CN105435743A - 一种新型碳铁复合废水处理材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种新型碳铁复合废水处理材料及其制备方法。废水处理材料组分包括：磁铁矿石、煤粉、果糖、氯化钠、β-环糊精接枝壳聚糖、羧甲基壳聚糖、丁基羟基茴香醚、非离子聚丙烯酰胺、山梨酸钾、乙醇、氢氧化钠、盐酸、去离子水。其制备方法为先将磁铁矿石分别进行酸洗和碱洗，过筛后分别用去离子水和乙醇冲洗晾干，然后和煤粉混合焙烧，收集能被磁铁吸附的颗粒，分别用去离子水和乙醇进行冲洗晾干，和剩余的煤粉混匀焙烧，再次收集能被磁铁吸附的颗粒，用去离子水洗至中性后和剩余组分混合分散后烘干即得。本发明的新型碳铁复合废水处理材料，能有效地去除COD和TOD，同时能快速有效地对废水进行脱色，改善废水水质。
Description
技术领域
本发明涉及环境材料领域，具体涉及一种新型碳铁复合废水处理材料及其制备方法。
背景技术
在我国的环境污染中，工业污水的排放是极其重要的一项，当废水被排入江河湖泊后，抑制了水体的自净作用，有毒有害物质一步步蓄积，最终对环境和人类的生命健康都造成了严重的危害，所以对废水的处理己经成为一项重要的课题。大部分废水中都有较高的色度及COD，因此对废水脱色及COD的去除具有很实际的现实意义。近年来，各式各样的脱色剂也层出不穷，都各有各的优劣势。其中碳铁复合材料因其对废水的处理操作简单、成本低廉等优势而得到了较广泛的运用，但传统的碳铁复合材料容易碳铁分离，性质不稳定，反应速度慢且不易回收。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种新型碳铁复合废水处理材料，能有效地去除COD和TOD，同时能快速有效地对废水进行脱色，改善废水水质。
技术方案：一种新型碳铁复合废水处理材料，以重量份计包括：磁铁矿石20-30份、煤粉30-40份、果糖2-5份、氯化钠1-2份、β-环糊精接枝壳聚糖1-2份、羧甲基壳聚糖1-2份、丁基羟基茴香醚0.1-0.2份、非离子聚丙烯酰胺0.5-1份、山梨酸钾0.1-0.2份、乙醇90-120份、氢氧化钠2-5份、盐酸2-5份、去离子水50-70份。
进一步优选的，所述的一种新型碳铁复合废水处理材料，以重量份计包括：磁铁矿石23-28份、煤粉33-38份、果糖3-4份、氯化钠1.3-1.7份、β-环糊精接枝壳聚糖1.3-1.8份、羧甲基壳聚糖1.3-1.8份、丁基羟基茴香醚0.12-0.17份、非离子聚丙烯酰胺0.6-0.9份、山梨酸钾0.12-0.17份、乙醇100-110份、氢氧化钠3-4份、盐酸3-4份、去离子水55-65份。
上述新型碳铁复合废水处理材料的制备方法包括以下步骤：
步骤1：将磁铁矿石、氢氧化钠和20-30份去离子水混合，浸泡11-13小时；
步骤2：将浸泡过的磁铁矿石用去离子水冲洗至中性，晾干后和盐酸、20-30份去离子水浸泡11-13小时；
步骤3：将浸泡好的磁铁矿石过筛后用去离子水冲洗至中性，再用30-40份乙醇进行冲洗，晾干；
步骤4：将步骤3所得磁铁矿石和20-30份煤粉混合，置于马弗炉中，于1000-1100℃焙烧4-5小时，收集能被磁铁吸附的颗粒；
步骤5：将吸附的颗粒用去离子水冲洗至中性，然后用30-40份乙醇进行冲洗晾干；
步骤6：然后将晾干颗粒和剩余的煤粉混匀，在管式炉中焙烧4-5小时，再次收集能被磁铁吸附的颗粒；
步骤7：将步骤6所得颗粒用去离子水洗至中性后和剩余组分混合，利用高速分散机在转速6000-7000rpm下分散20-30分钟后烘干即得。
进一步优选的，步骤1中浸泡时间为11.5-12.5小时。
进一步优选的，步骤2中浸泡时间为11.5-12.5小时。
进一步优选的，步骤4中焙烧温度为1030-1080℃，焙烧时间为4.3-4.5小时。
