CN103864177A - 一种含油废水处理剂及其制备方法 - Google Patents
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- Water Treatment By Sorption (AREA)
Abstract
本发明属于污水处理剂技术领域，尤其涉及一种含油废水处理剂及其制备方法；所述含油废水处理剂包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺35~45份、聚合氯化铝15~25份、膨胀石墨12~18份、沸石矿物15-20份、水解型单宁20~30份、有机酸3~5份、TiO2 5~10份、壳聚糖-石墨烯复合材料3~5份；本发明的含油废水处理剂处理效果良好，降低生产成本；纯度高，无毒性，对操作工人无影响，处理后无二次污染等问题；制备方法简单，容易推广。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种含油废水处理剂及其制备方法。
背景技术
随着社会的发展，油类逐渐侵入到水体，形成含油废水；含油废水来源广，主要来源于工业生产和人类生活。含油废水种类复杂，来源十分广泛，比如以轻碳氢化合物、重碳氢化合物、燃油、焦油、润滑油、脂肪为主要成分的含油废水来自石油开采、石油化工、钢铁、焦化以及机械工业，而以动植物油脂、蜡脂、磷脂和皂类为主要成分的含油废水来自粮油加工、肉类加工、食品与化妆品等轻工业以及餐饮业和居民生活。工业含油废水的量大，而且成分复杂，比如石油开采以及油品的加工、提炼和运输，机械制造中的轧钢水、冷却润滑液等，运输工业中的机车废水、铁路的洗油罐废水等。生活含油废水主要来源于食堂、饭店，相比如工业含油废水，量比较少。据有关资料表明，全世界每年至少有500~1000万吨油类物质通过各种途径进入水体，不仅造成了水资源的污染、油资源的浪费，油类污染物对环境生态和人体健康的危害也已引起人们极大的关注。
对于含油废水的处理，首先应考虑尽量回收其中的油，以便重复或循环使用，然后再根据其来源及油污的状态、成分，采取适当的处理方法，使之达到国家排放标准。
现有的含油废水处理产品或者方法存在处理成本较高、见效慢的缺点，且处理效果有待提高。
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、见效快且效果稳定的含油废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。
一种含油废水处理剂，它包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺35~45份、聚合氯化铝15~25份、膨胀石墨12~18份、沸石矿物15-20份、水解型单宁20~30份、有机酸3~5份、TiO2 5~10份、壳聚糖-石墨烯复合材料3~5份。
优选地，它包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺35~40份、聚合氯化铝20~25份、膨胀石墨12~15份、沸石矿物15-18份、水解型单宁25~30份、有机酸3~5份、TiO2 5~8份、壳聚糖-石墨烯复合材料3~5份。
优选地，它包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺40~45份、聚合氯化铝15~20份、膨胀石墨15~18份、沸石矿物18-20份、水解型单宁20~25份、有机酸3~5份、TiO2 8~10份、壳聚糖-石墨烯复合材料3~5份。
更优选地，它包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺40份、聚合氯化铝20份、膨胀石墨15份、沸石矿物18份、水解型单宁25份、有机酸4份、TiO2 8份、壳聚糖-石墨烯复合材料4份。
聚丙烯酰胺是一种高分子絮凝剂，外观为无色透明胶体，失水后为白色无规则的粉末；溶于水，几乎不溶于有机溶剂；易于与水中固体颗粒结合，产生吸附架桥作用和电中和作用，使颗粒相互絮凝沉降，达到净化的目的。为使其充分发挥絮凝作用，必须使聚丙烯酰胺分子链张开，使酰胺基充分暴露，便于与颗粒结合，其做法是加碱使酰胺基水解为羧酸基(COONa)，借助后者所带正电荷之间的排斥力，使蜷曲的分子链伸张。聚丙烯酰胺水解反应进行的程度取决于加碱量，水解反应时溶液的浓度、水解反应的时间、水解温度等因素，聚丙烯酰胺25~45份、氢氧化钠5~15份之间的配比，使聚丙烯酰胺的水解进行越迅速、越完全，则絮凝效果越好。
