CN103708631B - 一种多功能污水处理剂及其制备方法 - Google Patents

一种多功能污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剂技术领域，尤其涉及一种多功能污水处理剂，所述多功能污水处理剂包括以下重量份的原料：海泡石粉10～20份、膨润土30～40份、淀粉黄原酸酯30～40份、氢氧化钠片碱0.1～0.5份、聚天冬氨酸1～5份、氨基三甲叉膦酸0.1～0.5份、交联累托石25～50份、聚合氯化铝20～50份、壳聚糖5～30份、去离子水10～30份。本发明纯度高、无杂质、无粉尘，水溶液清澈透明，无毒性，对操作工人无影响，处理后水无二次污染等问题。

Description

一种多功能污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，尤其涉及一种多功能污水处理剂及其制备方法。
背景技术
我国是一个水资源短缺的国家，人均水资源量仅为世界的1/4，而且水资源的分布严重不均，如何缓解水资源匮乏以及污染等问题已经成为一个刻不容缓的问题。要解决缺水问题，除开源节流、综合利用以外，治污已逐渐成为我国必须长期坚持的基本原则之一。
目前，处理水资源污染问题有物理、化学、生物、综合等多种方法。物理方法即通过物理分离作用回收污水中的不溶解的悬浮污染物，这种方式可分为重力分离、离心分离等，方法虽然简单，但是只能做基础处理，处理不完全，多存在处理效果不佳、处理率不稳定问题。生物处理法是通过微生物的代谢作用使污水中溶解、胶体和悬浮状态的有机污染物转化为稳定的无害物。但该方法设备投资大，运行成本高，而且难以去除重金属离子，冬季也不适宜操作，不适宜推广使用。因此，多采用化学方法来处理污水，化学方法是用投放的化学试剂处理污染物，包括中和、絮凝、氧化还原等反应，这种方式处理污水较为彻底，处理后能够达到排放标准；而污水处理剂则是污水化学处理法的主要原料。
现在主要使用的水处理剂功能单一，因此必须在水处理系统中分别投加絮凝剂、缓蚀剂、杀菌剂等多种药剂，处理工艺流程复杂、设备多、操作过程繁杂、药剂投加量大、费用多，而且多种试剂之间会通过各种化学反应相互抵抗，致使药效降低。
因此，亟需研发一种处理污染物范围广，效果良好，成本低，性能稳定的污水处理剂。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种功能多样化，降低成本且性能稳定的多功能污水处理剂及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案来实现的。
一种多功能污水处理剂，所述多功能污水处理剂包括以下重量份的原料：海泡石粉10～20份、膨润土30～40份、淀粉黄原酸酯30～40份、氢氧化钠片碱0.1～0.5份、聚天冬氨酸1～5份、氨基三甲叉膦酸0.1～0.5份、交联累托石25～50份、聚合氯化铝20～50份、壳聚糖5～30份、去离子水10～30份。
其中，所述多功能污水处理剂包括以下重量份的原料：海泡石粉10～15份、膨润土35～40份、淀粉黄原酸酯30～35份、氢氧化钠片碱0.1～0.5份、聚天冬氨酸1～3份、氨基三甲叉膦酸0.1～0.3份、交联累托石25～35份、聚合氯化铝35～50份、壳聚糖5～20份、去离子水10～20份。
其中，所述多功能污水处理剂包括以下重量份的原料：海泡石粉15～20份、膨润土30～35份、淀粉黄原酸酯35～40份、氢氧化钠片碱0.1～0.5份、聚天冬氨酸3～5份、氨基三甲叉膦酸0.3～0.5份、交联累托石35～50份、聚合氯化铝20～35份、壳聚糖20～30份、去离子水20～30份。
其中，所述多功能污水处理剂包括以下重量份的原料：海泡石粉12～18份、膨润土33～36份、淀粉黄原酸酯32～37份、氢氧化钠片碱0.2～0.3份、聚天冬氨酸2～4份、氨基三甲叉膦酸0.2～0.4份、交联累托石30～45份、聚合氯化铝25～45份、壳聚糖10～25份、去离子水15～25份。
其中，所述交联累托石为铝交联累托石。
优选地，所述多功能污水处理剂还包括过硫酸钠8～12重量份。
优选地，所述多功能污水处理剂还包括肉桂醛2～6重量份。
一种多功能污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，打开容器，加入去离子水；
B、将交联累托石、聚合氯化铝、壳聚糖、海泡石粉、膨润土加入容器中，搅拌10～15分钟；