进一步优选的，步骤6中焙烧时间为4.3-4.5小时。
进一步优选的，步骤7中转速为6200-6700rpm，分散时间为22-28分钟。
有益效果：本发明的新型碳铁复合废水处理材料对CODCr去除率在90%以上，TOD的去除率也接近40%，吸附性能强；对废水的脱色率很高，最高可达92.8%，脱色效果很好，脱色后的废水已基本澄清，水质明显提高；同时本材料不易板结，性能稳定易回收，是一种理想的废水脱色剂。
具体实施方式
实施例1
一种新型碳铁复合废水处理材料，以重量份计包括：磁铁矿石23份、煤粉33份、果糖3份、氯化钠1.3份、β-环糊精接枝壳聚糖1.3份、羧甲基壳聚糖1.3份、丁基羟基茴香醚0.12份、非离子聚丙烯酰胺0.6份、山梨酸钾0.12份、乙醇100份、氢氧化钠3-4份、盐酸3份、去离子水55份。
上述新型碳铁复合废水处理材料的制备方法为：先将磁铁矿石、氢氧化钠和22份去离子水混合，浸泡11.5小时后用去离子水冲洗至中性，晾干后和盐酸、23份去离子水混合浸泡11.5小时，过筛后用去离子水冲洗至中性，再用33份乙醇进行冲洗，晾干；然后将所得磁铁矿石和23份煤粉混合，置于马弗炉中，在1030℃焙烧4.3小时，收集能被磁铁吸附的颗粒，用去离子水冲洗至中性，然后用33份乙醇进行冲洗晾干，再和剩余的煤粉混匀，在管式炉中焙烧4.3小时，再次收集能被磁铁吸附的颗粒，用去离子水洗至中性后和剩余组分混合，利用高速分散机在转速6200rpm下分散22分钟后烘干即得。
实施例2
一种新型碳铁复合废水处理材料，以重量份计包括：磁铁矿石20份、煤粉30份、果糖2份、氯化钠1份、β-环糊精接枝壳聚糖1份、羧甲基壳聚糖1份、丁基羟基茴香醚0.1份、非离子聚丙烯酰胺0.5份、山梨酸钾0.1份、乙醇90份、氢氧化钠2份、盐酸2份、去离子水50份。
上述新型碳铁复合废水处理材料的制备方法为：先将磁铁矿石、氢氧化钠和20份去离子水混合，浸泡11小时后用去离子水冲洗至中性，晾干后和盐酸、20份去离子水混合浸泡11小时，过筛后用去离子水冲洗至中性，再用30份乙醇进行冲洗，晾干；然后将所得磁铁矿石和20份煤粉混合，置于马弗炉中，在1000℃焙烧4小时，收集能被磁铁吸附的颗粒，用去离子水冲洗至中性，然后用30份乙醇进行冲洗晾干，再和剩余的煤粉混匀，在管式炉中焙烧4小时，再次收集能被磁铁吸附的颗粒，用去离子水洗至中性后和剩余组分混合，利用高速分散机在转速6000rpm下分散20分钟后烘干即得。
实施例3
一种新型碳铁复合废水处理材料，以重量份计包括：磁铁矿石28份、煤粉38份、果糖4份、氯化钠1.7份、β-环糊精接枝壳聚糖1.8份、羧甲基壳聚糖1.8份、丁基羟基茴香醚0.17份、非离子聚丙烯酰胺0.9份、山梨酸钾0.17份、乙醇110份、氢氧化钠4份、盐酸4份、去离子水65份。
上述新型碳铁复合废水处理材料的制备方法为：先将磁铁矿石、氢氧化钠和27份去离子水混合，浸泡12.5小时后用去离子水冲洗至中性，晾干后和盐酸、27份去离子水混合浸泡12.5小时，过筛后用去离子水冲洗至中性，再用34份乙醇进行冲洗，晾干；然后将所得磁铁矿石和28份煤粉混合，置于马弗炉中，在1080℃焙烧4.5小时，收集能被磁铁吸附的颗粒，用去离子水冲洗至中性，然后用34份乙醇进行冲洗晾干，再和剩余的煤粉混匀，在管式炉中焙烧4.5小时，再次收集能被磁铁吸附的颗粒，用去离子水洗至中性后和剩余组分混合，利用高速分散机在转速6700rpm下分散28分钟后烘干即得。
实施例4
一种新型碳铁复合废水处理材料，以重量份计包括：磁铁矿石25份、煤粉35份、果糖3.5份、氯化钠1.5份、β-环糊精接枝壳聚糖1.5份、羧甲基壳聚糖1.5份、丁基羟基茴香醚0.15份、非离子聚丙烯酰胺0.75份、山梨酸钾0.15份、乙醇105份、氢氧化钠3.5份、盐酸3.5份、去离子水60份。
