CN104310552A - 用于废水处理的絮凝剂及采用絮凝剂的废水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于废水处理的絮凝剂及采用絮凝剂的废水处理方法。其中，该废水处理方法包括步骤：对废水进行预处理；调节预处理后废水的酸碱度至pH为7～10，在废水中加入50～200mg/L阳离子淀粉-聚合氯化铝铁的复合絮凝剂，搅拌15～30分钟后，在温度为30～50℃时静置沉淀40～120分钟；其中，将质量比为1∶1～1∶2的聚合氯化铝铁和阳离子淀粉混合后，加入适量蒸馏水，加热15～30分钟得到阳离子淀粉-聚合氯化铝铁的复合絮凝剂。本发明具有较好的絮凝效果，起到高效、快速处理废水的目的。

Description

用于废水处理的絮凝剂及采用絮凝剂的废水处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术，尤其是涉及一种用于废水处理的絮凝剂，以及采用絮凝沉淀的废水处理方法。
背景技术
随着我国经济的持续快速发展和城市规模的不断扩大，工业废水和城市生活污水的排量逐年递增，污水的处理与净化问题，变的越来越重要，如果处理不好，将成为制约我国经济发展和人民饮水安全的重大问题。随着环保政策的强化以及人们环保意识的增强，工业废水和城市生活污水在排放之前，必须经过严格处理，以除去水中的悬浮物、杂质、粒子等，达到相关国家环保标准以后方能排放。工业废水的处理方法很多，有离子交换法、生化法、化学氧化法、吸附法、絮凝沉淀法和电渗析法等，而絮凝沉淀法因反应快，沉降时间短，处理效果好，操作简单而被国内外广泛采用，是目前成本较低、应用较广的工业废水处理方法。
絮凝剂，又称沉降剂，是用来使混合溶液体系中的溶质、悬浮物颗粒或者胶体絮凝凝聚产生絮状沉淀的物质。絮凝反应是较为复杂的物理、化学过程，其絮凝机理尚未完全成熟。目前较为统一的认识是絮凝剂作用机理是絮凝和凝聚两种作用过程的统一体。水处理絮凝过程就是向待处理水体系中加入絮凝剂，使水相中悬浮物颗粒体系在絮凝剂促进下，相互碰撞、脱稳进而凝聚成一定粒径的微粒，脱稳的微粒由于进一步碰撞、网捕卷扫、化学接触、共同沉淀等作用而聚集成矾花。在聚集过程中矾花互相碰撞，聚集物颗粒越来越大，最终依靠重力作用而沉降于水体底部，从而达到水体净化的目的。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种安全无毒、可有效净化污水的高效废水处理絮凝剂，以及利用该絮凝剂采用絮凝沉淀的废水处理方法。
本发明采用如下技术方案实现：一种采用絮凝剂的废水处理方法，其括步骤：对废水进行预处理；调节预处理后废水的酸碱度至pH为7～10，在废水中加入50～200mg/L阳离子淀粉-聚合氯化铝铁的复合絮凝剂，搅拌15～30分钟后，在温度为30～50℃时静置沉淀40～120分钟；其中，将质量比为1：1～1:2的聚合氯化铝铁和阳离子淀粉混合后，加入适量蒸馏水，加热15～30分钟得到阳离子淀粉-聚合氯化铝铁的复合絮凝剂。
其中，将预处理后的废水调节其pH＝9，往废水中加入复合絮凝剂投加量为100mg/L，絮凝温度为35℃，静置沉淀时间为60分钟。
一种用于废水处理的絮凝剂，该絮凝剂通过如下方法制备而得：将适量的淀粉、氢氧化钠溶液搅拌均匀，加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵晶体，滴入甲醇，加热至70～80℃反应3～5小时，冷却至室温得到粗处理后的阳离子淀粉，将粗处理后的阳离子淀粉在含有醋酸的乙醇溶液中浸泡，抽滤、真空干燥处理后，得到最终所需的阳离子淀粉；将质量比为1：1～1:2的聚合氯化铝铁和阳离子淀粉混合后，加入适量蒸馏水，加热15～30分钟得到阳离子淀粉-聚合氯化铝铁复合絮凝剂。
