CN107055649A - 一种高效脱氮除磷颗粒制剂及其生产工艺 - Google Patents

一种高效脱氮除磷颗粒制剂及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高效脱氮除磷颗粒制剂。该颗粒制剂原料按照重量份数,包括：高铁酸钾20‑100份、膨润土20‑100份、乙二胺四乙酸二钠1‑5份、水泥10‑50份和十二烷基硫酸钠水溶液1‑5份。所述十二烷基硫酸钠水溶液的浓度为2‑3g/L。一种高效脱氮除磷颗粒制剂的生产工艺，步骤如下：(1)按配比将高铁酸钾、膨润土、乙二胺四乙酸二钠和水泥混合搅拌均匀，得到混合物；(2)将十二烷基硫酸钠水溶液加入到步骤(1)中得到的混合物中，混合搅拌均匀，制粒、干燥后得到本发明所述颗粒制剂。有益效果：该脱氮除磷制剂制备过程能耗低，制备简单，对环境无二次污染；且吸附重金属效果好。

Description

一种高效脱氮除磷颗粒制剂及其生产工艺
技术领域
本发明涉及一种高效脱氮除磷颗粒制剂及其生产工艺，属于颗粒制剂领域。
背景技术
由于我国水处理基础设施尚未完善，导致大量未经深度处理、携带大量氮磷等物质的废水进入环境水体中。氮磷超标是造成水体富营养化、水体恶化的重要因素之一。生物所需的氮磷元素过量排入水体中，引起藻类和浮游生物短期内迅速繁殖，水体溶解氧急剧降低，导致鱼类及其它生物随之死亡、分解，进一步消耗水体中的溶解氧。不断恶化的水质，不仅影响鱼类等正常生长，更对周边居住环境带来严重影响。因此，水体脱氮除磷已成为亟待解决的环境问题之一。
针对以上问题，社会学者做了大量的研究。专利CN103145210A公开了一种以水合氧化铁为主的复合颗粒材料，该材料虽成本低，但存在孔隙度不高、有效利用率低的缺陷。专利CN104445557A公开了一种以高铁酸盐、聚合氯化铝铁为主的复合材料，同样存在比表面积小、孔隙度低的缺点。专利CN105060366A公开了一种环保型污水处理剂，其主要包括活性污泥、麦饭石、高岭土、沼渣、浓硫酸、氧化钙、磷酸三纳、碳酸钾、高铁酸钾、二氧化锰，可以看出其成分复杂，并且中间处理需要120℃-280℃，能耗较高。专利CN105198061A公开了一种包括高铁酸钾、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、聚合硅酸铝铁等复合材料，其中，聚丙烯酰胺具有神经毒性并有致癌性。综上所述，以高铁酸钾为主的复合材料存在诸多问题。如使用毒性材料、能耗高、孔隙率低等。
因此，开发一种绿色环保、孔隙率高的复合材料在污水中脱氮除磷方面具有重要意义。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供一种绿色环保、孔隙率高、吸附重金属效果好、可适合大规模生产的高效脱氮除磷颗粒制剂。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种高效脱氮除磷颗粒制剂，该颗粒制剂原料按照重量份数,包括：高铁酸钾20-100份、膨润土20-100份、乙二胺四乙酸二钠1-5份、水泥10-50份和十二烷基硫酸钠水溶液1-5份。
优选地，所述十二烷基硫酸钠水溶液的浓度为2-3g/L。
优选地，所述颗粒制剂原料按照重量份数,包括：高铁酸钾100份、膨润土100份、乙二胺四乙酸二钠4份、水泥50份和十二烷基硫酸钠水溶液1份。
本发明还提供一种高效脱氮除磷颗粒制剂的生产工艺，步骤如下：
(1)按配比将高铁酸钾、膨润土、乙二胺四乙酸二钠和水泥混合搅拌均匀，得到混合物；
(2)将十二烷基硫酸钠水溶液加入到步骤(1)中得到的混合物中，混合搅拌均匀，制粒、干燥后得到本发明所述颗粒制剂。
优选地，所述步骤(1)中的搅拌条件为：在惰性气体保护下搅拌20-30min，控制温度为25-30℃。
优选地，所述步骤(2)中的搅拌条件为：在惰性气体保护下以1000rpm搅拌20-30min，控制温度为25-30℃。
有益效果：
(1)该脱氮除磷制剂制备过程能耗低，制备简单，对环境无二次污染。其中涉及的高铁酸钾、膨润土、水泥、乙二胺四乙酸二钠均为环保制剂，对环境无明显影响。
(2)通过发泡剂造孔，显著提高了高铁酸钾的利用效率。
(3)该制剂包含的乙二胺四乙酸二钠对特定的重金属具有螯合作用，可去除水体中部分重金属。
(4)该高效脱氮除磷制剂制备过程采用常温工艺，工艺简单，能耗较低，可适合大规模生产。
具体实施方式
本发明涉及一种高效脱氮除磷颗粒制剂，该颗粒制剂原料按照重量份数,包括：高铁酸钾20-100份、膨润土20-100份、乙二胺四乙酸二钠1-5份、水泥10-50份和十二烷基硫酸钠水溶液1-5份。优选的，所述颗粒制剂原料按照重量份数,包括：高铁酸钾100份、膨润土100份、乙二胺四乙酸二钠4份、水泥50份和十二烷基硫酸钠水溶液1份。
其中，所述十二烷基硫酸钠水溶液的浓度为2-3g/L。膨润土、高铁酸钾、水泥的粒径均是以能过60目以上的网筛为准。
本发明中的高铁酸钾氧化性极强，pH适应范围广，可降解水中部分有机物，其还原产物Fe(OH)3具有絮凝吸附作用，可有效去除水体中部分悬浮物。
