CN106219624B - 一种用于化工废水处理的胶体粒子 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于化工废水处理的胶体粒子，按重量份计，主要是由以下成分组成：中孔活性炭10‑18份、磁性复合物2‑6份、氧化铌胶体颗粒1‑5份、磷酸盐粒子2‑10份、改性锯末5‑16份、聚合树脂3‑15份、纳米二氧化钛光触媒0.6‑1.2份、纳米二氧化硅溶胶10‑22份。本发明的胶体粒子，用于化工废水处理时，不经能够有效吸附去除有害物质，还能通过光催化反应去除难降解的物质，对化工废水的处理效果好，而且处理方法简单，成本低，去除率高。

Description

一种用于化工废水处理的胶体粒子
技术领域
本发明涉及化工废水处理技术领域，具体是涉及一种用于化工废水处理的胶体粒子。
背景技术
化工废水是指化工生产的整个生产过程中所产生的废水，化工废水多种多样，多数有剧毒，在生物体内有一定的积累作用，在水体中具有明显的耗氧性质，易使水质恶化；随着化工产业的迅速发展，其所产生的废水数量迅猛增加，废水的污染也日趋广泛和严重。目前，环保引起了国家、社会及工厂的重视，但是，前述废水量很大，采用现有的化工废水处理系统，其处理能力欠佳，其废水处理效率较低、处理成本较高，往往会出现一些小型化工厂选择违法私自排放未经处理的废水的不良现象，这些废水如果不经过处理而排放，进入公共水源后，会造成水体的不同性质和不同程度的污染，给环境及人类的健康和安全造成了严重的影响和危害。
化工废水作为典型的高浓度、高盐度、高电导率的成分复杂的污水，如果采用现有装置处理将出现渗透膜的结垢、污堵、频繁清洗甚至膜损害的缺点，且现有设备无法对化工废水中的盐分进行回收，排放液依然存在一定量的高浓度废液。
目前处理化工废水的方法有物理法、化学法和生物法，物理法是通过物理作用，以分离、回收废水中不溶解的呈悬浮状态污染物质的废水处理法，根据物理作用的不同，又可分为重力分离法、离心分离法和筛滤截留法等；与其他方法相比，物理法具有设备简单、成本低、管理方便、效果稳定等优点，主要用于去除废水中的漂浮物、悬浮固体、砂和油类等物质，但运行时间长，能耗大。化学法是通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物质或将其转化为无害物质的废水处理法；可用来除去废水中的金属离子、细小的胶体有机物、无机物、植物营养素、乳化油、色度、臭味、酸、碱等，但投资费用大，成本高。生物法是通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机性污染物质转化为稳定、无害的废水处理方法。生物处理过程的实质是一种由微生物参与进行的有机物分解过程，分解有机物的微生物主要是细菌，其它微生物如藻类和原生动物也参与该过程，但作用较小。因此化工废水的处理技术是目前研究的方向之一。
发明内容
本发明解决的技术问题是，针对化工废水的水质复杂且污染物含量高，采用物理法、化学法和生物法处理操作复杂、运行时间长，能耗大、成本高，去除率低的弊端，提供了一种用于化工废水处理的胶体粒子，处理方法简单，成本低，去除率高。
本发明的技术方案是：一种用于化工废水处理的胶体粒子，按重量份计，主要是由以下成分组成：中孔活性炭10-18份、磁性复合物2-6份、氧化铌胶体颗粒1-5份、磷酸盐粒子2-10份、改性锯末5-16份、聚合树脂3-15份、纳米二氧化钛光触媒0.6-1.2份、纳米二氧化硅溶胶10-22份。
进一步地，在上述方案中，所述磁性复合物的制备方法为：将钠型沸石粉和Fe3O4粉按1:(2-2.3)的重量比充分混合，得到沸石-Fe3O4混合物；将几丁聚糖溶解于质量浓度为35％的苯氧基乙酸溶液中，二者的质量比为(1.2-1.5):10，得到几丁聚糖-苯氧基乙酸溶液，再加入相对于所述几丁聚糖-苯氧基乙酸溶液重量百分比3-6％的表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮，再加入所述沸石-Fe3O4混合物，搅拌均匀；使体系陈化，弃去上清液后，干燥并研磨，即得所述磁性复合物。
