CN107866208A - 基于改性硅藻土的复合污水处理剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及基于改性硅藻土的复合污水处理剂及其制备方法和应用，复合污水处理剂主要由硅藻土和淡黄色黏滞性溶胶混合复配制得。复合污水处理剂的制备方法包括以下步骤：（1）硅藻土的活化；（2）淡黄色黏滞性溶胶的制备；（3）取淡黄色黏滞性溶胶稀释加入活化后的硅藻土，持续搅拌抽滤后将样品干燥，制得复合污水处理剂。将复合污水处理剂投入污水中，在污水pH为6的条件下，吸附搅拌30min，静止1h后，完成污水净化过程。本发明的复合污水处理剂以改性硅藻土为基础，复合了γ－聚谷氨酸、壳聚糖交联的淡黄色黏滞性溶胶。该复合污水处理剂的制备方法简单，实用方便，处理时间短，成本低，且污水处理效果好，指标稳定。

Description

基于改性硅藻土的复合污水处理剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，涉及一种基于改性硅藻土的复合污水处理剂及其制备方法和应用。
背景技术
伴随社会经济技术的发展，人口的快速增长，人类对水资源的需求正在逐步上升。当下，我国的水资源都在一步步成为稀缺资源。但是水资源稀缺的同时，污水的排放又造成了严重的环境污染，因此污水的处理越来越受到重视。
污水处理的方法有很多，有物理法，主要是通过物理作用分离和去除废水中不溶解的呈悬浮状态的污染物，如筛滤截留、离心分离等；有化学法，是通过化学反应来分离水中呈溶解、胶体状态的污染物，如混凝法、氧化还原法等；有生物法，利用微生物的代谢作用分解水中污染物，包括生物膜法。
其中物理吸附技术以其操作简单、吸附剂廉价易得、去除效果优等优点被广泛应用于污水的处理中，其中应用广泛的吸附材料有活性炭、氧化铝、沸石等，硅藻土地球上含量丰富的矿藏资源，拥有较好的吸附性，在污水处理方面具有极高的研究价值，
硅藻土是由硅藻及其它微生物的硅质遗骸组成的生物硅质岩，它具有比表面积大、孔隙率高、吸附性能强、化学稳定性高等优点。通常污水处理时，不会直接使用单纯的硅藻土，而是采用经酸化或热解的活化硅藻土，以及用有机物或无机物改性的硅藻土，经改性、活化或者复合的硅藻土有着更好的污水处理效果，但是上述处理后的硅藻土的吸附效果还是不够理想。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于改性硅藻土的复合污水处理剂。本发明的复合污水处理剂以改性硅藻土为基础，复合了γ－聚谷氨酸、壳聚糖交联的淡黄色黏滞性溶胶。该复合污水处理剂的制备方法简单，实用方便，处理时间短，成本低，且污水处理效果好，指标稳定。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于改性硅藻土的复合污水处理剂，所述复合污水处理剂主要由硅藻土和淡黄色黏滞性溶胶混合复配制得；所述淡黄色黏滞性溶胶由γ－谷氨酸和壳聚糖在草酸和乙酸的共同作用下发生交联反应制得；所述复合污水处理剂中，加入淡黄色黏滞性溶胶的体积数值与加入硅藻土的质量数值比为1:1；所述体积数值指的是以mL为单位时对应的体积数值，所述质量数值是指以g为单位时对应的质量数值。本发明的淡黄色黏滞性溶胶与改性硅藻土复合形成的复合污水处理剂的产品为直径约为 1到2 m m 的桔黄色硅藻土-壳聚糖颗粒，干燥后成固体粉状物质。
本发明还提供了一种基于改性硅藻土的复合污水处理剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）硅藻土的活化：取硅藻土于马弗炉中加热后取出冷至室温，然后加入盐酸溶液，加热保温一段时间后，离心分离，洗涤后，再加入草酸溶液，室温下搅拌一段时间后，离心分离，洗涤烘干，制得活化后的硅藻土；
（2）淡黄色黏滞性溶胶的制备：在室温下，将壳聚糖加入到缓慢搅拌的γ－谷氨酸水溶液中后，再缓慢加入草酸与乙酸的混合酸溶液；然后再升温加热到50℃，使各物质完全溶解后，冷却至室温以下，制得所述淡黄色黏滞性溶胶；
（3）复合污水处理剂的制备：取淡黄色黏滞性溶胶用等体积的水稀释后，50℃下搅拌，再加入活化后的硅藻土，持续搅拌1h，抽滤后将样品干燥，制得所述复合污水处理剂。