本发明中的膨润土可进一步分散高铁酸钾。
本发明中的乙二胺四乙酸二钠具有弱碱性，可有效增加高铁酸钾的有效性，增加其有效期，其结构中中间N的孤对电子和四个羧基提供的O的孤对电子形成配位原子，可螯合绝大多数金属离子。
本发明中的十二烷基硫酸钠作为造孔剂，可增加制剂的孔隙度，显著提高了高铁酸钾的利用效率，有效除水体中部分重金属。
本发明提供一种高效脱氮除磷颗粒制剂的生产工艺，步骤如下：
(1)按配比将高铁酸钾、膨润土、乙二胺四乙酸二钠和水泥混合搅拌均匀，得到混合物，其中搅拌条件为：在惰性气体保护下搅拌20-30min，控制温度为25-30℃；
(2)将十二烷基硫酸钠水溶液加入到步骤(1)中得到的混合物中，混合搅拌均匀，利用颗粒压制机制粒、干燥后得到形成一定硬度的本发明所述颗粒制剂，其中搅拌条件为：在惰性气体保护下以1000rpm搅拌20-30min，控制温度为25-30℃。
本发明脱氮除磷颗粒制剂制备过程能耗低，制备简单，对环境无二次污染。其中涉及的高铁酸钾、膨润土、水泥、乙二胺四乙酸二钠均为环保制剂，对环境无明显影响。
实施例1
(1)混合
以所述净水剂总重量为基准，将高铁酸钾、膨润土、乙二胺四乙酸二钠、水泥按照100g、100g、4g、50g的重量比例混合，加入搅拌机，控制温度为25-30℃，在惰性气体保护下搅拌20-30min。
若所用的膨润土、高铁酸钾、水泥为固体，则需将其粉碎成粉状再混合，粉末粒径以能过60目以上的网筛为准。
(2)造孔成型
将十二烷基硫酸钠发泡剂先配置成浓度为3g/L的水溶液，之后将十二烷基硫酸钠水溶液加入按照1％重量比加入到上述步骤(1)中混合的粉末混合物中，加入搅拌机，控制温度为25-30℃，在惰性气体保护下搅拌20-30min，之后利用颗粒压制机，制造出颗粒产物，最后干燥形成一定硬度的颗粒制剂。
对比例1
对比例1的高效脱氮除磷颗粒制剂的生产工艺与实施例1相同，不同之处仅在于，将水按照1％重量比加入到混合的粉末混合物中。而不是实施例1中将十二烷基硫酸钠水溶液加入按照1％重量比加入到混合的粉末混合物中。
对比例2
对比例2的高效脱氮除磷颗粒制剂的生产工艺与实施例1相同，不同之处仅在于，将膨润土、乙二胺四乙酸二钠、水泥按照100g、2g、50g的重量比例混合。而不是实施例1中将高铁酸钾、膨润土、乙二胺四乙酸二钠、水泥按照100g、100g、2g、50g的重量比例混合。
对比例3
对比例3的高效脱氮除磷颗粒制剂的生产工艺与实施例1相同，不同之处仅在于，将膨润土、高铁酸钾、水泥按照100g、100g、50g的重量比例混合。而不是实施例1中将高铁酸钾、膨润土、乙二胺四乙酸二钠、水泥按照100g、100g、2g、50g的重量比例混合。
对比例4
对比例4的高效脱氮除磷颗粒制剂的生产工艺与实施例1相同，不同之处仅在于，将高铁酸钾、乙二胺四乙酸二钠、水泥按照100g、2g、50g的重量比例混合。而不是实施例1中将高铁酸钾、膨润土、乙二胺四乙酸二钠、水泥按照100g、100g、2g、50g的重量比例混合。
试验例
地点：鲁北某地的一条城市人工河。
该河段属于城市人工景观河道，全长大约1.5km，平均宽度和深度分别为50m和2m，总面积大约为75000m2。周围主要以居民为主。该河道富营养化严重。
经杀灭蓝藻之后，在相同位置取水样，将实施例1、对比例1、对比例2、对比例3、对比例4的颗粒物按照0.1kg/m3的量进行投加，24h之后，分别测试实施例1、对比例1、对比例2、对比例3、对比例4和空白组1-5的CODcr、总氮、氨氮、总磷指标，实验结果如表1所示。其中，空白组1是指没有加入实施例1的生产工艺得到的脱氮除磷制剂；空白组2是指没有加入对比例1的生产工艺得到的脱氮除磷制剂；空白组3是指没有加入对比例2的生产工艺得到的脱氮除磷制剂；空白组4是指没有加入对比例3的生产工艺得到的脱氮除磷制剂；空白组5是指没有加入对比例4的生产工艺得到的脱氮除磷制剂。
表1 CODcr、总氮、氨氮、总磷指标表
从上述结果可以看出，实施例1的脱氮除磷制剂可以有效降低污水中的COD、总磷、总氮，去除率分别在74％、70％、87％。
具体，从表1中对比例1和实施例1的检测结果可看出，本发明经造孔成型后吸附效果明显增强；
从表1中对比例2、对比例3和实施例1的检测结果可看出，仅由膨润土、高铁酸钾、水泥复配，或是仅由高铁酸钾、乙二胺四乙酸二钠、水泥的复配，而没有乙二胺四乙酸二钠或膨润土，效果均不理想，本发明高铁酸钾、膨润土、乙二胺四乙酸二钠、水泥以及十二烷基硫酸钠的协同作用明显，缺少其中一个原料或工艺步骤，效果均不理想。
本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。因此，无论从哪一点来看，本发明的上述实施方案都只能认为是对本发明的说明而不能限制本发明，权利要求书指出了本发明的范围，而上述的说明并未指出本发明的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在本发明的权利要求书的范围内。