进一步地，在上述方案中，所述氧化铌胶体颗粒为Nb2O5胶体颗粒，氧化铌胶体颗粒的平均粒径优选为1000nm或更小，更优选2nm到500nm，进一步优选10nm到50nm。
更进一步地，所述氧化铌胶体颗粒的制备方法为：将Nb2O5按1:20的质量比溶于30％的氢氟酸中，将所得溶液加入到相对于该溶液2-10倍体积的氨水中，搅拌3-10min，过滤，并洗涤，得到氢氧化铌的浆体，随后，先后加入4-6倍重量的草酸溶液，所述草酸溶液的质量浓度为35％，搅拌和回流，促进所得浆体的反应，根据所述浆体的颜色来确定反应的终点，即，确定是否得到了均一的氧化铌胶体颗粒溶液，如果所述浆体变成了蓝色，则可以确定该浆体为均一状态。
进一步地，在上述方案中，所述磷酸盐粒子是由亚磷酸、次磷酸、有机磷酸、有机亚磷酸、磷酸、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、多磷酸如多磷酸，偏磷酸，焦磷酸以及它们的盐中的任意一种或两种以上的任意组合，
进一步地，在上述方案中，所述磷酸盐粒子的粒径为20μm。
进一步地，在上述方案中，所述改性锯末的制备方法为：将锯末粉碎成120-200目颗粒，按重量百分比加入3-5％的硅酸钠、6-9％的聚羧酸高效减水剂、边搅拌边喷入1-3％的氧化聚乙烯蜡、1-2％的十二烷基苯磺酸钠溶液、5-12％乙酸溶液，分散研磨3-4小时，加热至75-80℃，将烘干后得到的混合物过100-200目的目筛，即得到所述的改性锯末粉。
进一步地，在上述方案中，所述聚合树脂是选自聚烯烃树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、烯烃-丙烯酸共聚物树脂、聚碳酸酯树脂，聚丙烯酸共聚物中的至少一种。
一种用于化工废水处理的胶体粒子，其制备方法为：
(1)按所述配比称取中孔活性炭10-18份、磁性复合物2-6份、氧化铌胶体颗粒1-5份、磷酸盐粒子2-10份、改性锯末5-16份、聚合树脂3-15份、纳米二氧化钛光触媒0.6-1.2份、纳米二氧化硅溶胶10-22份，备用；
(2)将所述中孔活性炭、磁性复合物、氧化铌胶体颗粒、磷酸盐粒子、改性锯末、聚合树脂、纳米二氧化钛光触媒混合，在转速为100rpm的均匀搅拌下，缓慢喷入纳米二氧化硅溶胶，再滴入0.8-1.0份低级醇酸，常温下持续搅拌1-24h，再缓慢滴入TEOS/乙醇溶液(TEOS/乙醇体积比为1:1)，常温下持续搅拌1-24h，得到混合物；
(3)将所述混合物超声分散，低温干燥，即得到所述胶体粒子。
使用方法：将本发明所制备的交替离子投放于化工污水中，搅拌处理一段时间后，沉淀过滤，即可得到污染物含量极低的净化水。
本发明的有益效果是：本发明的胶体粒子，用于化工废水处理时，不经能够有效吸附去除有害物质，还能通过光催化反应去除难降解的物质，对化工废水的处理效果好，而且处理方法简单，成本低，去除率高。
具体实施方式
实施例1：
一种用于化工废水处理的胶体粒子，按重量份计，主要是由以下成分组成：中孔活性炭10份、磁性复合物2份、氧化铌胶体颗粒1份、磷酸盐粒子2份、改性锯末5份、聚合树脂3份、纳米二氧化钛光触媒0.6份、纳米二氧化硅溶胶10份。
其中，所述磁性复合物的制备方法为：将钠型沸石粉和Fe3O4粉按1:2的重量比充分混合，得到沸石-Fe3O4混合物；将几丁聚糖溶解于质量浓度为35％的苯氧基乙酸溶液中，二者的质量比为1.2:10，得到几丁聚糖-苯氧基乙酸溶液，再加入相对于所述几丁聚糖-苯氧基乙酸溶液重量百分比3％的表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮，再加入所述沸石-Fe3O4混合物，搅拌均匀；使体系陈化，弃去上清液后，干燥并研磨，即得所述磁性复合物。