聚合氯化铝是一种无机高分子混凝剂，又被简称为聚铝（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。
本发明使用无机絮凝剂聚合氯化铝铝(PAC)加阳离子型有机絮凝剂聚丙烯酰胺(CPAM)复合投用的工艺，可以有效的处理含油废水，使出水中的COD和废油含量下降80%以上。
膨胀石墨是由天然鳞片石墨经插层、水洗、干燥、高温膨化而得到的一种疏松多孔的蠕虫状物质。由于有发达的网络状孔型结构、高的比表面积、高的表面活性和非极性，同时孔系结构中主要以大中孔为主，因此，膨胀石墨具有疏水亲油性，可在水中进行选择性吸附，无论对单纯油品、水上漂浮油品还是水中低含量乳化状态的油都有极好的吸附性能，特别对水中重油具有超大的吸附量。
沸石矿物是一种含水的碱金属或碱土金属的铝硅酸矿物，具有由硅（铝）氧四面体构成的三维骨架，骨架中有各种大小不同的空穴和通道，这些空穴和通道起到过滤器和分子筛的作用，可以选择性地吸附或过滤废水中的有机物或无机物，因此用于处理含油废水具有较好的效果。
水解单宁是单宁水解出来的产物，由棓酸，或是棓酸衍生的酚羧酸与多元醇组成的酯在酸、碱和酶的作用下产生的多元醇和酚羧酸。本发明中，水解型单宁是多元酚酸与多元醇进行酯结合而成的化合物，是通过酸或碱、酶等水解的单宁。水解型单宁具有消减污泥及杀菌作用，对活性污泥产生的蛋白质为主成分的聚合物表现出收敛作用，水解型单宁中含有的多酚酸与该聚合物牢固结合而使其改性，且好氧性的细菌和菌类所必需的氧气的移动速度提高，因此与以往相比，活性污泥中的自氧化能力增强，产生的污泥量大大减少，特别适用于处理含有的油脂的废水中。将有机酸与水解型单宁混合，可防止发生腐坏，同时，尤其通过混合有机酸，还可以抑制在低温下保存时盐的生成。有机酸可为苹果酸或者醋酸。
光催化氧化降解法是处理含油废水的高级氧化技术，半导体催化氧化法具有很强的氧化能力，TiO2是一种价廉、稳定性好、催化活性高的常用光催化剂。优选地采用空心玻璃球负载TiO2清除水面漂浮的油层，去除率可达90%以上，且无二次污点。
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。
进一步地，所述含油废水处理剂还包括脂肪酶促进剂2~5重量份。
其中，所述脂肪酶促进剂由脂肪酶、表面活性剂和金属离子组成；脂肪酶、表面活性剂和金属离子的用量比为65:25:10。
其中，所述表面活性剂为苯扎溴铵、氯化苯甲烃铵中的一种或者两种的混合物，金属离子为二价铜离子。
脂肪酶促进剂中，通过表面活性剂的作用增强油类污染物在水中的分散、乳化和增溶效果，提高氧在水中的传质速率；通过微量脂肪酶和金属离子与表面活性剂按照65:25:10的协同作用，促进了废水中微生物的活性，诱导微生物加快水解酶的分泌，从而强化微生物吸附、水解和氧化分解油类污染物的能力，提高废水处理效率和泥水分离效率，对含油废水处理效果显著，不产生污泥膨胀，降低了含油废水处理的运行成本。
一种含油废水处理剂的制备方法，它包括以下制备步骤：
A、按照重量份称取原料，打开容器，加入壳聚糖-石墨烯复合材料，超声波震动10~20分钟；
B、将聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、膨胀石墨、沸石矿物、水解型单宁、有机酸加入容器中，每种原料添加均间隔3~5分钟，边添加边搅拌；
C、将剩余的原料加入容器中，搅拌10~15分钟，制得含油废水处理剂。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明的含油废水处理剂，通过上述原料复配，发挥协同作用，能够有效降低含油废水中的COD、BOD、SS、石油类、硫化物、Cl-，处理效果良好；
（2）本发明的含油废水处理剂处理效果良好，效果稳定，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，除悬浮物率高；处理后的水能够达到排放标准；
（3）本发明的含油废水处理剂纯度高，无毒性，对操作工人无影响，处理后无二次污染等问题；
