CN107673457A - 一种多功能纳米材料复合絮凝剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水处理技术领域，提供一种多功能纳米材料复合絮凝剂，以纳米蒙脱石、纳米海泡石、纳米蛇纹石、聚合氯化铝（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）为原材料，按一定比例混合后，再进行水热反应配制而成。本发明利用纳米材料巨大的比表面积、助凝作用、吸附作用，与目前行业常用絮凝剂复配后，集絮凝沉降、除浊、除COD、降NH3‑N、降P、除重金属等水中有害杂质于一体的多功能复合絮凝剂。本发明制备方法简单、适用范围广、成本较低、对设备腐蚀小。

Description

一种多功能纳米材料复合絮凝剂
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种多功能纳米材料复合絮凝剂。
背景技术
在各类生活及工业废水中，如生活污水、市政废水、采矿废水、机械加工废水、造纸、染料等行业废水均含有悬浮物，溶胶或者有机污染物。对于上述废水的处理，一般都要先使这些胶体和悬浮物脱稳，最终实现固液分离，这是废水处理中广泛采用的方法。絮凝处理方法主要是去除废水中的溶胶和悬浮物，包括无机物和有机物，也就是常用的浊度、色度、COD、BOD等指标，同时可能部分去除一些溶解性杂质。目前水处理行业中用的最多的絮凝剂是如聚合氯化铝(PAC)，聚合硫酸铁(PFS)，聚丙烯酰胺(PAM)，现有无机和有机絮凝剂搭配使用对一般轻度污染的废水可实现固液分离，对高浓度污染的废水有时连基本的固液分离目标也难以达到，此外，用量较大的聚合氯化铝虽然对提高废水的色度效果很好但存在用量较大所带来的铝残留的环境问题，单独使用聚丙烯酰胺在高浊度、高浓度工业废水的场合絮凝效果较差，在目前污水处理行业中，至今仍缺乏高效、廉价、多功能的絮凝剂。
发明内容
为解决现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种多功能纳米材料复合絮凝剂，同时达到除浊、除COD、降NH3-N、降P、除重金属等水中有害杂质的作用。
本发明采用的技术方案如下：
1．一种多功能纳米材料复合絮凝剂，其特征在于，按质量分数计，所述絮凝剂包含5%～10%的纳米蒙脱石，5%～15%的纳米海泡石，10%～25%的纳米蛇纹石，20%～35%的聚合氯化铝，15%～30%的聚丙烯酰胺。
本发明利用了上述纳米矿物材料的分散作用、对水中悬浮胶质、超细颗粒、Cd、Pb、Zn、Cu、Ba、Hg等重金属及NH3-N、P、COD、BOD的吸附作用、助凝作用，与行业常用絮凝剂PAC及PAM复配而达到协同增效的目的。
作为优选，以质量计，纳米蒙脱石含量为8%，纳米海泡石含量为12%，纳米蛇纹石含量为20%，聚合氯化铝含量为30%，聚丙烯酰胺含量为30%。
作为优选，所述的聚合氯化铝中Al2O3含量在21%～30%。
作为优选，所述的聚丙烯酰胺为阴离子型，分子量为800万～1800万。
2．作为一个完整的技术构思，本发明提供一种多功能纳米材料复合絮凝剂，包括如下制备步骤：
（1）将纳米蒙脱石、纳米海泡石、纳米蛇纹石、聚合氯化铝按一定比例配制成质量浓度为20%～60%的浆料，在30℃～50℃恒温水浴下反应1～3 h，同时剧烈搅拌均匀。
（2）将聚丙烯酰胺配制成质量浓度为0.05～0.3%的溶液；
（3）将步骤（2）中所得的聚丙烯酰胺溶液在搅拌的同时分三次添加到步骤（1）的混合体系中，每次加入间隔5～20min；
（4）聚丙烯酰胺加入完全后，反应体系在30℃～65℃情况下采用超声波分散60min，之后取出低温干燥得到浅黄色固体即为多功能纳米材料复合絮凝剂。
与现有技术相比，本发明具有以下技术优势：
1、本发明提供的多功能纳米材料复合絮凝剂具有强烈的吸附功能，可以比传统的絮凝剂具有更好的去除COD、BOD的作用。
2、本发明提供的多功能纳米材料复合絮凝剂具有常规絮凝剂无法比拟的去除废水中重金属、降NH3-N、降P的功能，可以减缓后续相关污染物去除的压力。
3、本发明提供的多功能纳米材料复合絮凝剂在处理高浊度有机废水中具有明显的效果。
4、本发明采用的纳米材料来源广泛，环保无毒，采用本发明的絮凝剂可以降低整个废水处理药剂成本。
附图说明
图1是本发明多功能纳米材料复合絮凝剂透射电镜扫描图（TEM）。
具体实施方式
下面对本发明一种多功能纳米材料复合絮凝剂的具体实施方式作详细说明。
实施例 1
多功能纳米材料复合絮凝剂中，以质量计，纳米蒙脱石含量为8%，纳米海泡石含量为12%，纳米蛇纹石含量为20%，聚合氯化铝含量（Al2O3含量在26%）为30%，聚丙烯酰胺含量（分子量1600万）为30%。
制备步骤如下：
（1）将纳米蒙脱石、纳米海泡石、纳米蛇纹石、聚合氯化铝按上述比例配制成质量浓度为20%浆料，在50℃恒温水浴下反应2 h，同时剧烈搅拌均匀。
（2）将聚丙烯酰胺配制成质量浓度为0.1%的溶液；
（3）将步骤(2)中所得的聚丙烯酰胺溶液在搅拌的同时分三次添加到步骤（1）的混合体系中，每次加入间隔10min；
（4）聚丙烯酰胺加入完全后，反应体系在55℃情况下采用超声波分散60min，之后取出低温干燥得到浅黄色固体即为多功能纳米材料复合絮凝剂。
表1为本絮凝剂在某电镀废水中的应用，对 COD、重金属离子、 SS 等有害杂质的去除均有较好的效果。
表1实施例1絮凝剂在某电镀废水中的应用效果单位（mg/L）
实施例2
多功能纳米材料复合絮凝剂中，以质量计，纳米蒙脱石含量为5%，纳米海泡石含量为10%，纳米蛇纹石含量为20%，聚合氯化铝含量为35%，聚丙烯酰胺（分子量1200万）含量为30%。
制备方法与实施例 1 步骤相同。
表2为本絮凝剂在某矿山废水中的应用，对 COD、重金属离子、 SS 等有害杂质的去除均有较好的效果。
表2实施例2絮凝剂在某矿山废水中的应用效果单位（mg/L）
实施例3
多功能纳米材料复合絮凝剂中，以质量计，纳米蒙脱石含量为7%，纳米海泡石含量为13%，纳米蛇纹石含量为25%，（Al2O3含量在28%）为30%，聚丙烯酰胺含量（分子量1500万）为30%。
制备方法与实施例 1 步骤相同。
表3为本絮凝剂在某高浓度有机废水种的应用，对 COD、SS、NH3-N等有害杂质的去除均有较好的效果。
表3实施例3絮凝剂在某高浓度有机废水中的应用效果单位（mg/L）