所述氧化铌胶体颗粒为Nb2O5胶体颗粒，氧化铌胶体颗粒的平均粒径为10nm。其制备方法为：将Nb2O5按1:20的质量比溶于30％的氢氟酸中，将所得溶液加入到相对于该溶液2倍体积的氨水中，搅拌3min，过滤，并洗涤，得到氢氧化铌的浆体，随后，先后加入4倍重量的草酸溶液，所述草酸溶液的质量浓度为35％，搅拌和回流，促进所得浆体的反应，根据所述浆体的颜色来确定反应的终点，即，确定是否得到了均一的氧化铌胶体颗粒溶液，如果所述浆体变成了蓝色，则可以确定该浆体为均一状态。
所述磷酸盐粒子是由亚磷酸、次磷酸、有机磷酸、有机亚磷酸、磷酸、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、多磷酸如多磷酸，偏磷酸，焦磷酸以及它们的盐中的任意一种或两种以上的任意组合，所述磷酸盐粒子的粒径为20μm。
所述改性锯末的制备方法为：将锯末粉碎成120目颗粒，按重量百分比加入3％的硅酸钠、6％的聚羧酸高效减水剂、边搅拌边喷入1％的氧化聚乙烯蜡、1％的十二烷基苯磺酸钠溶液、5％乙酸溶液，分散研磨3小时，加热至75℃，将烘干后得到的混合物过100目的目筛，即得到所述的改性锯末粉。
所述聚合树脂是选自聚烯烃树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、烯烃-丙烯酸共聚物树脂、聚碳酸酯树脂，聚丙烯酸共聚物中的至少一种。
一种用于化工废水处理的胶体粒子，其制备方法为：
(1)按所述配比称取中孔活性炭10份、磁性复合物2份、氧化铌胶体颗粒1份、磷酸盐粒子2份、改性锯末5份、聚合树脂3份、纳米二氧化钛光触媒0.6份、纳米二氧化硅溶胶10份，备用；
(2)将所述中孔活性炭、磁性复合物、氧化铌胶体颗粒、磷酸盐粒子、改性锯末、聚合树脂、纳米二氧化钛光触媒混合，在转速为100rpm的均匀搅拌下，缓慢喷入纳米二氧化硅溶胶，再滴入0.8份低级醇酸，常温下持续搅拌1h，再缓慢滴入TEOS/乙醇溶液(TEOS/乙醇体积比为1:1)，常温下持续搅拌1h，得到混合物；
(3)将所述混合物超声分散，低温干燥，即得到所述胶体粒子。
实施例2：
一种用于化工废水处理的胶体粒子，按重量份计，主要是由以下成分组成：中孔活性炭14份、磁性复合物4份、氧化铌胶体颗粒3份、磷酸盐粒子6份、改性锯末10.5份、聚合树脂9份、纳米二氧化钛光触媒0.9份、纳米二氧化硅溶胶16份。
其中，所述磁性复合物的制备方法为：将钠型沸石粉和Fe3O4粉按1:2.15的重量比充分混合，得到沸石-Fe3O4混合物；将几丁聚糖溶解于质量浓度为35％的苯氧基乙酸溶液中，二者的质量比为1.35:10，得到几丁聚糖-苯氧基乙酸溶液，再加入相对于所述几丁聚糖-苯氧基乙酸溶液重量百分比4.5％的表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮，再加入所述沸石-Fe3O4混合物，搅拌均匀；使体系陈化，弃去上清液后，干燥并研磨，即得所述磁性复合物。
所述氧化铌胶体颗粒为Nb2O5胶体颗粒，氧化铌胶体颗粒的平均粒径为50nm。其制备方法为：将Nb2O5按1:20的质量比溶于30％的氢氟酸中，将所得溶液加入到相对于该溶液6倍体积的氨水中，搅拌6.5min，过滤，并洗涤，得到氢氧化铌的浆体，随后，先后加入5倍重量的草酸溶液，所述草酸溶液的质量浓度为35％，搅拌和回流，促进所得浆体的反应，根据所述浆体的颜色来确定反应的终点，即，确定是否得到了均一的氧化铌胶体颗粒溶液，如果所述浆体变成了蓝色，则可以确定该浆体为均一状态。
所述磷酸盐粒子是由亚磷酸、次磷酸、有机磷酸、有机亚磷酸、磷酸、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、多磷酸如多磷酸，偏磷酸，焦磷酸以及它们的盐中的任意一种或两种以上的任意组合，所述磷酸盐粒子的粒径为20μm。
所述改性锯末的制备方法为：将锯末粉碎成160目颗粒，按重量百分比加入4％的硅酸钠、7.5％的聚羧酸高效减水剂、边搅拌边喷入2％的氧化聚乙烯蜡、1.5％的十二烷基苯磺酸钠溶液、7.5％乙酸溶液，分散研磨3.5小时，加热至77.5℃，将烘干后得到的混合物过150目的目筛，即得到所述的改性锯末粉。