（4）本发明的含油废水处理剂的制备方法简单，容易推广。
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。
一种含油废水处理剂，它包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺35份、聚合氯化铝25份、膨胀石墨12份、沸石矿物20份、水解型单宁20份、有机酸5份、空心玻璃球负载TiO2 5份、壳聚糖-石墨烯复合材料3份。有机酸为苹果酸。
一种含油废水处理剂的制备方法，它包括以下制备步骤：
A、按照重量份称取原料，打开容器，加入壳聚糖-石墨烯复合材料，超声波震动10分钟；
B、将聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、膨胀石墨、沸石矿物、水解型单宁、有机酸加入容器中，每种原料添加均间隔3分钟，边添加边搅拌；
C、将剩余的原料加入容器中，搅拌15分钟，制得含油废水处理剂。
实施例2。
一种含油废水处理剂，它包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺45份、聚合氯化铝15份、膨胀石墨18份、沸石矿物15份、水解型单宁30份、有机酸3份、TiO2 10份、壳聚糖-石墨烯复合材料5份。有机酸为醋酸。
一种含油废水处理剂的制备方法，它包括以下制备步骤：
A、按照重量份称取原料，打开容器，加入壳聚糖-石墨烯复合材料，超声波震动12分钟；
B、将聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、膨胀石墨、沸石矿物、水解型单宁、有机酸加入容器中，每种原料添加均间隔4分钟，边添加边搅拌；
C、将剩余的原料加入容器中，搅拌12分钟，制得含油废水处理剂。
实施例3。
一种含油废水处理剂，它包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺37份、聚合氯化铝22份、膨胀石墨13份、沸石矿物17份、水解型单宁28份、有机酸4份、TiO2 6份、壳聚糖-石墨烯复合材料4份、脂肪酶促进剂3份。脂肪酶促进剂由脂肪酶、表面活性剂和金属离子组成；脂肪酶、表面活性剂和金属离子的用量比为65:25:10；所述表面活性剂为苯扎溴铵、氯化苯甲烃铵中的混合物，金属离子为二价铜离子。有机酸为苹果酸或者醋酸。
一种含油废水处理剂的制备方法，它包括以下制备步骤：
A、按照重量份称取原料，打开容器，加入壳聚糖-石墨烯复合材料，超声波震动15分钟；
B、将聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、膨胀石墨、沸石矿物、水解型单宁、有机酸加入容器中，每种原料添加均间隔4分钟，边添加边搅拌；
C、将剩余的原料加入容器中，搅拌14分钟，制得含油废水处理剂。
实施例4。
一种含油废水处理剂，它包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺42份、聚合氯化铝18份、膨胀石墨17份、沸石矿物19份、水解型单宁23份、有机酸4份、TiO2 9份、壳聚糖-石墨烯复合材料4份、脂肪酶促进剂4份；脂肪酶促进剂由脂肪酶、表面活性剂和金属离子组成；脂肪酶、表面活性剂和金属离子的用量比为65:25:10；所述表面活性剂为苯扎溴铵，金属离子为二价铜离子。有机酸为苹果酸或者醋酸。
一种含油废水处理剂的制备方法，它包括以下制备步骤：
A、按照重量份称取原料，打开容器，加入壳聚糖-石墨烯复合材料，超声波震动17分钟；
B、将聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、膨胀石墨、沸石矿物、水解型单宁、有机酸加入容器中，每种原料添加均间隔5分钟，边添加边搅拌；
C、将剩余的原料加入容器中，搅拌10分钟，制得含油废水处理剂。
实施例5。
一种含油废水处理剂，它包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺40份、聚合氯化铝20份、膨胀石墨15份、沸石矿物18份、水解型单宁25份、有机酸4份、TiO2 8份、壳聚糖-石墨烯复合材料4份。有机酸为苹果酸或者醋酸。
一种含油废水处理剂的制备方法，它包括以下制备步骤：
