CN106698627A - 蛭石改性絮凝剂提升pac电中和及沉降性能的方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种蛭石改性絮凝剂提升PAC电中和及沉降性能的方法,包括以下步骤:⑴.制备以蛭石矿物为原料的蛭石改性絮凝剂,该蛭石改性絮凝剂为粉末状;⑵.将液体状PAC絮凝剂与步骤⑴制备的粉末状蛭石改性絮凝剂按照1:1~10的mg/L比混合,即可得到成品。本发明采用蛭石絮凝剂与PAC絮凝剂复配,很好的发挥了协同效应,克服了PAC所存在的缺陷,提高了PAC单独的絮凝效果,可有效地减少絮体体积,提高絮体的沉降速度,本方法为污水处理项目的发展提供了支持,填补了目前国内外相关技术的空白。此外,蛭石絮凝剂有望可以成为具有实际应用的、有效的无机矿物材料絮凝剂之一,也是一种很好的无机絮凝剂的助凝剂。
Description
技术领域
本发明涉及水污染处理技术领域,尤其是一种蛭石改性絮凝剂提升PAC电中和及沉降性能的方法和应用。
背景技术
当前世界水污染问题日趋严重,对水处理技术的应用需求也日益增大,其中絮凝沉淀法是水处理应用中较为广泛的方法,具有经济高效、工艺简单、操作方便等优点,广泛应用于海水淡化、饮用水、养殖废水、发酵废水、食品加工和土木疏浚工程等领域。目前絮凝剂的种类繁多,从无机类型到有机类型,从低分子到高分子,从单一型到复合型,其趋势是向廉价实用、无毒高效的方向发展。所以开发无毒害、价廉质优的絮凝剂是目前水处理技术的发展方向。
目前使用较广泛的絮凝剂为聚合氯化铝(PAC),PAC具有较好的网捕和吸附能力,但是其电中和能力弱,因此存在絮体松散、易上浮、沉降性能差,在水体中有一定的残留等缺点,仍然需要改进。此外,PAC使用过程中经常要使用聚丙烯酰胺(PAM)作为助凝剂,PAM可以加快絮凝形成较大的絮体,但是其并不能从根本上提高电中和能力,因此形成的大絮体不能沉降,仍然漂浮在液面上,而且PAM的比重小,其形成的大絮体与单纯的PAC絮体相比甚至更易向上漂浮,有可能随处理后的水体流入下一个工序中,影响水体使用。此外,PAC和PAM均含有微量毒性,长期使用会对人体及环境产生不良影响。
众所周知,矿泉水清澈透明,与一般的河水相比,主要含有矿物材料溶解的金属离子,这些金属离子对水体具有很好的净化作用。含有大量胶体的河水通过沙石层或含有矿物材料的土壤径流时,由于矿物材料金属离子的溶入,会中和河水中带有负电荷的胶体,使之脱稳、絮凝、沉淀和吸附。利用矿物材料这一特点,可通过化学处理方法制取天然的无机矿物絮凝剂。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供了一种絮凝速度快、效果好且价格低的蛭石改性絮凝剂提升PAC电中和及沉降性能的方法和应用。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的:
一种蛭石改性絮凝剂提升PAC电中和及沉降性能的方法,其特征在于:
⑴.制备以蛭石矿物为原料的蛭石改性絮凝剂,该蛭石改性絮凝剂为粉末状;
⑵.将液体状PAC絮凝剂与步骤⑴制备的粉末状蛭石改性絮凝剂按照1:1~10的mg/L比混合,即可得到成品。
而且,步骤⑴所述的制备以蛭石矿物为原料的蛭石改性絮凝剂的步骤为:
①.选用金属铁元素和铝元素含量高的蛭石,即:蛭石中的金属铁元素的质量分数为:12-14%;金属铝元素的质量分数为:25-29%,将蛭石原料粉碎1-4min,使其平均粒径为129.5-213.5μm;