所述聚合树脂是选自聚烯烃树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、烯烃-丙烯酸共聚物树脂、聚碳酸酯树脂，聚丙烯酸共聚物中的至少一种。
一种用于化工废水处理的胶体粒子，其制备方法为：
(1)按所述配比称取中孔活性炭14份、磁性复合物4份、氧化铌胶体颗粒3份、磷酸盐粒子6份、改性锯末10.5份、聚合树脂9份、纳米二氧化钛光触媒0.9份、纳米二氧化硅溶胶16份，备用；
(2)将所述中孔活性炭、磁性复合物、氧化铌胶体颗粒、磷酸盐粒子、改性锯末、聚合树脂、纳米二氧化钛光触媒混合，在转速为100rpm的均匀搅拌下，缓慢喷入纳米二氧化硅溶胶，再滴入0.9份低级醇酸，常温下持续搅拌21.5h，再缓慢滴入TEOS/乙醇溶液(TEOS/乙醇体积比为1:1)，常温下持续搅拌21.5h，得到混合物；
(3)将所述混合物超声分散，低温干燥，即得到所述胶体粒子。
实施例3：
一种用于化工废水处理的胶体粒子，按重量份计，主要是由以下成分组成：中孔活性炭18份、磁性复合物6份、氧化铌胶体颗粒5份、磷酸盐粒子10份、改性锯末16份、聚合树脂15份、纳米二氧化钛光触媒1.2份、纳米二氧化硅溶胶22份。
其中，所述磁性复合物的制备方法为：将钠型沸石粉和Fe3O4粉按1:2.3的重量比充分混合，得到沸石-Fe3O4混合物；将几丁聚糖溶解于质量浓度为35％的苯氧基乙酸溶液中，二者的质量比为1.5:10，得到几丁聚糖-苯氧基乙酸溶液，再加入相对于所述几丁聚糖-苯氧基乙酸溶液重量百分比6％的表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮，再加入所述沸石-Fe3O4混合物，搅拌均匀；使体系陈化，弃去上清液后，干燥并研磨，即得所述磁性复合物。
所述氧化铌胶体颗粒为Nb2O5胶体颗粒，氧化铌胶体颗粒的平均粒径为500nm。其制备方法为：将Nb2O5按1:20的质量比溶于30％的氢氟酸中，将所得溶液加入到相对于该溶液10倍体积的氨水中，搅拌10min，过滤，并洗涤，得到氢氧化铌的浆体，随后，先后加入6倍重量的草酸溶液，所述草酸溶液的质量浓度为35％，搅拌和回流，促进所得浆体的反应，根据所述浆体的颜色来确定反应的终点，即，确定是否得到了均一的氧化铌胶体颗粒溶液，如果所述浆体变成了蓝色，则可以确定该浆体为均一状态。
所述磷酸盐粒子是由亚磷酸、次磷酸、有机磷酸、有机亚磷酸、磷酸、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、多磷酸如多磷酸，偏磷酸，焦磷酸以及它们的盐中的任意一种或两种以上的任意组合，所述磷酸盐粒子的粒径为20μm。
所述改性锯末的制备方法为：将锯末粉碎成200目颗粒，按重量百分比加入5％的硅酸钠、9％的聚羧酸高效减水剂、边搅拌边喷入3％的氧化聚乙烯蜡、2％的十二烷基苯磺酸钠溶液、12％乙酸溶液，分散研磨4小时，加热至80℃，将烘干后得到的混合物过200目的目筛，即得到所述的改性锯末粉。
所述聚合树脂是选自聚烯烃树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、烯烃-丙烯酸共聚物树脂、聚碳酸酯树脂，聚丙烯酸共聚物中的至少一种。
一种用于化工废水处理的胶体粒子，其制备方法为：
(1)按所述配比称取中孔活性炭18份、磁性复合物6份、氧化铌胶体颗粒5份、磷酸盐粒子10份、改性锯末16份、聚合树脂15份、纳米二氧化钛光触媒1.2份、纳米二氧化硅溶胶22份，备用；
(2)将所述中孔活性炭、磁性复合物、氧化铌胶体颗粒、磷酸盐粒子、改性锯末、聚合树脂、纳米二氧化钛光触媒混合，在转速为100rpm的均匀搅拌下，缓慢喷入纳米二氧化硅溶胶，再滴入1.0份低级醇酸，常温下持续搅拌24h，再缓慢滴入TEOS/乙醇溶液(TEOS/乙醇体积比为1:1)，常温下持续搅拌24h，得到混合物；
(3)将所述混合物超声分散，低温干燥，即得到所述胶体粒子。
