CN103641245B - 一种造纸废水处理剂及其制备方法 - Google Patents

一种造纸废水处理剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及污水处理技术领域,尤其涉及一种造纸废水处理剂及其制备方法;造纸废水处理剂包括以下重量份的原料:硫酸亚铁2~10份、硫酸镁10~20份、聚丙烯酰胺0.5~1.5份、硝酸铁15~25份、硝酸镍1~5份、聚合氯化铝35~50份、淀粉黄原酸酯15~30份、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠2~5份、硫酸锌0.5~1份、苯并三氮唑1~3份、改性硅藻土16~30份、交联累托石5~20份、壳聚糖-石墨烯复合材料5~8份;本发明的造纸废水处理剂的使用范围广,处理工艺简单,用药量少,处理效果良好,性能稳定,出水水质好;有效地降低了水处理的成本,具有很好的经济效益和广泛的社会效益。

Description

一种造纸废水处理剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域,尤其涉及一种造纸废水处理剂及其制备方法。
背景技术
造纸废水主要来自造纸工业生产中的制浆和抄纸两个生产过程,制浆是把植物原料中的纤维分离出来,制成浆料,再经漂白;抄纸是把浆料稀释、成型、压榨、烘干,制成纸张。这两项工艺都排出大量废水,制浆产生的废水,污染最为严重。洗浆时排出废水呈黑褐色,称为黑水,黑水中污染物浓度很高,BOD高达5~40g/L,含有大量纤维、无机盐和色素。漂白工序排出的废水也含有大量的酸碱物质。抄纸机排出的废水,称为白水,其中含有大量纤维和在生产过程中添加的填料和胶料。
造纸工业污染严重,污水排放量大,每生产1t浆就会产生80m3污水。现已检测到的造纸废水中有机污染物就有300多种,造纸工业已成为全球第六大污染产业。现有的造纸厂废水处理方法中,有采用在沉淀池中加入0.1%的聚氯化铝,使污水产生絮凝、沉淀。因聚氯化铝价格较高,污水处理成本较高,且处理效果不理想,仍达不到排放要求。还有的采用聚合铁盐、碱性物料、聚丙烯酰胺等为主要原料按照一定比例加到造纸废水中,通过破解黑液的粘度及分子结构,使造纸黑液中的木质素、半纤维素、二氧化硅等成分进行降解、沉析,水渣分离。此法能使上层水的COD去除80%,但沉渣不能综合利用。
现有的造纸废水处理剂存在处理成本较高、性能不稳定的缺点,处理效果有待提高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种降低成本且性能稳定、处理效果好的造纸废水处理剂。
本发明的另一目的是针对现有技术的不足提供一种降低成本且性能稳定、处理效果好的造纸废水处理剂的制备方法。
本发明是通过以下技术方案来实现的。
一种造纸废水处理剂,所述造纸废水处理剂包括以下重量份的原料:硫酸亚铁2~10份、硫酸镁10~20份、聚丙烯酰胺0.5~1.5份、硝酸铁15~25份、硝酸镍1~5份、聚合氯化铝35~50份、淀粉黄原酸酯15~30份、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠2~5份、硫酸锌0.5~1份、苯并三氮唑1~3份、改性硅藻土16~30份、交联累托石5~20份、壳聚糖-石墨烯复合材料5~8份。
其中,所述造纸废水处理剂包括以下重量份的原料:硫酸亚铁2~6份、硫酸镁10~15份、聚丙烯酰胺0.5~1份、硝酸铁20~25份、硝酸镍3~5份、聚合氯化铝35~40份、淀粉黄原酸酯22~30份、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠2~3份、硫酸锌0.5~1份、苯并三氮唑1~2份、改性硅藻土16~20份、交联累托石5~15份、壳聚糖-石墨烯复合材料5~6份。