Claims (4)

1.一种多功能纳米材料复合絮凝剂，其特征在于，按质量分数计，所述复合絮凝剂包含5%～10%的纳米蒙脱石，5%～15%的纳米海泡石，10%～25%的纳米蛇纹石，20%～35%的聚合氯化铝，15%～30%的聚丙烯酰胺。
2.根据权利要求 1 所述的复合絮凝剂，其特征在于，所述的聚合氯化铝中Al2O3含量在21%～30%。
3.根据权利要求 1 所述的复合絮凝剂，其特征在于，所述的聚丙烯酰胺为阴离子型，分子量为800万～1800万。
4.根据权利要求 1 所述的复合絮凝剂，其特征在于，包括如下制备方法：
（1）将纳米蒙脱石、纳米海泡石、纳米蛇纹石、聚合氯化铝按一定比例配制成质量浓度为20%～60%的浆料，在30℃～50℃恒温水浴下反应1～3 h，同时剧烈搅拌均匀；
（2）将聚丙烯酰胺配制成质量浓度为0.05～0.3%的溶液；
（3）将步骤（2）中所得的聚丙烯酰胺溶液在搅拌的同时分三次添加到步骤（1）的混合体系中，每次加入间隔5～20min；
（4）聚丙烯酰胺加入完全后，反应体系在30℃～65℃情况下采用超声波分散60min，之后取出低温干燥得到浅黄色固体即为多功能纳米材料复合絮凝剂。
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