CN105000646A

CN105000646A - 一种复合铁锌混凝剂的制备方法

Info

Publication number: CN105000646A
Application number: CN201510442830.4A
Authority: CN
Inventors: 刘海龙; 郭雪峰
Original assignee: Shanxi University
Current assignee: Shanxi University
Priority date: 2015-07-24
Filing date: 2015-07-24
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2035-07-24
Also published as: CN105000646B

Abstract

本发明涉及一种用于污水及地表水处理的混凝剂的制备方法，具体涉及一种复合铁锌混凝剂的制备方法。本发明主要解决现有的混凝剂存在成本高、适应性差等问题。本发明一种复合铁锌混凝剂的制备方法，包括如下步骤：(1)按照体积比为1：1～10的比例取铁盐溶液和铝盐溶液混合均匀制成混合溶液，再用碱液调整混合溶液的pH为1.8～2.3；(2)向混合溶液中通入氧化气体，然后微波处理10～60min、陈化12小时以上，制成聚合铁/铝复合胶体；(3)取一定量聚合铁/铝复合胶体加入2～10％的硫酸锌或者氯化锌溶液，再加入2～10％的聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液，即制成复合铁锌混凝剂。本发明具有工艺简单、成本低、混凝效果好等优点。

Description

一种复合铁锌混凝剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于污水及地表水处理的混凝剂的制备方法，具体涉及一种复合铁锌混凝剂的制备方法。

背景技术

水资源短缺和水污染是目前制约社会经济、环境协调发展的重大问题，也是区域发展的重要瓶颈。污水处理及回用是解决水资源短缺和环境污染的有效途径，对节约淡水资源、保护环境、实现可持续发展具有重要意义。

目前污水处理的方法主要分物化法和生物法等。生物法利用微生物活性污泥在水中的生长代谢过程对水中污染物，主要是可生化降解的有机物进行消耗。之后，再利用沉淀分离的方式分离去除水中的活性污泥，实现对水质的净化。尽管近年来生物法几经变迁，人类研究出了很多改进的方法，比如生物膜法、膜生物法等，然而其本质特征都没有明显的改变。生物法在运行费用上是经济的，成本较低，但占地面积大、适应性差、环境影响大。物化法尤其是混凝沉淀法用化学药剂混凝沉淀的方法净化污水，速度快、稳定性强、占地面积小，具有独特的优势。混凝剂的效能是混凝沉淀法的关键所在。

铝盐混凝剂形成的絮凝体沉降速度慢，在低温低浊水混凝处理中易造成“跑矾花”现象；同时在处理含油废水和某些高悬浮物高浓度有机废水时，不能达到理想的处理效果；铝盐混凝剂的使用还会给环境带来溶解铝含量增高等问题。PACl是继明矾、硫酸铝之后混凝性能较好、使用范围较广的一种高分子混凝剂，但仍存在水温适应性弱、残余铝等问题。相应地，铁盐类混凝剂具有混凝能力强、矾花大、沉降快、pH适用范围广的特点。但因生产工艺较复杂、成本较高和在水中的残留色度，尽管已有近30年的发展历史，目前其推广应用范围和市场份额仍无法与PACl抗衡。聚合铁类混凝剂，避免了溶解性铝危害，而且温度适应性强、絮体密实度更好。但在污水处理过程中铁残留和腐蚀等问题依然存在。锌盐作为混凝剂对生活污水有良好的混凝分离效果，但形成其他絮体的能力较弱。有机高分子絮凝剂有较长的分子链，可以在两个或多个颗粒间架桥，加速粒子沉降；其上的大量基团还可起到吸附、电中和等作用。但单独使用有机高分子絮凝剂，在效果、成本等方面和无机高分子混凝剂相比缺乏竞争力；因而更多的利用途径是和无机混凝剂配合使用。

微波处理是近来新型的处理技术，其中包括热效应和非热化学效应。水及其它极性分子能吸收微波能量。在微波提供的微电场中，极性分子的偶极子快速摆动。由于分子的热运动和相邻分子的相互作用，使极性分子的偶极子随外加电场方向的改变而作规则摆动时受到干扰和阻碍，产生了类似摩擦的作用，使杂乱无章运动的分子获得能量，介质的温度也随之升高，同时也促进了其中物质热运动和化学反应的程度。因而微波反应在一段时间成为材料研究中的热点问题。

发明内容

本发明提供一种复合铁锌混凝剂的制备方法，该方法以简单铁、铝盐或含相应成分的矿物浸出液为主要原料，复配有机高分子絮凝剂通过一系列化学合成、微波处理过程，合成用于地表水、生活污水处理的新型混凝剂，使之具备良好的混凝性能，在水处理中发挥重要作用。

本发明的技术方案为：

一种复合铁锌混凝剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照体积比为1：1～10的比例取0.1～0.3mol/L的铁盐溶液和0.1～0.3mol/L的铝盐溶液混合均匀制成混合溶液，再用碱液调整混合溶液的pH为1.8～2.3；

(2)在向步骤(1)的混合溶液中通入氧化气体的情况下微波处理10～60min、陈化12小时以上，制成聚合铁/铝复合胶体，此时呈棕红色透明稳定状态；

(3)取一定量步骤(2)的聚合铁/铝复合胶体加入体积为聚合铁/铝复合胶体体积2～10％的0.1mol/L的硫酸锌或者氯化锌溶液，再加入体积为聚合铁/铝复合胶体体积2～10％的聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液，其中聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液的质量百分数为0.5％，即制成复合铁锌混凝剂。

本发明所述的铁盐溶液为硫酸亚铁溶液或者氯化亚铁溶液，所述的铝盐溶液为硫酸铝溶液或者氯化铝溶液，所述的碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或者碳酸钠溶液。