上述新型碳铁复合废水处理材料的制备方法为：先将磁铁矿石、氢氧化钠和25份去离子水混合，浸泡12小时后用去离子水冲洗至中性，晾干后和盐酸、25份去离子水混合浸泡12小时，过筛后用去离子水冲洗至中性，再用35份乙醇进行冲洗，晾干；然后将所得磁铁矿石和25份煤粉混合，置于马弗炉中，在1050℃焙烧4.5小时，收集能被磁铁吸附的颗粒，用去离子水冲洗至中性，然后用35份乙醇进行冲洗晾干，再和剩余的煤粉混匀，在管式炉中焙烧4.5小时，再次收集能被磁铁吸附的颗粒，用去离子水洗至中性后和剩余组分混合，利用高速分散机在转速6500rpm下分散25分钟后烘干即得。
实施例5
一种新型碳铁复合废水处理材料，以重量份计包括：磁铁矿石30份、煤粉40份、果糖5份、氯化钠2份、β-环糊精接枝壳聚糖2份、羧甲基壳聚糖2份、丁基羟基茴香醚0.2份、非离子聚丙烯酰胺1份、山梨酸钾0.2份、乙醇120份、氢氧化钠5份、盐酸5份、去离子水70份。
上述新型碳铁复合废水处理材料的制备方法为：先将磁铁矿石、氢氧化钠和30份去离子水混合，浸泡13小时后用去离子水冲洗至中性，晾干后和盐酸、30份去离子水混合浸泡13小时，过筛后用去离子水冲洗至中性，再用40份乙醇进行冲洗，晾干；然后将所得磁铁矿石和30份煤粉混合，置于马弗炉中，在1100℃焙烧5小时，收集能被磁铁吸附的颗粒，用去离子水冲洗至中性，然后用40份乙醇进行冲洗晾干，再和剩余的煤粉混匀，在管式炉中焙烧5小时，再次收集能被磁铁吸附的颗粒，用去离子水洗至中性后和剩余组分混合，利用高速分散机在转速7000rpm下分散30分钟后烘干即得。
对比例1
本实施例与实施例5的区别在于不含有β-环糊精接枝壳聚糖，以羧甲基壳聚糖代替。具体地说是：
一种新型碳铁复合废水处理材料，以重量份计包括：磁铁矿石30份、煤粉40份、果糖5份、氯化钠2份、羧甲基壳聚糖4份、丁基羟基茴香醚0.2份、非离子聚丙烯酰胺1份、山梨酸钾0.2份、乙醇120份、氢氧化钠5份、盐酸5份、去离子水70份。
上述新型碳铁复合废水处理材料的制备方法为：先将磁铁矿石、氢氧化钠和30份去离子水混合，浸泡13小时后用去离子水冲洗至中性，晾干后和盐酸、30份去离子水混合浸泡13小时，过筛后用去离子水冲洗至中性，再用40份乙醇进行冲洗，晾干；然后将所得磁铁矿石和30份煤粉混合，置于马弗炉中，在1100℃焙烧5小时，收集能被磁铁吸附的颗粒，用去离子水冲洗至中性，然后用40份乙醇进行冲洗晾干，再和剩余的煤粉混匀，在管式炉中焙烧5小时，再次收集能被磁铁吸附的颗粒，用去离子水洗至中性后和剩余组分混合，利用高速分散机在转速7000rpm下分散30分钟后烘干即得。
对比例2
本实施例与实施例5的区别在于煤粉的用量减少一半且不再使用管式炉焙烧。具体地说是：
一种新型碳铁复合废水处理材料，以重量份计包括：磁铁矿石30份、煤粉20份、果糖5份、氯化钠2份、β-环糊精接枝壳聚糖2份、羧甲基壳聚糖2份、丁基羟基茴香醚0.2份、非离子聚丙烯酰胺1份、山梨酸钾0.2份、乙醇120份、氢氧化钠5份、盐酸5份、去离子水70份。
上述新型碳铁复合废水处理材料的制备方法为：先将磁铁矿石、氢氧化钠和30份去离子水混合，浸泡13小时后用去离子水冲洗至中性，晾干后和盐酸、30份去离子水混合浸泡13小时，过筛后用去离子水冲洗至中性，再用40份乙醇进行冲洗，晾干；然后将所得磁铁矿石和20份煤粉混合，置于马弗炉中，在1100℃焙烧5小时，收集能被磁铁吸附的颗粒，用去离子水冲洗至中性，然后用40份乙醇进行冲洗晾干后和剩余组分混合，利用高速分散机在转速7000rpm下分散30分钟后烘干即得。
将各实施例与对比例作对比，对比结果如下表1：
表1新型碳铁复合废水处理材料的性能指标