将本发明实施例2制备的胶体粒子用于处理含有有机物、无机物和酚类物质的化工废水，结果显示出水水质完全符合《污水综合排放标准》，进出水水质结果见表1。
表1：进出水水质表
通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

Claims (7)

1.一种用于化工废水处理的胶体粒子，其特征在于，按重量份计，主要是由以下成分组成：中孔活性炭10-18份、磁性复合物2-6份、氧化铌胶体颗粒1-5份、磷酸盐粒子2-10份、改性锯末5-16份、聚合树脂3-15份、纳米二氧化钛光触媒0.6-1.2份、纳米二氧化硅溶胶10-22份；
所述磁性复合物的制备方法为：将钠型沸石粉和Fe3O4粉按1:(2-2.3)的重量比充分混合，得到沸石-Fe3O4混合物；将几丁聚糖溶解于质量浓度为35%的苯氧基乙酸溶液中，二者的质量比为（1.2-1.5）:10，得到几丁聚糖-苯氧基乙酸溶液，再加入相对于所述几丁聚糖-苯氧基乙酸溶液重量百分比3-6%的表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮，再加入所述沸石-Fe3O4混合物，搅拌均匀；使体系陈化，弃去上清液后，干燥并研磨，即得所述磁性复合物；
胶体粒子的制备方法为：
（1）按所述配比称取中孔活性炭10-18份、磁性复合物2-6份、氧化铌胶体颗粒1-5份、磷酸盐粒子2-10份、改性锯末5-16份、聚合树脂3-15份、纳米二氧化钛光触媒0.6-1.2份、纳米二氧化硅溶胶10-22份，备用；
（2）将所述中孔活性炭、磁性复合物、氧化铌胶体颗粒、磷酸盐粒子、改性锯末、聚合树脂、纳米二氧化钛光触媒混合，在转速为100rpm的均匀搅拌下，缓慢喷入纳米二氧化硅溶胶，再滴入0.8-1.0份低级醇酸，常温下持续搅拌1-24h，再缓慢滴入TEOS/乙醇溶液，常温下持续搅拌1-24h，得到混合物；其中，所述TEOS/乙醇体积比为1:1；
（3）将所述混合物超声分散，低温干燥，即得到所述胶体粒子。
2.如权利要求1所述的一种用于化工废水处理的胶体粒子，其特征在于，所述氧化铌胶体颗粒为Nb2O5胶体颗粒，氧化铌胶体颗粒的平均粒径为1000nm或更小。
3.如权利要求1所述的一种用于化工废水处理的胶体粒子，其特征在于，所述氧化铌胶体颗粒的制备方法为：将Nb2O5按1:20的质量比溶于30%的氢氟酸中，将所得溶液加入到相对于该溶液2-10倍体积的氨水中，搅拌3-10min，过滤，并洗涤，得到氢氧化铌的浆体，随后，先后加入所得氢氧化铌的浆体4-6倍重量的草酸溶液，所述草酸溶液的质量浓度为35%，搅拌和回流，促进所得浆体的反应，根据所述浆体的颜色来确定反应的终点，即，确定是否得到了均一的氧化铌胶体颗粒溶液，如果所述浆体变成了蓝色，则可以确定该浆体为均一状态。
4.如权利要求1所述的一种用于化工废水处理的胶体粒子，其特征在于，所述磷酸盐粒子是由亚磷酸、次磷酸、有机磷酸、有机亚磷酸、多磷酸、偏磷酸的盐中任意一种或两种以上的任意组合。
5.如权利要求1所述的一种用于化工废水处理的胶体粒子，其特征在于，所述磷酸盐粒子的粒径为20μm。
6.如权利要求1所述的一种用于化工废水处理的胶体粒子，其特征在于，所述改性锯末的制备方法为：将锯末粉碎成120-200目颗粒，按重量百分比加入3-5%的硅酸钠、6-9%的聚羧酸高效减水剂、边搅拌边喷入1-3%的氧化聚乙烯蜡、1-2%的十二烷基苯磺酸钠溶液和5-12%乙酸溶液，分散研磨3-4小时，加热至75-80℃，将烘干后得到的混合物过100-200目的目筛，即得到所述的改性锯末粉。
7.如权利要求1所述的一种用于化工废水处理的胶体粒子，其特征在于，所述聚合树脂是选自聚烯烃树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、烯烃-丙烯酸共聚物树脂、聚碳酸酯树脂，聚丙烯酸共聚物中的至少一种。
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