作为优选的技术方案：
优选的，步骤（1）中，硅藻土在马弗炉中的加热温度为280-320℃，加热时间为3-5h；所述盐酸溶液的体积浓度为9-13%；所述加热保温的温度为85-95℃，保温时长为2-4h。
优选的，步骤（1）中，所述草酸溶液的体积浓度为8-14%，所述室温下的搅拌时长为2-4h，所述烘干的温度为115-130℃。
优选的，步骤（2）中，所述壳聚糖与γ－谷氨酸的质量份数比为5:1；所述谷氨酸水溶液中，γ－谷氨酸与水的的质量份数比为10:1；所述混合酸溶液中，草酸的体积浓度为10%，乙酸的体积浓度为1%。
优选的，步骤（2）中，缓慢搅拌的速率为20-50 rpm/min；缓慢加入混合酸的速率为1mL/min。
优选的，步骤（3）中，所述淡黄色黏滞性溶胶的取用量为50mL，所述活化后的硅藻土的加入量为50g。
本发明还提供了一种基于改性硅藻土的复合污水处理剂的应用，将复合污水处理剂投入污水中，投加量为30g/L，在污水pH为6的条件下，吸附搅拌30min，静止1h后，完成污水净化过程。
本发明制备的复合污水处理剂，硅藻土-壳聚糖复合吸附剂可以发生共同吸附，多组分的吸附剂比单组分的吸附剂的吸附容量大；再者，负载在大表面积硅藻土上的壳聚糖分子中的活性基团能加快吸附平衡速度。
有益效果
本发明制备的复合污水处理剂，原料简单，成本低廉，且安全可靠，对污水的处理好，时间短，效率高，能达到环保局规定的排放标准。
附图说明
图1为本发明的复合污水处理剂与普通硅藻土的污水处理效果对比图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种基于改性硅藻土的复合污水处理剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）硅藻土的活化：取硅藻土于马弗炉中300℃加热3h，取出冷至室温；加入一定浓度的体积盐酸为9%，90℃下恒温4h，离心分离，洗净；然后加体积浓度为10 %的草酸溶液，室温下搅拌2 h，离心分离，洗涤，120℃下烘干得酸活化硅藻土，备用。
（2）淡黄色黏滞性溶胶的制备：称取一份γ－谷氨酸以10份的水溶解，称取5份壳聚糖并将其加入到缓慢搅拌γ－谷氨酸中，再缓慢并搅拌的加入体积浓度为10%的草酸及体积浓度为1%的乙酸混合水溶液，缓慢搅拌的速率为30 rpm/min；缓慢加入混合酸的速率为1mL/min。
将上述混合物加热50℃，使之完全溶解，冷却至室温下（室温一般为25℃左右）为淡黄色黏滞性溶胶。
（3）复合污水处理剂的制备：取50mL，用等体积的水稀释，50℃下搅拌，再加入50g活化硅藻土，持续搅拌1h，抽滤后将样品干燥，制得复合污水处理剂。
将上述方法制得的一种基于改性硅藻土的复合污水处理剂，复合污水处理剂主要由硅藻土和淡黄色黏滞性溶胶混合复配制得；淡黄色黏滞性溶胶由γ－谷氨酸和壳聚糖在草酸和乙酸的共同作用下发生交联反应制得；复合污水处理剂中，加入淡黄色黏滞性溶胶的体积数值与加入硅藻土的质量数值比为1:1；体积数值指的是以mL为单位时对应的体积数值，质量数值是指以g为单位时对应的质量数值。
本发明还提供了基于改性硅藻土的复合污水处理剂主要由硅藻土和淡黄色黏滞性溶胶混合复配制得；干燥后成固体粉状物质。
本发明污水处理剂的使用方法是：将复合污水处理剂粉按投加量为30g/L，在污水pH为6的条件下，吸附搅拌30min，静止1h后，完成污水净化过程。本发明制备原料简单，成本低廉，且安全可靠，对污水的处理好，时间短，效率高，能达到环保局规定的排放标准。
功能检测
将本发明实施例1制备的复合污水处理剂与普通硅藻土，以及壳聚糖与普通硅藻土的混合物分三组，分别用于处理污水，对比其处理效果，具体如图1所示。
分别称取上述三组物质30g，加入1L污水中，搅拌30min后，静止1h，取上清液，测定其氨氮、COD、总磷的指标。经测定，本发明的复合污水处理剂，其氨氮降解率是其他两组的3—5倍，总磷降解率为4倍以上，COD降解率达到4倍以上。其效果显著。
实施例2