A、按照重量份称取原料，打开容器，加入壳聚糖-石墨烯复合材料，超声波震动20分钟；
B、将聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、膨胀石墨、沸石矿物、水解型单宁、有机酸加入容器中，每种原料添加均间隔5分钟，边添加边搅拌；
C、将剩余的原料加入容器中，搅拌13分钟，制得含油废水处理剂。
应用实施例1~5制备的含油废水处理剂进行含油废水处理，处理效果如下，单位（mg/L）：
| 项目 | 投入量 | COD | SS | 石油类 | 硫化物 | BOD | pH | Cl- |
| 含油废水水样 | / | 489 | 70 | 48.7 | 30 | 60 | 9 | 1500 |
| 实施例1 | 10 | 20 | 15 | 1.2 | 未检出 | 15 | 7 | 289 |
| 实施例2 | 10 | 18 | 17 | 1.5 | 未检出 | 19 | 7.5 | 290 |
| 实施例3 | 10 | 22 | 16 | 1.0 | 未检出 | 17 | 6.5 | 300 |
| 实施例4 | 10 | 15 | 18 | 1.7 | 未检出 | 37 | 7 | 295 |
| 实施例5 | 10 | 17 | 18 | 0.9 | 未检出 | 39 | 7.2 | 305 |
从上表可知，本发明的含油废水处理剂能够大大降低含油废水中的COD、BOD、SS、石油类、硫化物、Cl-，处理效果良好。
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 (8)
1.一种含油废水处理剂，其特征在于，它包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺35~45份、聚合氯化铝15~25份、膨胀石墨12~18份、沸石矿物15-20份、水解型单宁20~30份、有机酸3~5份、TiO2 5~10份、壳聚糖-石墨烯复合材料3~5份。
2.根据权利要求1所述的含油废水处理剂，其特征在于，它包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺35~40份、聚合氯化铝20~25份、膨胀石墨12~15份、沸石矿物15-18份、水解型单宁25~30份、有机酸3~5份、TiO2 5~8份、壳聚糖-石墨烯复合材料3~5份。
3.根据权利要求1所述的含油废水处理剂，其特征在于，它包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺40~45份、聚合氯化铝15~20份、膨胀石墨15~18份、沸石矿物18-20份、水解型单宁20~25份、有机酸3~5份、TiO2 8~10份、壳聚糖-石墨烯复合材料3~5份。
4.根据权利要求1所述的含油废水处理剂，其特征在于，它包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺40份、聚合氯化铝20份、膨胀石墨15份、沸石矿物18份、水解型单宁25份、有机酸4份、TiO2 8份、壳聚糖-石墨烯复合材料4份。
5.根据权利要求1所述的含油废水处理剂，其特征在于，所述含油废水处理剂还包括脂肪酶促进剂2~5重量份。
6.根据权利要求1所述的含油废水处理剂，其特征在于，所述脂肪酶促进剂由脂肪酶、表面活性剂和金属离子组成；脂肪酶、表面活性剂和金属离子的用量比为65:25:10。
7.根据权利要求6所述的含油废水处理剂，其特征在于，所述表面活性剂为苯扎溴铵、氯化苯甲烃铵中的一种或者两种的混合物，金属离子为二价铜离子。
8.根据权利要求1~7任意一项所述的含油废水处理剂的制备方法，其特征在于，它包括以下制备步骤：
A、按照重量份称取原料，打开容器，加入壳聚糖-石墨烯复合材料，超声波震动10~20分钟；
B、将聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、膨胀石墨、沸石矿物、水解型单宁、有机酸加入容器中，每种原料添加均间隔3~5分钟，边添加边搅拌；
C、将剩余的原料加入容器中，搅拌10~15分钟，制得含油废水处理剂。
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