②.将粉碎后的蛭石与酸溶液进行混合,酸溶液是硫酸、盐酸或者草酸,酸溶液的质量分数为10-40%,粉碎后的蛭石与酸溶液的质量比为0.7-1.5:1,将混合物剧烈搅拌至糊状,在25-90℃水浴加热1-8h后,即可得到黏稠浆状絮凝剂;
③.将步骤②制备的黏稠浆状的絮凝剂在105℃下,干燥4-6h,粉碎研磨即可得到粉末状蛭石改性絮凝剂。
一种蛭石改性絮凝剂提升PAC电中和及沉降性能的方法的应用,其特征在于:选用模拟废水,利用上述蛭石絮凝剂和PAC絮凝剂的最佳投放量的各自一半,即在500mL模拟废水中先投加0.5mL3%的PAC(30mg/L),接着投加0.15g蛭石絮凝剂(150mg/L),先经快速搅拌3min,转速为200rpm,再慢速搅拌15min,转速为40rpm,沉淀30min后即可完成对模拟废水的处理。
而且,所述的模拟废水是校园观景湖水或食品厂的生化废水或海水、或饮用水或养殖废水或发酵废水。
本发明的优点和有益效果为:
1、经过酸改性后的蛭石絮凝剂具有很好的絮凝效果,与PAC絮凝剂絮凝效果几乎相同,浊度去除率可达98.42%以上,而在絮体沉降速度上,蛭石絮凝剂远优于PAC。
蛭石絮凝剂因自身的可溶性盐对胶体产生的电中和效应和颗粒物对脱稳后的颗粒产生的范德华引力的协同效应,产生的泛化大,紧实,沉降速度快,絮体沉降达到平衡后,蛭石絮凝剂絮凝体积只有PAC絮体体积的三分之一,沉降速度要比PAC絮体快10倍,因此蛭石酸改性后的絮凝剂具有很好的沉降性能和压缩性能。
2、本发明以无机矿物材料蛭石为原料,通过酸改性,制备蛭石絮凝剂,使用模拟废水,并且与PAC絮凝剂对比,分别调查其絮凝效果。由实验结果可知,酸改性的蛭石絮凝剂与PAC絮凝剂具有几乎相同的絮凝效果,浊度去除率可达98%以上,而在絮体的沉降性能上,远优于PAC;蛭石絮凝剂中的可溶性盐和颗粒物因其电中和和范德华引力的协同效应,显示出较好的沉降性能和压缩性能,絮体达到沉降平衡后,其体积只有PAC的三分之一;蛭石絮凝剂与PAC絮凝剂复配,可有效地减少絮体体积,提高絮体沉降性能。蛭石絮凝剂有望可以成为具有实际应用的、有效的无机矿物材料絮凝剂之一,也是一种很好的无机絮凝剂的助凝剂。
3、本发明中蛭石絮凝剂与PAC絮凝剂的复配,提高了PAC单独的絮凝效果,可有效地减少絮体体积,提高絮体的沉降速度,当使用各自最佳投放量的一半复配时,絮体沉降30min后,絮凝沉降下来的体积只有PAC单独条件下的三分之一,复配效果显著。
4、蛭石改性絮凝剂无毒性,使用安全可靠,其与PAC进行复配后,可以改变对PAC的应用,扩大其使用范围、提高污水处理效果。
5、本发明采用酸改性的蛭石絮凝剂与PAC复配的方法,利用蛭石絮凝剂中的可溶性盐提高电中和能力,消除电荷;利用PAC的吸附及网捕能力吸附水中的污染物,利用蛭石絮凝剂中颗粒物的范德华力,加速絮体形成,而且,由于颗粒物比重大(通常在3-4之间),可以加快絮体的沉降速度。本方法很好的发挥了协同效应,克服了PAC所存在的缺陷,为污水处理项目的发展提供了支持,填补了目前国内外相关技术的空白。
附图说明
图1是絮凝剂投加量对模拟废水浊度的影响;
图2是絮凝剂投加量对模拟废水Zeta电位的影响;
图3是模拟废水原水与蛭石原料、蛭石絮凝剂、PAC絮凝沉淀后水样的比较;
图4是蛭石絮凝剂和PAC产生絮体的沉降速度;