其中，聚合氯化铝铁和阳离子淀粉的质量比为1:1.65。
其中，该2,3-环氧丙基三甲基氯化铵由以下方法制备：将三甲胺盐酸盐用蒸馏水溶解后冷却至5～15℃，以三甲胺水溶液调节其pH值，添加适量的季铵盐作为相转移催化剂，滴加环氧氯丙烷，反应1.5～3小时后，升温至60～70℃继续反应3～5小时，得到无色透明溶液，将该溶液蒸发浓缩至有晶体析出，过滤出晶体，将晶体用乙醚洗涤数次，然后以水为溶剂重结晶得到2,3-环氧丙基三甲基氯化铵。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明采用阳离子淀粉与聚合氯化铝铁复合而成的有机-无机复合絮凝剂，它具有阳离子特性，电荷密度较强，加强了复合絮凝剂的电中和能力，又使其具有长链网状大分子的架桥网捕作用，能去除微小颗粒，具有较好的絮凝效果，起到高效、快速处理废水的目的。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围不仅仅局限于实施例。
本发明提出一种用于废水处理的絮凝剂，采用阳离子淀粉与聚合氯化铝铁(PAFC)复合而成的有机-无机复合絮凝剂，它具有阳离子特性，电荷密度较强，加强了复合絮凝剂的电中和能力，又使其具有长链网状大分子的架桥网捕作用，能去除微小颗粒，具有较好的絮凝效果。具体来说，该絮凝剂的制备方法如下：
首先，制备2,3-环氧丙基三甲基氯化铵。称取一定量三甲胺盐酸盐(别名/化学名:盐酸三甲胺、盐酸氨基三甲烷)固体，用蒸馏水溶解后冷却至5～15℃，以三甲胺水溶液调节其pH值，添加适量的季铵盐作为相转移催化剂，滴加环氧氯丙烷，反应1.5～3小时后，升温至60～70℃继续反应3～5小时，得到无色透明溶液，将该溶液蒸发浓缩，有大量晶体析出，过滤，用乙醚洗涤数次，然后以水为溶剂重结晶得白色固体样品，即2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(中文别名：氯化缩水甘油三甲基铵)的晶体。
其次，制备阳离子淀粉。将适量的淀粉、氢氧化钠溶液(0.1mol/L)搅拌均匀，然后加入10g的2,3-环氧丙基三甲基氯化铵晶体，滴入4ml的甲醇，加热至70～80℃反应3～5小时，冷却至室温得到粗处理后的阳离子淀粉；然后将粗处理后的阳离子淀粉在含有醋酸的乙醇溶液中浸泡，抽滤、真空干燥处理后，得到最终所需的阳离子淀粉。
最后，制备复合絮凝剂。将质量比为1：1～1:2的聚合氯化铝铁和阳离子淀粉混合后，加入适量蒸馏水，加热15～30分钟得到阳离子淀粉-聚合氯化铝铁复合絮凝剂。其中，实验表明，聚合氯化铝铁和阳离子淀粉的最佳质量比为1:1.65。
利用上述制备的阳离子淀粉-聚合氯化铝铁复合絮凝剂对废水进行絮凝沉淀处理，包括如下步骤：
首先，对废水进行预处理。废水预处理的方法很多，现有技术文献中也有诸多处理方法、工艺等的描述。比如，往废水中加入适量的催化剂Fe3O4、双氧水后，加入稀硫酸调节pH＝5，过滤即可。
其次，调节预处理后废水的pH值至pH＝7～10，然后在废水中加入前述复合絮凝剂搅拌15～30分钟后，在温度为30～50℃时静置沉淀40～120分钟即可。其中，复合絮凝剂的投入量为50～200mg/L。