其中,所述造纸废水处理剂包括以下重量份的原料:硫酸亚铁6~10份、硫酸镁15~20份、聚丙烯酰胺1~1.5份、硝酸铁20~25份、硝酸镍1~3份、聚合氯化铝40~50份、淀粉黄原酸酯15~22份、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠3~5份、硫酸锌0.5~1份、苯并三氮唑2~3份、改性硅藻土20~30份、交联累托石15~20份、壳聚糖-石墨烯复合材料5~8份。
优选地,所述造纸废水处理剂包括以下重量份的原料:硫酸亚铁9份、硫酸镁18份、聚丙烯酰胺1.2份、硝酸铁19份、硝酸镍3份、聚合氯化铝45份、淀粉黄原酸酯25份、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠5份、硫酸锌0.8份、苯并三氮唑1.5份、改性硅藻土22份、交联累托石15份、壳聚糖-石墨烯复合材料7份。
优选地,所述造纸废水处理剂包括以下重量份的原料:硫酸亚铁7份、硫酸镁13份、聚丙烯酰胺0.5份、硝酸铁18份、硝酸镍4份、聚合氯化铝43份、淀粉黄原酸酯23份、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠4份、硫酸锌0.8份、苯并三氮唑2份、改性硅藻土25份、交联累托石16份、壳聚糖-石墨烯复合材料6份。
进一步地,所述造纸废水处理剂还包括膨润土15~25重量份。
进一步地,所述交联累托石为铝交联累托石。
硫酸亚铁、硫酸镁混合而得的铁镁复合脱色絮凝剂中引入了有机絮凝剂聚丙烯酰胺,实现将无机絮凝剂和有机絮凝剂复合配制,解决了无机絮凝剂絮体小不易沉降的问题,达到了增强絮体沉降性能的目的;处理效果明显好于其单独使用的效果。
硝酸铁、硝酸镍作为金属盐类活化剂,起到提高反应效果及反应效率的作用。
聚合氯化铝是一种无机高分子混凝剂,又被简称为聚铝,英文缩写为PAC,由于氢氧根离子的架桥作用和多价阴离子的聚合作用而生产的分子量较大、电荷较高的无机高分子水处理药剂。
淀粉黄原酸酯(1SX),是一种重金属高效脱除剂,能与许多重金属离子生成络合物,当浓度低于100毫克/升的重金属溶液,用1SX作脱除剂处理的效果很好。
2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠含磷量低,由于它具有膦酸和羧酸的结构特性,使其具有良好的阻垢和缓蚀性能,复配协同性好,也是锌盐的优良稳定剂,与锌盐、共聚物复配使用,可用于高温、高硬、高碱及需要高浓缩倍数下运行的场合。
硫酸锌是一种阴极性缓蚀剂,是安全但低效缓蚀剂,常与其他缓蚀剂联合使用,使用硫酸锌成本低,能加速生成保护膜。
硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩,主要成分是SiO2,具有轻质多孔,比表面积大、化学稳定性高等特点,通常其颗粒表面带有电荷,因此可用于吸附各种金属离子、有机化合物及高分子聚合物等,且吸附性能良好。此外,硅藻土矿产丰富、价格低廉,极具应用潜力。以天然硅藻土分别负载十六烷基三甲基溴化胺、四甲基溴化胺和壳聚糖制得的改性硅藻土,极大地延长吸附时间、增大吸附用量,提高改性硅藻土对染料的吸附性能。
交联累托石是利用累托石粘土的阳离子交换性能,选择交联剂如聚合羟基金属阳离子或者氧化物等,使累托石粘土可膨胀间层被交联剂柱撑开而获得更大的层间距,改善天然累托石的性能。交联累托石结构稳定,不发生膨胀,具有较大的比表面积、离子交换容量和微孔孔径而且具有热稳定性好、表面酸性强等特点,吸附能力增大70%以上,具有较大的层厚度,是一种性能优异的催化剂和吸附剂。优选地,交联累托石为铝交联累托石。
壳聚糖-石墨烯复合材料具有较大的比表面积和独特的介孔结构,壳聚糖-石墨烯复合材料的双倍螺旋结构、壳聚糖和石墨烯之间的静电作用、氢键作用和范德华力都增强了对金属离子的去除能力。
同时,壳聚糖来源广泛、无二次污染、无味、耐碱、耐热、耐腐蚀等特点,并且在壳聚糖线形分子链上含有多个羟基和氨基,可与金属离子M2+螯合成稳定的内络盐,使之可去除水中多种有害金属离子。另一方面,-NH2可与水中H+加质子化形成阳离子型聚电解质,通过静电吸引和吸附将水中的粗细粒子凝聚成大絮体而沉降下来,从而去除水中COD和SS。含有羟基和氨基以及一些N-乙酰氨基等极性基团,可发生水解、乙酰化、羟甲基化、磺化、氧化等反应,也可以在双官能团的醛或酸酐等交联剂的作用下,发生交联反应。在水处理中,壳聚糖可以作为絮凝剂、吸附剂等。壳聚糖与传统的化学絮凝剂相比,具有投加量少、沉降速度快、去除效率高、污泥易处理、无二次污染等特点。