C、将过淀粉黄原酸酯、聚天冬氨酸、氨基三甲叉膦酸加入搅拌机内搅拌10～15分钟；
D、缓慢投入原料氢氧化钠片碱，控制反应温度小于60℃，搅拌10～15分钟；制得多功能污水处理剂。
优选地，所述步骤B具体为：将淀粉黄原酸酯、聚天冬氨酸、氨基三甲叉膦酸加入搅拌机内搅拌10～15分钟；进一步加入过硫酸钠，继续搅拌3～5分钟。
优选地，所述步骤B具体为：将淀粉黄原酸酯、聚天冬氨酸、氨基三甲叉膦酸加入搅拌机内搅拌10～15分钟；进一步加入肉桂醛，继续搅拌3～5分钟。
海泡石粉是纯天然、无毒、无味、无石棉、无放射性元素的一种水合镁硅酸盐粘土矿物，具有非金属矿物中最大的比表面积(最高可达900m2/g)和独特的内容孔道结构，是吸附能力最强的粘土矿物。
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。
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。
聚天冬氨酸(PASP)属于聚氨基酸中的一类。聚天冬氨酸因其结构主链上的肽键易受微生物、真菌等作用而断裂，最终降解产物是对环境无害的氨、二氧化碳和水。因此，聚天冬氨酸是生物降解性好的、环境友好型化学品。聚天冬氨酸(PASP)为水溶性聚合物，是一种新型绿色水处理剂，具有无磷、无毒、无公害和可完全生物降解的特性。对离子有极强的螯合能力，具有缓蚀与阻垢双重功效，对碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、磷酸钙等成垢盐类具有良好的阻垢效果，对碳酸钙的阻垢率可达100％。PASP可替代含磷的水处理剂，以避免水体的富营养化和排放二次污染；作为水处理剂，它的主要作用是阻垢和/或分散，兼有缓蚀作用；作为阻垢剂，特别适合于抑制冷却水、锅炉水及反渗透处理中的碳酸钙垢、硫酸钙垢、硫酸钡垢和磷酸钙垢的形成。对碳酸钙的阻垢率可达100％。
氨基三亚甲基膦酸(ATMP)具有良好的螯合、低限抑制及晶格畸变作用。可阻止水中成垢盐类形成水垢，特别是碳酸钙垢的形成。ATMP在水中化学性质稳定，不易水解。在水中浓度较高时，有良好的缓蚀效果。ATMP在200℃以下具有优良的阻止碳酸盐垢的作用，其稳定性好，并能与多种金属离子形成稳定的络合物，当投加剂量超过40ppm时，还具有很好的缓蚀性能；用于工业水处理，是一种高效稳定剂，具有良好的螯合、低限抑制、晶格畸变等作用。
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。
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。
壳聚糖(Chitosan，CTS)是甲壳素经脱乙酰化处理而β-1，4糖苷键连接而成的直链高分子多糖化合物，其来源广泛、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。
本发明将交联累托石和聚合氯化铝、壳聚糖复合使用处理废水，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。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的多功能污水处理剂，通过上述原料复配，发挥协同作用，能够捕获水体中的多种金属离子，同时还具有显著的缓蚀阻垢功效，可有效减少系统的结垢与腐蚀，降低生产成本；
(2)本发明适用于城市污水、含油污水、印染废水、造纸废水、化工等领域，处理污染物范围广，效果良好，成本低，性能稳定，沉淀效果好，出水水质好，处理成本低；污水中加入该药剂后，悬浮物立刻絮凝，沉淀快速，除悬浮物率能够达到90％以上；处理后的污水能够达到排放标准，絮团强度高，疏水性能好。
(3)本发明纯度高、无杂质、无粉尘，水溶液清澈透明，无毒性，对操作工人无影响，处理后水无二次污染等问题。
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。
一种多功能污水处理剂，所述多功能污水处理剂包括以下重量份的原料：海泡石粉10份、膨润土40份、淀粉黄原酸酯30份、氢氧化钠片碱0.5份、聚天冬氨酸1份、氨基三甲叉膦酸0.5份、交联累托石25份、聚合氯化铝50份、壳聚糖5份、去离子水30份。
一种多功能污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，打开容器，加入去离子水；