Claims (6)

1.一种高效脱氮除磷颗粒制剂，其特征在于，该颗粒制剂原料按照重量份数,包括：高铁酸钾20-100份、膨润土20-100份、乙二胺四乙酸二钠1-5份、水泥10-50份和十二烷基硫酸钠水溶液1-5份。
2.如权利要求1所述的高效脱氮除磷颗粒制剂，其特征在于，所述十二烷基硫酸钠水溶液的浓度为2-3g/L。
3.如权利要求1所述的高效脱氮除磷颗粒制剂，其特征在于，所述颗粒制剂原料按照重量份数,包括：高铁酸钾100份、膨润土100份、乙二胺四乙酸二钠4份、水泥50份和十二烷基硫酸钠水溶液1份。
4.一种如权利要求2或3所述的高效脱氮除磷颗粒制剂的生产工艺，其特征在于，步骤如下：
(1)按配比将高铁酸钾、膨润土、乙二胺四乙酸二钠和水泥混合搅拌均匀，得到混合物；
(2)将十二烷基硫酸钠水溶液加入到步骤(1)中得到的混合物中，混合搅拌均匀，制粒、干燥后得到本发明所述颗粒制剂。
5.如权利要求4所述的高效脱氮除磷颗粒制剂，其特征在于，所述步骤(1)中的搅拌条件为：在惰性气体保护下搅拌20-30min，控制温度为25-30℃。
6.如权利要求4所述的高效脱氮除磷颗粒制剂，其特征在于，所述步骤(2)中的搅拌条件为：在惰性气体保护下以1000rpm搅拌20-30min，控制温度为25-30℃。
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