将交联累托石和聚合氯化铝、壳聚糖-石墨烯复合材料复配使用处理废水,可克服单一絮凝剂的不足,不仅可以提供絮凝效果而且可以大大降低絮凝成本,由于单一絮凝剂的凝聚效果。
石墨烯纳米层(GNS)/MnO2复合物(GNS/MnO2)在去除污水中的工业离子效果好,去除废水中Ni2+、Pb2+和Cu2+三种工业离子的效果更佳,GNS作为载体,增大了吸附剂的比表面积,MnO2起主要的吸附作用,5次重复使用之后,GNS/MnO2的吸附能力还能恢复到91%,有很好的再生能力。
膨润土(bentonite)是一种以蒙脱石(montmorillonite)为主要成分的粘土矿物。其化学成分为铝硅酸盐,化学式为Al2O3·4SiO2·3H2O。微观结构的单位晶胞由两个Si2O四面体晶片和它们之间夹着的一个Al2O或Al2OH八面体晶片组成,膨润土具有较强的吸附性和离子交换性。
一种造纸废水处理剂的制备方法,所述制备步骤如下:
A、按照重量份量取原料,将硫酸亚铁、硫酸镁、改性硅藻土、交联累托石加入粉碎机,粉碎成100~150目粉体,加入聚丙烯酰胺;
B、将硝酸铁、硝酸镍、聚合氯化铝、淀粉黄原酸酯、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠、硫酸锌、苯并三氮唑加入容器中,每种原料添加均间隔3~5分钟,边添加边搅拌;
C、加入壳聚糖-石墨烯复合材料,超声波震动10~20分钟;制得造纸废水处理剂。
其中,所述步骤A具体为:按照重量份量取原料,将硫酸亚铁、硫酸镁、改性硅藻土、交联累托石、膨润土加入粉碎机,粉碎成100~150目粉体,加入聚丙烯酰胺。
其中,所述步骤C中:超声波震动的频率为1000W~2000W。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明的造纸废水处理剂,通过上述原料复配,发挥协调作用,不仅能够可持续处理浓度均较高的造纸废水,同时使处理后的造纸废水COD、BOD以及SS量明显降低,处理后的水质可反复循环利用;
(2)本发明的造纸废水处理剂能有效地起到缓蚀、阻垢和抑制藻类生长的效果,整个过程无“三废”排出,解决了制浆造纸厂的污染问题;
(3)本发明的造纸废水处理剂的使用范围广,处理工艺简单,用药量少,处理效果良好,性能稳定,出水水质好;有效地降低了水处理的成本,具有很好的经济效益和广泛的社会效益。
(4)本发明的造纸废水处理剂的制备方法简单,投资成本小,易于推广。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明进行详细的描述。
实施例1。
一种造纸废水处理剂,所述造纸废水处理剂包括以下重量份的原料:硫酸亚铁2份、硫酸镁15份、聚丙烯酰胺1份、硝酸铁20份、硝酸镍5份、聚合氯化铝35份、淀粉黄原酸酯15份、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠3份、硫酸锌1份、苯并三氮唑1份、改性硅藻土16份、交联累托石5份、壳聚糖-石墨烯复合材料5份。所述交联累托石为铝交联累托石。
一种造纸废水处理剂的制备方法,所述制备步骤如下:
A、按照重量份量取原料,将硫酸亚铁、硫酸镁、改性硅藻土、交联累托石加入粉碎机,粉碎成100目粉体,加入聚丙烯酰胺;
B、将硝酸铁、硝酸镍、聚合氯化铝、淀粉黄原酸酯、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠、硫酸锌、苯并三氮唑加入容器中,每种原料添加均间隔3分钟,
边添加边搅拌;
C、加入壳聚糖-石墨烯复合材料,超声波震动20分钟,超声波震动的频率为1000W;制得造纸废水处理剂。
实施例2。