图5是蛭石絮凝剂和PAC产生絮体的沉降效果比较图;
图6是可溶性盐处理模拟废水沉淀后水样;
图7是PAC和可溶性盐产生絮体沉降速度对比图;
图8是蛭石絮凝剂和PAC对生化废水的处理效果对比,a图为原水,b图为投加蛭石絮凝剂处理后的水样,c图为投加PAC处理后的水样;
图9是蛭石絮凝剂和PAC复配产生絮体的沉降速度;
图10是蛭石絮凝剂和PAC及复配产生絮体的沉降速度比较图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述,以下实施例只是描述性的,不是限定性的,不能以此限定本发明的保护范围。
为了便于理解本发明,在此先对本发明的设计理念及实验研发过程进行详细说明:
本研究以天然矿物材料蛭石为原料,用酸处理改性,开发粉体状的矿物材料絮凝剂,使用模拟胶体溶液,与常用PAC絮凝剂进行对比,探讨自制絮凝剂、絮凝剂中可溶性盐以及颗粒物对水样浊度的去除率、Zeta电位变化以及沉降速度的影响,进而使用实际的食品厂生化废水以及校园内湖水进行实验,同时还与PAC进行复配,揭示自制的无机矿物材料絮凝剂的絮凝效果和沉降效果,为今后的实际应用提供基础数据。
1实验部分
1.1絮凝剂制备
关于蛭石用酸制备无机矿物材料絮凝剂的方法,本申请人已经申请专利,专利名称:以蛭石矿物为原料的无机絮凝剂的制备方法及其应用,申请号:2014105536617,该专利已经获得发明专利权。由于自制的絮凝剂基本是由可溶性盐和颗粒态所构成,为了深入调查絮凝剂可溶性盐和颗粒态的絮凝效果,通过如下分离方法进行:取酸的质量分数分别为15%、20%、25%、30%、35%改性的蛭石絮凝剂10g置于250mL烧杯中,加入200mL超纯水,搅拌,使絮凝剂中的可溶盐充分溶出。然后,用布氏漏斗进行分离,反复用超纯水洗涤颗粒物,防止滤饼中残留可溶性盐。分离后的颗粒态置于表面皿上,放入烘箱在95℃干燥2小时,然后升温至105℃烘干,直至恒重,称量待用。分离后的液体置于烧杯中,放入烘箱在95℃下除去水分,然后再升温至105℃烘干,直至恒重,称量待用。
1.2仪器设备
实验过程中使用的仪器有JJ-4六联同步混凝搅拌器、FM80高速万能粉碎机、Turb430IR便携式浊度仪、pH3210精密酸度计、Cond 3210手提式电导率测试仪、Nano-ZS90Malvern ZETASIZER等。
1.3实验方法
取若干份水样于500mL烧杯中进行实验,投加絮凝剂后快速搅拌3min(200r/min),慢速搅拌15min(40r/min),静置30min,然后对水样上清液进行浊度、Zeta电位、pH、电导率等参数的测定。
2结果与讨论
2.1蛭石絮凝剂与PAC对模拟废水处理效果的比较
2.1.1蛭石絮凝剂与PAC对模拟废水浊度的影响
实验所使用的模拟废水是以牛奶配制而成的,具有发酵行业废水的特点[8],浊度大约为200NTU左右。取500mL模拟废水置于烧杯中,在六联同步混凝搅拌器上,调查其投加量对水相浊度的影响,结果表示在图1中。