B、将交联累托石、聚合氯化铝、壳聚糖、海泡石粉、膨润土加入容器中，搅拌10～15分钟；
C、将过淀粉黄原酸酯、聚天冬氨酸、氨基三甲叉膦酸加入搅拌机内搅拌10分钟；
D、缓慢投入原料氢氧化钠片碱，控制反应温度小于60℃，搅拌10分钟；制得多功能污水处理剂。
实施例2。
一种多功能污水处理剂，所述多功能污水处理剂包括以下重量份的原料：海泡石粉20份、膨润土30份、淀粉黄原酸酯40份、氢氧化钠片碱0.1份、聚天冬氨酸5份、氨基三甲叉膦酸0.1份、交联累托石50份、聚合氯化铝20份、壳聚糖30份、去离子水10份。
一种多功能污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，打开容器，加入去离子水；
B、将交联累托石、聚合氯化铝、壳聚糖、海泡石粉、膨润土加入容器中，搅拌12分钟；
C、将过淀粉黄原酸酯、聚天冬氨酸、氨基三甲叉膦酸加入搅拌机内搅拌12分钟；
D、缓慢投入原料氢氧化钠片碱，控制反应温度小于60℃，搅拌12分钟：制得多功能污水处理剂。
实施例3。
一种多功能污水处理剂，所述多功能污水处理剂包括以下重量份的原料：海泡石粉15份、膨润土35份、淀粉黄原酸酯30份、氢氧化钠片碱0.1份、聚天冬氨酸3份、氨基三甲叉膦酸0.3份、过硫酸钠8份、交联累托石25份、聚合氯化铝35份、壳聚糖20份、去离子水20份。
一种多功能污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，打开容器，加入去离子水；
B、将交联累托石、聚合氯化铝、壳聚糖、海泡石粉、膨润土加入容器中，搅拌15分钟；
C、将过淀粉黄原酸酯、聚天冬氨酸、氨基三甲叉膦酸加入搅拌机内搅拌15分钟；
D、缓慢投入原料氢氧化钠片碱，控制反应温度小于60℃，搅拌15分钟；制得多功能污水处理剂。
实施例4。
一种多功能污水处理剂，所述多功能污水处理剂包括以下重量份的原料：海泡石粉12份、膨润土33份、淀粉黄原酸酯37份、氢氧化钠片碱0.2份、聚天冬氨酸4份、氨基三甲叉膦酸0.2份、过硫酸钠12份、肉桂醛2份、交联累托石45份、聚合氯化铝25份、壳聚糖10份、去离子水15份。所述交联累托石为铝交联累托石。
一种多功能污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，打开容器，加入去离子水；
B、将交联累托石、聚合氯化铝、壳聚糖、海泡石粉、膨润土加入容器中，搅拌15分钟；进一步加入过硫酸钠、肉桂醛，继续搅拌5分钟。
C、将过淀粉黄原酸酯、聚天冬氨酸、氨基三甲叉膦酸加入搅拌机内搅拌13分钟；
D、缓慢投入原料氢氧化钠片碱，控制反应温度小于60℃，搅拌14分钟；制得多功能污水处理剂。
实施例5。
一种多功能污水处理剂，所述多功能污水处理剂包括以下重量份的原料：海泡石粉18份、膨润土36份、淀粉黄原酸酯32份、氢氧化钠片碱0.3份、聚天冬氨酸2份、氨基三甲叉膦酸0.4份、肉桂醛6份、交联累托石30份、聚合氯化铝45份、壳聚糖25份、去离子水25份。所述交联累托石为铝交联累托石。
一种多功能污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，打开容器，加入去离子水；
B、将交联累托石、聚合氯化铝、壳聚糖、海泡石粉、膨润土加入容器中，搅拌10～15分钟；进一步加入肉桂醛，继续搅拌3～5分钟；
C、将过淀粉黄原酸酯、聚天冬氨酸、氨基三甲叉膦酸加入搅拌机内搅拌10～15分钟；
D、缓慢投入原料氢氧化钠片碱，控制反应温度小于60℃，搅拌10～15分钟；制得多功能污水处理剂。
应用实施例1～5制备的多功能污水处理剂进行某采油厂污水处理，处理效果如下，单位(mg/L)：
项目 投入 SS COD 油 pH
采油厂污水水样 / 156 915 363 7.8
实施例1 100 13 51 4.6 7.2
实施例2 100 17 59 5.3 7.1
实施例3 100 20 55 4.5 7.3
实施例4 100 15 62 3.8 7.0
实施例5 100 19 60 5.5 7.1
应用实施例1～5制备的多功能污水处理剂进行某农药化工厂污水处理，处理效果如下，单位(mg/L)：
项目 投入量 COD BOD 氰化物 氨氮 pH
某农药化工厂污水水样 / 1600 700 2.9 18 7.1
实施例1 100 63 25 0.42 12 6.9