一种造纸废水处理剂,所述造纸废水处理剂包括以下重量份的原料:硫酸亚铁6份、硫酸镁20份、聚丙烯酰胺0.9份、硝酸铁25份、硝酸镍1份、聚合氯化铝50份、淀粉黄原酸酯30份、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠2份、硫酸锌0.5份、苯并三氮唑3份、改性硅藻土30份、交联累托石10份、壳聚糖-石墨烯复合材料8份。
一种造纸废水处理剂的制备方法,所述制备步骤如下:
A、按照重量份量取原料,将硫酸亚铁、硫酸镁、改性硅藻土、交联累托石加入粉碎机,粉碎成150目粉体,加入聚丙烯酰胺;
B、将硝酸铁、硝酸镍、聚合氯化铝、淀粉黄原酸酯、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠、硫酸锌、苯并三氮唑加入容器中,每种原料添加均间隔5分钟,边添加边搅拌;
C、加入壳聚糖-石墨烯复合材料,超声波震动15分钟,超声波震动的频率为1300W;制得造纸废水处理剂。
实施例3。
一种造纸废水处理剂,所述造纸废水处理剂包括以下重量份的原料:硫酸亚铁10份、硫酸镁10份、聚丙烯酰胺1.5份、硝酸铁15份、硝酸镍2份、聚合氯化铝40份、淀粉黄原酸酯20份、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠5份、硫酸锌0.6份、苯并三氮唑2.5份、改性硅藻土27份、交联累托石20份、壳聚糖-石墨烯复合材料6份。所述交联累托石为铝交联累托石。
一种造纸废水处理剂的制备方法,所述制备步骤如下:
A、按照重量份量取原料,将硫酸亚铁、硫酸镁、改性硅藻土、交联累托石加入粉碎机,粉碎成130目粉体,加入聚丙烯酰胺;
B、将硝酸铁、硝酸镍、聚合氯化铝、淀粉黄原酸酯、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠、硫酸锌、苯并三氮唑加入容器中,每种原料添加均间隔4分钟,边添加边搅拌;
C、加入壳聚糖-石墨烯复合材料,超声波震动15分钟,超声波震动的频率为2000W;制得造纸废水处理剂。
实施例4。
一种造纸废水处理剂,所述造纸废水处理剂包括以下重量份的原料:硫酸亚铁9份、硫酸镁18份、聚丙烯酰胺1.2份、硝酸铁19份、硝酸镍3份、膨润土20份、聚合氯化铝45份、淀粉黄原酸酯25份、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠5份、硫酸锌0.8份、苯并三氮唑1.5份、改性硅藻土22份、交联累托石15份、壳聚糖-石墨烯复合材料7份
一种造纸废水处理剂的制备方法,所述制备步骤如下:
A、按照重量份量取原料,将硫酸亚铁、硫酸镁、改性硅藻土、交联累托石、膨润土加入粉碎机,粉碎成120目粉体,加入聚丙烯酰胺;
B、将硝酸铁、硝酸镍、聚合氯化铝、淀粉黄原酸酯、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠、硫酸锌、苯并三氮唑加入容器中,每种原料添加均间隔3分钟,边添加边搅拌;
C、加入壳聚糖-石墨烯复合材料,超声波震动16分钟,超声波震动的频率为1800W;制得造纸废水处理剂。
实施例5。
一种造纸废水处理剂,所述造纸废水处理剂包括以下重量份的原料:硫酸亚铁7份、硫酸镁13份、聚丙烯酰胺0.5份、硝酸铁18份、硝酸镍4份、聚合氯化铝43份、淀粉黄原酸酯23份、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠4份、硫酸锌0.8份、苯并三氮唑2份、改性硅藻土25份、交联累托石16份、壳聚糖-石墨烯复合材料6份。
一种造纸废水处理剂的制备方法,所述制备步骤如下:
A、按照重量份量取原料,将硫酸亚铁、硫酸镁、改性硅藻土、交联累托石加入粉碎机,粉碎成140目粉体,加入聚丙烯酰胺;
B、将硝酸铁、硝酸镍、聚合氯化铝、淀粉黄原酸酯、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠、硫酸锌、苯并三氮唑加入容器中,每种原料添加均间隔5分钟,边添加边搅拌;
C、加入壳聚糖-石墨烯复合材料,超声波震动18分钟,超声波震动的频率为1000W;制得造纸废水处理剂。
