点，因此物理化学方法仍然是处理印染废水的重要手段。物理化学方法的关键是絮凝剂的使用，絮凝效果好坏往往决定后续流程的运行工况，最终出水质量以及运行成本。
常用的絮凝剂主要分为无机高分子絮凝剂和有机高分子絮凝剂，由于有机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等原因，因此在印染废水处理中并不适合。目前应用于印染废水的絮凝剂多为无机絮凝剂，主要是铁系和铝系，其中单纯的铝盐絮凝沉降速度慢，色度和CODcr的去除率较低，铁盐虽然沉降速度有所改善，但是其对管道的腐蚀性强，工程应用困难。因此，在铝盐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。无机高分子絮凝剂的絮凝脱色机制是以胶体化学理论为基础，包括凝聚与絮凝，絮凝剂发生水解和聚合反应，生成高价聚羟阳离子，通过压缩双电层吸附与架桥作用，并辅以卷扫、网捕作用来完成对水中悬浮物及胶体类非溶解性物质的脱稳凝聚，从而达到脱色目的。单纯的铝盐絮凝剂在吸附、脱色方面较差，因此考虑在铝系絮凝剂中引入的吸附剂和助凝剂，以吸附作用和絮凝作用互补，复合得到具有较强的吸附和絮凝能力的吸附絮凝剂。目前粉末活性炭因其比表面积大，吸附性能良好，同时其来源广泛、价格相对低廉，已作为一种吸附剂在净水方面应用普遍。另外我国丰富的稀土资源，已经广泛应用于材料等方面，在水处理方面的应用很少。稀土元素具有特殊的外层电子结构(4f)，4f有7个后备价电子轨道具有成键能力，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。据这一机理，本发明的创新点在于把传统的铝系絮凝剂和活性炭相结合，再与稀土元素复配得到了兼具吸附和絮凝作用的复合吸附絮凝剂，不仅加快絮凝沉降速度，而且提高了CODcr去除率和脱色率。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的缺点，提供一种制备简单，使用方便，沉降速度快，CODcr的去除率和脱色率高的用于印染废水处理的复合吸附絮凝剂。
本发明的另一个目的是提供上述复合吸附絮凝剂的制备方法。
本发明的进一步目的是提供上述复合吸附絮凝剂的应用。
本发明提供一种用于印染废水处理的复合吸附絮凝剂，其特征在于，由絮凝剂、吸附剂和助凝剂复合而成；其中：絮凝剂为硫酸铝钾，吸附剂为粉末活性炭，助凝剂为可溶性稀土盐类。
所述的粉末活性炭的粒径为200目以下。
所述的可溶性稀土盐类为镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇的硝酸盐、硫酸盐、盐酸盐中的一种或其组合。
本发明提供一种用于印染废水处理的复合吸附絮凝剂的制备方法，其特征在于，将硫酸铝钾配成10%~20%的溶液，粉末活性炭：稀土元素：铝质量比为0．2～2: 1．5～5: 1，向硫酸铝钾溶液中加入粉末活性炭和稀土盐，在50～70℃温度条件下，搅拌，按硫酸铝钾与碱的质量比5～20：1加入碱液，复合反应2～4小时。
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。
本发明提供一种用于印染废水处理的复合吸附絮凝在印染废水处理方面的应用。
本发明的用于印染废水处理的复合吸附絮凝剂的使用方法如下：用酸或碱调节印染废水pH为5～9（碱可选氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙，酸可选醋酸、盐酸），按1升废水量投加20～50毫升的体积比例，搅拌2～5分钟，静置10～30分钟。测定沉降速度，并取上清液测定CODcr和色度，计算CODcr的去除率和脱色率，CODcr的去除率达80%以上，脱色率达90%以上。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1) 本发明的复合吸附絮凝剂，在铝系絮凝剂的基础上，采用粉末活性炭作为吸附剂，稀土元素作为助凝剂，在絮凝初期，铝盐水解和聚合生成高价聚羟阳离子，通过压缩双电层吸附与架桥作用，并辅以稀土元素的类似化学成键的絮凝机制，卷扫和网捕水中悬浮物及胶体类非溶解性物质，同时粉末活性炭又将水中可溶性染料和微小颗粒物吸附富集与絮凝剂形成的絮体聚积成大絮体加速沉降，静止10分钟即可出现清晰界面，同时絮体体积小，剩余污泥量小。
2) 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，药剂投加量少，对印染废水的处理效率高，CODcr的去除率达80%以上，脱色率可达90%以上，且制备工艺简单，原料丰富，成本低；
3) 本发明的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：
将125克硫酸铝钾溶解于1升水中配成溶液，向硫酸铝钾溶液中加入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，得到复合吸附絮凝剂。
在1升印染废水中滴加氢氧化钠将pH调节到6，加入25毫升复合吸附絮凝剂，搅拌2分钟，静置20分钟。测定絮体沉降时间为6分钟，CODcr去除率为88.7%，脱色率为95.3%。
实施例2：
将150克硫酸铝钾溶解于1升水中配成溶液，向硫酸铝钾溶液中加入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毫升复合吸附絮凝剂，搅拌2分钟，静置30分钟。测定絮体沉降时间为5分钟，CODcr去除率为89.1%，脱色率为95.6%。
实施例3：
将125克硫酸铝钾溶解于1升水中配成溶液，向硫酸铝钾溶液中加入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，得到复合吸附絮凝剂。
在1升印染废水中滴加氢氧化钠将pH调节到6，加入30毫升复合吸附絮凝剂，搅拌2分钟，静置20分钟。测定絮体沉降时间为9分钟，CODcr去除率为86.7%，脱色率为94.3%。
实施例4：
将150克硫酸铝钾溶解于1升水中配成溶液，向硫酸铝钾溶液中加入30克200~400目之间的粉末活性炭、3克硝酸镧和3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3小时，得到复合吸附絮凝剂。
在1升印染废水中滴加氢氧化钙将pH调节到7，加入20毫升复合吸附絮凝剂，搅拌2分钟，静置20分钟。测定絮体沉降时间为6分钟，CODcr去除率为85.8%，脱色率为96.4%。
Claims (6)
1.一种用于印染废水处理的复合吸附絮凝剂的制备方法，该絮凝剂由絮凝剂、吸附剂和助凝剂复合而成；其中：絮凝剂为硫酸铝钾，吸附剂为粉末活性炭，助凝剂为可溶性稀土盐类，其特征在于，将硫酸铝钾配成10%~20%的水溶液，粉末活性炭：稀土元素：铝质量比为（0．2～2）: （1．5～5）: 1，向硫酸铝钾溶液中加入粉末活性炭和稀土盐，在50～70℃温度条件下，搅拌，按硫酸铝钾与碱的质量比（5～20）：1加入碱液，复合反应2～4小时。
2.根据权利要求1所述用于印染废水处理的复合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。
3.根据权利要求1所述用于印染废水处理的复合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。
4.根据权利要求1所述用于印染废水处理的复合吸附絮凝剂的制备方法，其特征在于，絮凝剂中所述的粉末活性炭的粒径为200目以下。
5.根据权利要求1所述用于印染废水处理的复合吸附絮凝剂的制备方法，其特征在于，絮凝剂中所述的可溶性稀土盐类为镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇的硝酸盐、硫酸盐、盐酸盐中的一种或其组合。
6.根据权利要求1-5任一所述方法制得的用于印染废水处理的复合吸附絮凝剂在印染废水处理方面的应用。
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