本发明所述的氧化气体为脱除二氧化碳的空气或氧气。

本发明所述的微波处理时微波频率2450MHz、功率900W。

本发明所述的微波处理30min。

本发明所述的硫酸锌或者氯化锌溶液的加入体积为聚合铁/铝复合胶体体积的5％，聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液的加入体积也为聚合铁/铝复合胶体体积的5％。

本发明在充分研究无机混凝剂和有机高分子絮凝剂混凝作用机理、微波作用原理的基础上，取长补短，优势互补，形成铁锌有机高分子复合混凝剂。与现有技术相比具有以下有益效果：1、本发明在充分研究水处理过程混凝机理和混凝剂生产原理的基础上，采用聚合、氧化、微波处理、陈化和复合等制备工艺，流程合理、简捷，工况稳定。2、混凝效果好，兼具除浊、除藻、除磷、除有机物、除重金属等功能，性能优良。3、混凝过程中矾花形成速度快，所形成的矾花粒度大，密实性好，沉降性能优异，并且铁、锌残余少，腐蚀性低。4、对水体pH影响小，污泥稳定、体积小，适用于污废水处理和地表水。5、工艺流程简单，投资省，原料成本低、制备工序的能耗低，有较好的社会效益和综合经济效益，有利于推广。

具体实施方式

实施例1

0.2mol/L硫酸亚铁溶液、0.2mol/L硫酸铝溶液，按照体积比为1:5的比例混合后，加入适量0.2mol/L的NaOH溶液将其碱化至pH为2.1；取上述混合溶液在通入经制氧机制备的氧气的情况下微波处理15min，微波频率2450MHz、功率900W，陈化24h，制成聚合铁/铝复合胶体，此时呈棕红色稳定透明状态；取200mL上述经微波处理后的聚合铁/铝复合胶体，加入10mL0.1mol/L的氯化锌溶液，加入10mL0.5％的聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液，搅拌30min，即制成复合铁锌混凝剂(PFZA)。

实施例2

0.3mol/L氯化亚铁溶液、0.3mol/L氯化铝溶液，按照体积比为1:1的比例混合后，加入适量0.2mol/L的KOH溶液将其碱化至pH为1.8；取上述混合溶液在通入脱出了二氧化碳的空气的情况下微波处理30min，微波频率2450MHz、功率900W，陈化12h，制成聚合铁/铝复合胶体，此时呈棕红色稳定透明状态；取200mL上述经微波处理后的聚合铁/铝复合胶体，加入4mL0.1mol/L的氯化锌溶液，加入4mL质量分数为0.5％的聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液，搅拌30min，即制成复合铁锌混凝剂(PFZA)。

实施例3

0.1mol/L氯化亚铁溶液、0.1mol/L氯化铝溶液，按照体积比为1:10的比例混合后，加入适量0.2mol/L的碳酸钠溶液将其碱化至pH为2.3；取上述混合溶液在通入脱出了二氧化碳的空气的情况下微波处理60min，微波频率2450MHz、功率900W，陈化24h，制成聚合铁/铝复合胶体，此时呈棕红色稳定透明状态；取200mL上述经微波处理后的聚合铁/铝复合胶体，加入20mL0.1mol/L的氯化锌溶液，加入20mL质量分数为0.5％的聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液，搅拌30min，即制成复合铁锌混凝剂(PFZA)。

实施例4：

以适量淀粉、蔗糖、磷酸二氢钠、氯化铵等用自来水配置水样，水样指标为浊度26.2NTU、COD_Cr386.7mg/L、pH7.22；采用上述实施例1制备的混凝剂，混凝条件：250rpm(转/分钟，相当于G值145s^-1)1min、40rpm(相当于G值15s^-1)20min、静置沉淀20min处理；采用相同剂量的硫酸铝、市售聚合氯化铝作对比试验。混凝过程可见较硫酸铝、市售聚合氯化铝而言，本发明制备的混凝剂(PFZA)絮体矾花形成快，且均匀密实，易于沉淀；水样沉后水残余浊度可达到0.897～1.27NTU，COD_Cr19.8mg/L、pH6.8～7.13。

实施例5

采用夏季某区生活污水做混凝试验，水质指标为浊度38.2NTU、SS329mg/L、COD_Cr297.6mg/L、氨氮15.1mg/L、总磷4.3mg/L、pH6.85。混凝条件：250rpm(转/分钟，相当于G值145s^-1)1min、40rpm(相当于G值15s^-1)20min、静置沉淀20min；分别以商品PACl(碱化度60％)、AlCl₃、Fe₂(SO₄)₃、实施例1制备的PFZA为混凝剂，混凝沉淀后结果如下：

此时，出水中铁离子含量0.03mg/L，铝离子含量0.07mg/L，锌离子含量0.52mg/L。

Claims

1.一种复合铁锌混凝剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种复合铁锌混凝剂的制备方法，其特征在于所述的铁盐溶液为硫酸亚铁溶液或者氯化亚铁溶液，所述的铝盐溶液为硫酸铝溶液或者氯化铝溶液，所述的碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或者碳酸钠溶液。

3.根据权利要求1所述的一种复合铁锌混凝剂的制备方法，其特征在于所述的氧化气体为脱除二氧化碳的空气或氧气。

4.根据权利要求1所述的一种复合铁锌混凝剂的制备方法，其特征在于所述的微波处理时微波频率2450MHz、功率900W。

5.根据权利要求1所述的一种复合铁锌混凝剂的制备方法，其特征在于所述的通入氧化气体并微波处理30min。

6.根据权利要求1所述的一种复合铁锌混凝剂的制备方法，其特征在于所述的硫酸锌或者氯化锌溶液的加入体积为聚合铁/铝复合胶体体积的5％，聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液的加入体积也为聚合铁/铝复合胶体体积的5％。