应用实施例1~5制备的造纸废水处理剂进行造纸废水处理,处理效果如下,(单位mg/L):
最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种造纸废水处理剂,其特征在于,所述造纸废水处理剂包括以下重量份的原料:硫酸亚铁2~10份、硫酸镁10~20份、聚丙烯酰胺0.5~1.5份、硝酸铁15~25份、硝酸镍1~5份、聚合氯化铝35~50份、淀粉黄原酸酯15~30份、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠2~5份、硫酸锌0.5~1份、苯并三氮唑1~3份、改性硅藻土16~30份、交联累托石5~20份、壳聚糖-石墨烯复合材料5~8份;
所述的造纸废水处理剂的制备方法,所述制备步骤如下:
A、按照重量份量取原料,将硫酸亚铁、硫酸镁、改性硅藻土、交联累托石加入粉碎机,粉碎成100~150目粉体,加入聚丙烯酰胺;
B、将硝酸铁、硝酸镍、聚合氯化铝、淀粉黄原酸酯、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠、硫酸锌、苯并三氮唑加入容器中,每种原料添加均间隔3~5分钟,边添加边搅拌;
C、加入壳聚糖-石墨烯复合材料,超声波震动10~20分钟;制得造纸废水处理剂。
2.根据权利要求1所述的造纸废水处理剂,其特征在于,所述造纸废水处理剂包括以下重量份的原料:硫酸亚铁2~6份、硫酸镁10~15份、聚丙烯酰胺0.5~1份、硝酸铁20~25份、硝酸镍3~5份、聚合氯化铝35~40份、淀粉黄原酸酯22~30份、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠2~3份、硫酸锌0.5~1份、苯并三氮唑1~2份、改性硅藻土16~20份、交联累托石5~15份、壳聚糖-石墨烯复合材料5~6份。
3.根据权利要求1所述的造纸废水处理剂,其特征在于,所述造纸废水处理剂包括以下重量份的原料:硫酸亚铁6~10份、硫酸镁15~20份、聚丙烯酰胺1~1.5份、硝酸铁20~25份、硝酸镍1~3份、聚合氯化铝40~50份、淀粉黄原酸酯15~22份、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠3~5份、硫酸锌0.5~1份、苯并三氮唑2~3份、改性硅藻土20~30份、交联累托石15~20份、壳聚糖-石墨烯复合材料5~8份。
4.根据权利要求1所述的造纸废水处理剂,其特征在于,所述造纸废水处理剂包括以下重量份的原料:硫酸亚铁9份、硫酸镁18份、聚丙烯酰胺1.2份、硝酸铁19份、硝酸镍3份、聚合氯化铝45份、淀粉黄原酸酯25份、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠5份、硫酸锌0.8份、苯并三氮唑1.5份、改性硅藻土22份、交联累托石15份、壳聚糖-石墨烯复合材料7份。
5.根据权利要求1所述的造纸废水处理剂,其特征在于,所述造纸废水处理剂包括以下重量份的原料:硫酸亚铁7份、硫酸镁13份、聚丙烯酰胺0.5份、硝酸铁18份、硝酸镍4份、聚合氯化铝43份、淀粉黄原酸酯23份、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸四钠4份、硫酸锌0.8份、苯并三氮唑2份、改性硅藻土25份、交联累托石16份、壳聚糖-石墨烯复合材料6份。
6.根据权利要求1所述的造纸废水处理剂,其特征在于,所述造纸废水处理剂还包括膨润土15~25重量份。
7.根据权利要求1所述的造纸废水处理剂,其特征在于,所述交联累托石为铝交联累托石。
8.根据权利要求1所述的造纸废水处理剂,其特征在于,所述步骤A具体为:按照重量份量取原料,将硫酸亚铁、硫酸镁、改性硅藻土、交联累托石、膨润土加入粉碎机,粉碎成100~150目粉体,加入聚丙烯酰胺。
9.根据权利要求1所述的造纸废水处理剂,其特征在于,所述步骤C中:超声波震动的频率为1000W~2000W。
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