图1中下横坐标表示PAC的投加量,上横坐标表示蛭石原料、蛭石絮凝剂的投加量,纵坐标表示浊度。由图1可知,未经酸改性的天然蛭石不但不能降低水相的浊度,反而浊度随着投加量的增加而增加,这可能是由于未经改性的蛭石即使粉碎成粉体,进入水相后释放出更多的胶体,类似于下雨后地表径流的混浊水进入水体一样,带有大量的胶体所致。而经改性后的蛭石絮凝剂和PAC对水相的浊度却有着十分明显的去除效果,随着投加量的增加,不论是PAC也好,还是蛭石絮凝剂也好,都可以使模拟废水的浊度从211NUT下降2-3NUT左右,水相便得清澈透明,这就很好地说明虽然改性后的蛭石絮凝剂投加量要比PAC投加量要多,但蛭石絮凝剂具有与PAC同等的去除效果。在该实验条件下,蛭石絮凝剂的最佳投加量为300mg/L,余浊为3.35NTU,浊度去除率为98.42%;PAC的最佳投加量为60mg/L,余浊为2.23NTU,浊度去除率为98.94%。
2.1.2蛭石絮凝剂与PAC对模拟废水Zeta电位的影响
为了探明絮凝机理,同时对上述的实验水相取样,使用Zeta电位分析仪对其分析,调查在不同投加量下,水相中Zeta电位的变化情况。其结果表示在图2中。
图2中实验条件与图1相同,纵坐标表示Zeta电位。由图2可知,随着未经酸改性的天然蛭石的添加,水相中的Zeta电位逐步降低,说明随着天然蛭石的投入,极小微粒在水相中形成了胶体,使水体更加混浊,Zeta电位下降,这一结论与图1的浊度变化相一致。而经改性后的蛭石絮凝剂和PAC对水相Zeta电位的变化与天然蛭石完全不同,随着蛭石絮凝剂和PAC投加量的增加,Zeta电位逐步增加,由负值穿过零逐步升为正值,相比之下,蛭石絮凝剂上升的速度要比PAC快,PAC显得缓慢,这说明蛭石絮凝剂的电中和效果要比PAC更好一些,这可能是因为PAC是聚合物,只存在部分的离子态物质,往往主要是以网状结构形式存在[9],而蛭石絮凝剂主要是可溶性盐和颗粒态物质构成的,可溶性盐在水相中以离子态存在,与胶体有效地发生电中和作用的缘故。这一点还需要进一步考证。
2.1.3蛭石絮凝剂与PAC对模拟废水絮体沉降性能的影响
在蛭石絮凝剂的最佳投加量为300mg/L,PAC的最佳投加量为60mg/L的条件下得到的处理效果,与原水和投加蛭石原料的水相进行了对比,其结果表示在图3中。
图3的实验条件是在沉降30min后的效果照片,从左到右依次为:模拟废水原水、投加蛭石原料、投加蛭石絮凝剂、投加PAC,由图3可知蛭石絮凝剂处理后的絮体结构紧实、体积小、不易上浮,水相中絮体物几乎没有,而PAC产生的絮体结构松散、易上浮,存在很多小的悬浮絮体。
图4表示的是将蛭石絮凝剂和PAC产生的絮体沉淀后,倒掉上清液,分别将絮体全部转移到25mL的量筒中,上下颠倒混合,使之静置,调查各自的沉降速度。
由图4可知蛭石絮凝剂絮体沉降速度向对于PAC而言,极快,5min时,蛭石絮凝剂絮体基本就已沉降完全,絮体体积约为5.5mL,而此时PAC絮体的体积变化很小,此时PAC絮体的体积为24mL;60min之后,体积仍然有15mL,是蛭石絮凝剂絮体体积的3倍。最终的结果表示图5中,左侧均为:PAC,右侧均为:蛭石絮凝剂。对比性十分明显,PAC絮体十分松散,很难压缩沉降,而蛭石絮凝剂絮体因电中和的完整性以及颗粒态物质的范德华引力,压缩效果特别显著。从而说明两者之间的特点相互协同,可以改变PAC因其絮体松散、易上浮、沉降性能差的缺点,更好发挥PAC用量小,网捕效果好的特点,提高其利用率。
2.2蛭石絮凝剂可溶态盐与颗粒态的絮凝效果
蛭石絮凝剂中的可溶性盐和颗粒态的粉体在絮凝过程中所起作用的大小和效果,对于絮凝机理有着十分重要的意义。通过分离,可以得到不同酸浓度处理后的可溶性盐和颗粒态粉体,其结果表示在表1中,根据酸浓度处理的结果可以用以下方程定量表述可溶性盐百分含量与酸浓度之间的关系。