实施例2 100 67 22 0.39 11 6.6
实施例3 100 66 23 0.40 12 6.8
实施例4 100 71 26 0.37 13 6.9
实施例5 100 70 20 0.40 12 7.0
应用实施例1～5制备的多功能污水处理剂进行生活污水处理，处理效果如下，单位(mg/L)：
项目 投入量 COD BOD SS 总磷 pH
生活污水水样 / 1000 400 350 2.56 7.6
实施例1 100 50 26 15 0.32 7.1
实施例2 100 61 28 20 0.34 6.9
实施例3 100 56 23 18 0.32 7.0
实施例4 100 53 25 23 0.33 6.8
实施例5 100 60 20 19 0.29 6.9
应用实施例1～5制备的多功能污水处理剂进行重金属废水处理，处理效果如下，单位(mg/L)：
项目 投入量 COD SS 总锌 总铜 pH
重金属废水水样 / 282 180 70 50 5.7
实施例1 100 38 15 1.2 0.45 6.8
实施例2 100 45 20 1.3 0.44 6.9
实施例3 100 40 17 1.5 0.41 7.0
实施例4 100 43 15 1.9 0.43 6.8
实施例5 100 41 12 1.6 0.39 7.1
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 (10)

1.一种多功能污水处理剂，其特征在于，所述多功能污水处理剂包括以下重量份的原料：海泡石粉10～20份、膨润土30～40份、淀粉黄原酸酯30～40份、氢氧化钠片碱0.1～0.5份、聚天冬氨酸1～5份、氨基三甲叉膦酸0.1～0.5份、交联累托石25～50份、聚合氯化铝20～50份、壳聚糖5～30份、去离子水10～30份。
2.根据权利要求1所述的多功能污水处理剂，其特征在于，所述多功能污水处理剂包括以下重量份的原料：海泡石粉10～15份、膨润土35～40份、淀粉黄原酸酯30～35份、氢氧化钠片碱0.1～0.5份、聚天冬氨酸1～3份、氨基三甲叉膦酸0.1～0.3份、交联累托石25～35份、聚合氯化铝35～50份、壳聚糖5～20份、去离子水10～20份。
3.根据权利要求1所述的多功能污水处理剂，其特征在于，所述多功能污水处理剂包括以下重量份的原料：海泡石粉15～20份、膨润土30～35份、淀粉黄原酸酯35～40份、氢氧化钠片碱0.1～0.5份、聚天冬氨酸3～5份、氨基三甲叉膦酸0.3～0.5份、交联累托石35～50份、聚合氯化铝20～35份、壳聚糖20～30份、去离子水20～30份。
4.根据权利要求1所述的多功能污水处理剂，其特征在于，所述多功能污水处理剂包括以下重量份的原料：海泡石粉12～18份、膨润土33～36份、淀粉黄原酸酯32～37份、氢氧化钠片碱0.2～0.3份、聚天冬氨酸2～4份、氨基三甲叉膦酸0.2～0.4份、交联累托石30～45份、聚合氯化铝25～45份、壳聚糖10～25份、去离子水15～25份。
5.根据权利要求1所述的多功能污水处理剂，其特征在于，所述交联累托石为铝交联累托石。
6.根据权利要求1所述的多功能污水处理剂，其特征在于，所述多功能污水处理剂还包括过硫酸钠8～12重量份。
7.根据权利要求1所述的多功能污水处理剂，其特征在于，所述多功能污水处理剂还包括肉桂醛2～6重量份。
8.一种权利要求1至7任意一项所述的多功能污水处理剂的制备方法，其特征在于，所述制备步骤如下：
A、按照重量份量取原料，打开容器，加入去离子水；
B、将交联累托石、聚合氯化铝、壳聚糖、海泡石粉、膨润土加入容器中，搅拌10～15分钟；
C、将淀粉黄原酸酯、聚天冬氨酸、氨基三甲叉膦酸加入搅拌机内搅拌10～15分钟；
D、缓慢投入原料氢氧化钠片碱，控制反应温度小于60℃，搅拌10～15分钟；制得多功能污水处理剂。
9.根据权利要求8所述的多功能污水处理剂的制备方法，其特征在于，所述步骤B具体为：将淀粉黄原酸酯、聚天冬氨酸、氨基三甲叉膦酸加入搅拌机内搅拌10～15分钟；进一步加入过硫酸钠，继续搅拌3～5分钟。
10.根据权利要求8所述的多功能污水处理剂的制备方法，其特征在于，所述步骤B具体为：将淀粉黄原酸酯、聚天冬氨酸、氨基三甲叉膦酸加入搅拌机内搅拌10～15分钟；进一步加入肉桂醛，继续搅拌3～5分钟。
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