从表1可知，实施例1-5对CODCr去除率都在90%以上，TOD的去除率也接近40%，吸附性能强；对废水的脱色率都较高，从本发明的最优实施例3看，最高可达92.8%，脱色效果很好，脱色后的废水已基本澄清，水质明显提高。同对比例1相比，发现对比例1对CODCr去除率和脱色率都有明显的下降，对TOD的去除率基本无变化，说明由β-环糊精接枝壳聚糖和羧甲基壳聚糖复配的脱色效果和对CODCr的去除率比单一的使用羧甲基壳聚糖的效果更好。同对比例2相比，发现对比例2所列的3项指标都有明显的影响，脱色率和对CODCr的去除率下降了超过20%，说明磁铁矿石经过和煤粉的二次焙烧，吸附效率大大提高了。
Claims (10)
1.一种新型碳铁复合废水处理材料，其特征在于：以重量份计包括：磁铁矿石20-30份、煤粉30-40份、果糖2-5份、氯化钠1-2份、β-环糊精接枝壳聚糖1-2份、羧甲基壳聚糖1-2份、丁基羟基茴香醚0.1-0.2份、非离子聚丙烯酰胺0.5-1份、山梨酸钾0.1-0.2份、乙醇90-120份、氢氧化钠2-5份、盐酸2-5份、去离子水50-70份。
2.根据权利要求1所述的一种新型碳铁复合废水处理材料，其特征在于：以重量份计包括：磁铁矿石23-28份、煤粉33-38份、果糖3-4份、氯化钠1.3-1.7份、β-环糊精接枝壳聚糖1.3-1.8份、羧甲基壳聚糖1.3-1.8份、丁基羟基茴香醚0.12-0.17份、非离子聚丙烯酰胺0.6-0.9份、山梨酸钾0.12-0.17份、乙醇100-110份、氢氧化钠3-4份、盐酸3-4份、去离子水55-65份。
3.如权利要求1所述的一种新型碳铁复合废水处理材料，其特征在于：所述煤粉粒径为20-50μm。
4.权利要求1至2任一项所述的一种新型碳铁复合废水处理材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：将磁铁矿石、氢氧化钠和20-30份去离子水混合，浸泡11-13小时；
步骤2：将浸泡过的磁铁矿石用去离子水冲洗至中性，晾干后和盐酸、20-30份去离子水浸泡11-13小时；
步骤3：将浸泡好的磁铁矿石过筛后用去离子水冲洗至中性，再用30-40份乙醇进行冲洗，晾干；
步骤4：将步骤3所得磁铁矿石和20-30份煤粉混合，置于马弗炉中，于1000-1100℃焙烧4-5小时，收集能被磁铁吸附的颗粒；
步骤5：将吸附的颗粒用去离子水冲洗至中性，然后用30-40份乙醇进行冲洗晾干；
步骤6：然后将晾干颗粒和剩余的煤粉混匀，在管式炉中焙烧4-5小时，再次收集能被磁铁吸附的颗粒；
步骤7：将步骤6所得颗粒用去离子水洗至中性后和剩余组分混合，利用高速分散机在转速6000-7000rpm下分散20-30分钟后烘干即得。
5.根据权利要求4所述的一种新型碳铁复合废水处理材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中浸泡时间为11.5-12.5小时。
6.根据权利要求4所述的一种新型碳铁复合废水处理材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2中浸泡时间为11.5-12.5小时。
7.根据权利要求4所述的一种新型碳铁复合废水处理材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3中筛的目数为50-70目。
8.根据权利要求4所述的一种新型碳铁复合废水处理材料的制备方法，其特征在于：所述步骤4中焙烧温度为1030-1080℃，焙烧时间为4.3-4.5小时。
9.根据权利要求4所述的一种新型碳铁复合废水处理材料的制备方法，其特征在于：所述步骤6中焙烧时间为4.3-4.5小时。
10.根据权利要求4所述的一种新型碳铁复合废水处理材料的制备方法，其特征在于：所述步骤7中转速为6200-6700rpm，分散时间为22-28分钟。
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