y=97.26x+0.90
其中X为酸的质量分数(10%≤X≤35%),y为可溶性盐占蛭石絮凝剂的百分含量。随着酸浓度的增加,可溶盐含量也相应增加。
表1不同质量分数酸处理下蛭石絮凝剂中各组分百分含量
不同质量分数酸处理得到的蛭石絮凝剂,其絮凝效果也有所不同,选择效果较好的、用酸25wt%处理的蛭石絮凝剂为样品,分别对可溶性盐和颗粒态进行絮凝效果的实验。经过实验可知,分离后的颗粒态物质并没有絮凝作用,反而会增加模拟废水的浊度,与未改性的天然蛭石相类似。而可溶性盐可以产生较大的矾花,但是絮体沉降性能要比没有分离的蛭石絮凝剂较差,从图6可以看出,沉淀后的水样中还悬浮着部分微小絮体,可溶性盐的最佳投加量为200mg/L,此时的Zeta电位为0.1mV,但是浊度大约在4-5之间,要比没有分离的蛭石絮凝剂较大。
图7表示的是PAC和可溶性盐产生絮体沉降速度的对比。左侧均为:PAC,右侧均为:可溶性盐。从图中可知,可溶性盐产生絮体的沉降速度稍比PAC快一些,但是絮体也比较松散。沉降1小时后可溶性盐产生絮体体积为10mL,是图5中单独蛭石絮凝剂产生的絮体体积的2倍。由此可以推断,蛭石絮凝剂的絮凝作用是颗粒态和可溶性盐两者的协同作用。即可溶性盐和水相中胶体发生电中和,使胶体脱稳,脱稳后的颗粒相互之间以及与无机矿物材料颗粒之间依靠范德华引力,加速了这些颗粒的聚集,形成很好的絮体,再加上无机矿物材料颗粒大,比重也大,形成的絮体沉降速度也快。比较图7中的两组絮体,经过1小时后PAC产生的絮体体积为18mL,要比可溶性盐的絮体体积大8mL,这就说明部分没有脱稳的胶体在PAC大分子网状物的网捕作用下,被夹带吸附,在絮体内部形成了带有电荷的絮体,显现出难以压缩的特点,这也为今后蛭石絮凝剂与PAC复配使用,提供了科学依据。
2.3蛭石絮凝剂对湖水和生化废水的絮凝效果
为了更进一步探究自制蛭石絮凝剂的絮凝效果,专门选取校园观景湖水和某食品厂的生化废水进行实验。
校园观景湖水原水浊度为28.9NTU,取500mL分别置于烧杯中,按照上述实验方法,在蛭石絮凝剂和PAC的最佳投放量下,PAC处理后的水样上清液浊度可达到2.4NTU,浊度去除率为91.70%,而自制改性蛭石絮凝剂可达到2.5NTU,浊度去除率达91.35%,几乎和PAC处理效果相同。
生化废水的原水浊度为450NTU,经絮凝实验后可知,PAC处理后的水样上清液浊度可达到14.7NTU,浊度去除率为96.73%,而自制改性蛭石絮凝剂可达到13.5NTU,浊度去除率为97.10%,效果要比PAC处理效果要好。
图8表示的是蛭石絮凝剂和PAC对生化废水的处理效果对比图片。其中a图为原水,b图为投加蛭石絮凝剂处理后的水样,c图为投加PAC处理后的水样。两种絮凝剂都具有较好的絮凝效果,但对比b图和c图,明显可以看出絮体体积的差异,蛭石絮凝剂产生的絮体不到水样体积的1/10,而PAC产生的絮体几乎达到了水样体积的1/4。如此大的差异可以充分证明,相比于PAC,改性矿物材料蛭石絮凝剂形成的矾花较大,絮体结构更紧实,沉降速度快,有利于沉降分离。
一种蛭石改性絮凝剂提升PAC电中和及沉降性能的方法,其步骤为:
⑴.制备以蛭石矿物为原料的蛭石改性絮凝剂,该蛭石改性絮凝剂为粉末状;
制备粉末状蛭石改性絮凝剂的具体步骤为:
①.选用金属铁元素和铝元素含量高的蛭石,即:蛭石中的金属铁元素的质量分数为:12-14%;金属铝元素的质量分数为:25-29%,将蛭石原料粉碎1-4min,使其平均粒径为129.5-213.5μm;