实施例1
将预处理后的废水调节其pH＝10，往废水中加入复合絮凝剂投加量为200mg/L，絮凝温度为30℃，静置沉淀时间为40分钟。测得絮凝处理后废水中的挥发酚、氨氮、化学需氧量(COD)的去除率分别为61.5％、51.7％及32.1％。
实施例2
将预处理后的废水调节其pH＝7，往废水中加入复合絮凝剂投加量为100mg/L，絮凝温度为50℃，静置沉淀时间为90分钟。测得絮凝处理后废水中的挥发酚、氨氮、化学需氧量(COD)的去除率分别为72.1％、49.4％及39.7％。
实施例3
将预处理后的废水调节其pH＝8，往废水中加入复合絮凝剂投加量为150mg/L，絮凝温度为45℃，静置沉淀时间为120分钟。测得絮凝处理后废水中的挥发酚、氨氮、化学需氧量(COD)的去除率分别为82.5％、63.6％及52.5％。
实施例4
将预处理后的废水调节其pH＝9，往废水中加入复合絮凝剂投加量为100mg/L，絮凝温度为35℃，静置沉淀时间为60分钟。测得絮凝处理后废水中的挥发酚、氨氮、化学需氧量(COD)的去除率分别89.3％、78.8％、63.2％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种采用絮凝剂的废水处理方法，其特征在于，包括步骤：
对废水进行预处理；
调节预处理后废水的酸碱度至pH为7～10，在废水中加入50～200mg/L阳离子淀粉-聚合氯化铝铁的复合絮凝剂，搅拌15～30分钟后，在温度为30～50℃时静置沉淀40～120分钟；
其中，将质量比为1：1～1:2的聚合氯化铝铁和阳离子淀粉混合后，加入适量蒸馏水，加热15～30分钟得到阳离子淀粉-聚合氯化铝铁的复合絮凝剂。
2.根据权利要求1所述采用絮凝剂的废水处理方法，其特征在于，将预处理后的废水调节其pH＝9，往废水中加入复合絮凝剂投加量为100mg/L，絮凝温度为35℃，静置沉淀时间为60分钟。
3.根据权利要求1或2所述采用絮凝剂的废水处理方法，其特征在于，对废水进行预处理的步骤包括：往废水中加入适量的催化剂Fe3O4、双氧水后，加入稀硫酸调节pH＝5，过滤即可。
4.一种用于废水处理的絮凝剂，其特征在于，该絮凝剂通过如下方法制备而得：
将适量的淀粉、氢氧化钠溶液搅拌均匀，加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵晶体，滴入甲醇，加热至70～80℃反应3～5小时，冷却至室温得到粗处理后的阳离子淀粉，将粗处理后的阳离子淀粉在含有醋酸的乙醇溶液中浸泡，抽滤、真空干燥处理后，得到最终所需的阳离子淀粉；
将质量比为1：1～1:2的聚合氯化铝铁和阳离子淀粉混合后，加入适量蒸馏水，加热15～30分钟得到阳离子淀粉-聚合氯化铝铁复合絮凝剂。
5.根据权利要求4所述用于废水处理的絮凝剂，其特征在于，聚合氯化铝铁和阳离子淀粉的质量比为1:1.65。
6.根据权利要求4或5所述用于废水处理的絮凝剂，其特征在于，该2,3-环氧丙基三甲基氯化铵由以下方法制备：将三甲胺盐酸盐用蒸馏水溶解后冷却至5～15℃，以三甲胺水溶液调节其pH值，添加适量的季铵盐作为相转移催化剂，滴加环氧氯丙烷，反应1.5～3小时后，升温至60～70℃继续反应3～5小时，得到无色透明溶液，将该溶液蒸发浓缩至有晶体析出，过滤出晶体，将晶体用乙醚洗涤数次，然后以水为溶剂重结晶得到2,3-环氧丙基三甲基氯化铵。
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