②.将粉碎后的蛭石与酸溶液进行混合,酸溶液是硫酸、盐酸或者草酸,酸溶液的质量分数为10-40%,粉碎后的蛭石与酸溶液的质量比为0.7-1.5:1,将混合物剧烈搅拌至糊状,在25-90℃水浴加热1-8h后,即可得到黏稠浆状絮凝剂;
③.将步骤②制备的黏稠浆状的絮凝剂在105℃下,干燥4-6h,粉碎研磨即可得到粉末状蛭石改性絮凝剂。
⑵.将液体状PAC絮凝剂与步骤⑴制备的粉末状蛭石改性絮凝剂按照1:1~10的mg/L比混合,即可得到成品。
实施例1:
一种蛭石改性絮凝剂提升PAC电中和及沉降性能的方法,其步骤为:
⑴.制备以蛭石矿物为原料的蛭石改性絮凝剂,该蛭石改性絮凝剂为粉末状;
制备粉末状蛭石改性絮凝剂的具体步骤为:
①.选用金属铁元素和铝元素含量高的蛭石,即:蛭石中的金属铁元素的质量分数为:13.6%;金属铝元素的质量分数为:27.1%,将蛭石原料粉碎3min,使其平均粒径为139.1μm;
②.将粉碎后的蛭石与质量分数为40%的硫酸溶液进行混合,粉碎后的蛭石与硫酸溶液的质量比为1:1,将混合物剧烈搅拌至糊状,在75℃水浴加热2h后,即可得到黏稠浆状絮凝剂;
③.将步骤②制备的黏稠浆状的絮凝剂在105℃下,干燥5h,粉碎研磨即可得到粉末状蛭石改性絮凝剂。
⑵.将液体状PAC絮凝剂与步骤⑴制备的粉末状蛭石改性絮凝剂按照1:5的mg/L比混合,如:按照PAC絮凝剂和蛭石絮凝剂的最佳投放量的各自一半,0.5mL 3%的PAC(30mg/L),0.15g蛭石絮凝剂(150mg/L),即可得到成品。
实施例2:
一种蛭石改性絮凝剂提升PAC电中和及沉降性能的方法,其步骤为:
⑴.制备以蛭石矿物为原料的蛭石改性絮凝剂,该蛭石改性絮凝剂为粉末状;
制备粉末状蛭石改性絮凝剂的具体步骤为:
①.选用金属铁元素和铝元素含量高的蛭石,即:蛭石中的金属铁元素的质量分数为:14%;金属铝元素的质量分数为:29%,将蛭石原料粉碎4min,使其平均粒径为129.5μm;
②.将粉碎后的蛭石与质量分数为25%的草酸溶液进行混合,粉碎后的蛭石与草酸溶液的质量比为1.5:1,将混合物剧烈搅拌至糊状,在90℃水浴加热1h后,即可得到黏稠浆状絮凝剂;
③.将步骤②制备的黏稠浆状的絮凝剂在105℃下,干燥5h,粉碎研磨即可得到粉末状蛭石改性絮凝剂。
⑵.将液体状PAC絮凝剂与步骤⑴制备的粉末状蛭石改性絮凝剂按照1:2的mg/L比混合,如:0.5mL 3%的PAC(30mg/L),0.06g蛭石絮凝剂(60mg/L),即可得到成品。
一种蛭石改性絮凝剂提升PAC电中和及沉降性能的方法的应用,选用模拟废水,利用上述蛭石絮凝剂和PAC絮凝剂的最佳投放量的各自一半,即在500mL模拟废水中先投加0.5mL 3%的PAC(30mg/L),接着投加0.15g蛭石絮凝剂(150mg/L),先经快速搅拌3min,转速为200rpm,再慢速搅拌15min,转速为40rpm,沉淀30min后即可完成对模拟废水的处理。
上述的模拟废水可以是校园观景湖水或食品厂的生化废水,还可以是海水、或饮用水或养殖废水或发酵废水。
下面通过实验对蛭石絮凝剂与PAC复配对絮凝沉降效果进行说明:
选用模拟废水,利用上述两种絮凝剂的最佳投放量的各自一半,即在500mL模拟废水中先投加0.5mL 3%的PAC(30mg/L),接着投加0.15g蛭石絮凝剂(150mg/L),经快速搅拌3min(200rpm),慢速搅拌15min(40rpm)后进行观察。实验发现,复配后的上清液的浊度为2.4NTU,絮体体积(沉降速度)的经时变化表示在图9中,与图4中单纯PAC处理的效果进行对比,复配后半个小时后基本就已沉降完全,而单独使用PAC时完全沉降所需要的时间要大于1小时。
图10为蛭石絮凝剂和PAC及两者复配产生絮体的沉降速度比较图(左侧均为:PAC,中间均为:蛭石絮凝剂,右侧均为:PAC与蛭石絮凝剂复配),从图中可以看出,在絮体沉降速度方面,复配后虽然比蛭石絮凝剂的慢一些,但比PAC快很多;在絮体体积方面,复配后的体积明显小于PAC的情况,接近于蛭石絮凝剂的效果。
自制的蛭石絮凝剂主要成分是可溶性盐和颗粒物,这两者对絮凝过程都起到了很好的作用,可溶性盐的离子有效地与带电荷的胶体发生中和作用,可以使PAC网捕吸附的胶体脱稳,消除PAC絮体中的胶体电荷,同时在蛭石絮凝剂颗粒物的范德华引力下,网状结构的PAC絮体变得紧密,表现出很好的絮凝、沉降的效果。5min后,复合絮凝剂的絮体体积只有PAC的三分之二;30min后只有三分之一。复合絮凝剂比PAC单独形成的絮体更具有较好的压缩性和沉降性,从而可以解决PAC难以压缩沉降的问题。
通过复配可以实现高效絮凝沉降,为实际应用提供了较为有效的复合絮凝剂。有关于复配的深度研究,包括对其他絮凝剂的复配、絮体的脱水性能等的研究,将成为本絮凝剂的一个重要方向。
Claims (4)
1.一种蛭石改性絮凝剂提升PAC电中和及沉降性能的方法,其特征在于:
⑴.制备以蛭石矿物为原料的蛭石改性絮凝剂,该蛭石改性絮凝剂为粉末状;
⑵.将液体状PAC絮凝剂与步骤⑴制备的粉末状蛭石改性絮凝剂按照1:1~10的mg/L比混合,即可得到成品。
2.根据权利要求1所述的蛭石改性絮凝剂提升PAC电中和及沉降性能的方法,其特征在于:步骤⑴所述的制备以蛭石矿物为原料的蛭石改性絮凝剂的具体步骤为:
①.选用金属铁元素和铝元素含量高的蛭石,即:蛭石中的金属铁元素的质量分数为:12-14%;金属铝元素的质量分数为:25-29%,将蛭石原料粉碎1-4min,使其平均粒径为129.5-213.5μm;
②.将粉碎后的蛭石与酸溶液进行混合,酸溶液是硫酸、盐酸或者草酸,酸溶液的质量分数为10-40%,粉碎后的蛭石与酸溶液的质量比为0.7-1.5:1,将混合物剧烈搅拌至糊状,在25-90℃水浴加热1-8h后,即可得到黏稠浆状絮凝剂;
③.将步骤②制备的黏稠浆状的絮凝剂在105℃下,干燥4-6h,粉碎研磨即可得到粉末状蛭石改性絮凝剂。
3.一种如权利要求1所述的蛭石改性絮凝剂提升PAC电中和及沉降性能的方法的应用,其特征在于:选用模拟废水,利用上述蛭石絮凝剂和PAC絮凝剂的最佳投放量的各自一半,即在500mL模拟废水中先投加0.5mL 3%的PAC(30mg/L),接着投加0.15g蛭石絮凝剂(150mg/L),先经快速搅拌3min,转速为200rpm,再慢速搅拌15min,转速为40rpm,沉淀30min后即可完成对模拟废水的处理。
4.根据权利要求3所述的蛭石改性絮凝剂提升PAC电中和及沉降性能的方法的应用,其特征在于:所述的模拟废水是校园观景湖水或食品厂的生化废水或海水、或饮用水或养殖废水或发酵废水。
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