一种基于改性硅藻土的复合污水处理剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）硅藻土的活化：取硅藻土于马弗炉中280℃加热3h，取出冷至室温；加入一定浓度的体积盐酸为13%，85℃下恒温2h，离心分离，洗净；然后加体积浓度为8%的草酸溶液，室温下搅拌4 h，离心分离，洗涤，130℃下烘干得酸活化硅藻土，备用。
（2）淡黄色黏滞性溶胶的制备：称取一份γ－谷氨酸以10份的水溶解，称取5份壳聚糖并将其加入到缓慢搅拌γ－谷氨酸中，再缓慢并搅拌的加入体积浓度为10%的草酸及体积浓度为1%的乙酸混合水溶液，缓慢搅拌的速率为20 rpm/min；缓慢加入混合酸的速率为1mL/min。
将上述混合物加热50℃，使之完全溶解，冷却至室温下（室温一般为25℃左右）为淡黄色黏滞性溶胶。
（3）复合污水处理剂的制备：取50mL，用等体积的水稀释，50℃下搅拌，再加入50g活化硅藻土，持续搅拌1h，抽滤后将样品干燥，制得复合污水处理剂。
将上述方法制得的一种基于改性硅藻土的复合污水处理剂，复合污水处理剂主要由硅藻土和淡黄色黏滞性溶胶混合复配制得；淡黄色黏滞性溶胶由γ－谷氨酸和壳聚糖在草酸和乙酸的共同作用下发生交联反应制得；复合污水处理剂中，加入淡黄色黏滞性溶胶的体积数值与加入硅藻土的质量数值比为1:1；体积数值指的是以mL为单位时对应的体积数值，质量数值是指以g为单位时对应的质量数值。
本发明还提供了基于改性硅藻土的复合污水处理剂主要由硅藻土和淡黄色黏滞性溶胶混合复配制得；干燥后成固体粉状物质。
本发明污水处理剂的使用方法是：将复合污水处理剂粉按投加量为30g/L，在污水pH为6的条件下，吸附搅拌30min，静止1h后，完成污水净化过程。本发明制备原料简单，成本低廉，且安全可靠，对污水的处理好，时间短，效率高，能达到环保局规定的排放标准。
实施例3
一种基于改性硅藻土的复合污水处理剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）硅藻土的活化：取硅藻土于马弗炉中320℃加热5h，取出冷至室温；加入一定浓度的体积盐酸为13%，95℃下恒温4h，离心分离，洗净；然后加体积浓度为10 %的草酸溶液，室温下搅拌2h，离心分离，洗涤，115℃下烘干得酸活化硅藻土，备用。
（2）淡黄色黏滞性溶胶的制备：称取一份γ－谷氨酸以10份的水溶解，称取5份壳聚糖并将其加入到缓慢搅拌γ－谷氨酸中，再缓慢并搅拌的加入体积浓度为10%的草酸及体积浓度为1%的乙酸混合水溶液，缓慢搅拌的速率为50 rpm/min；缓慢加入混合酸的速率为1mL/min。
将上述混合物加热50℃，使之完全溶解，冷却至室温下（室温一般为25℃左右）为淡黄色黏滞性溶胶。
（3）复合污水处理剂的制备：取50mL，用等体积的水稀释，50℃下搅拌，再加入50g活化硅藻土，持续搅拌1h，抽滤后将样品干燥，制得复合污水处理剂。
将上述方法制得的一种基于改性硅藻土的复合污水处理剂，复合污水处理剂主要由硅藻土和淡黄色黏滞性溶胶混合复配制得；淡黄色黏滞性溶胶由γ－谷氨酸和壳聚糖在草酸和乙酸的共同作用下发生交联反应制得；复合污水处理剂中，加入淡黄色黏滞性溶胶的体积数值与加入硅藻土的质量数值比为1:1；体积数值指的是以mL为单位时对应的体积数值，质量数值是指以g为单位时对应的质量数值。
本发明还提供了基于改性硅藻土的复合污水处理剂主要由硅藻土和淡黄色黏滞性溶胶混合复配制得；干燥后成固体粉状物质。
本发明污水处理剂的使用方法是：将复合污水处理剂粉按投加量为30g/L，在污水pH为6的条件下，吸附搅拌30min，静止1h后，完成污水净化过程。本发明制备原料简单，成本低廉，且安全可靠，对污水的处理好，时间短，效率高，能达到环保局规定的排放标准。
实施例4
一种基于改性硅藻土的复合污水处理剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）硅藻土的活化：取硅藻土于马弗炉中310℃加热4h，取出冷至室温；加入一定浓度的体积盐酸为12%，90℃下恒温4h，离心分离，洗净；然后加体积浓度为10 %的草酸溶液，室温下搅拌3 h，离心分离，洗涤，125℃下烘干得酸活化硅藻土，备用。
（2）淡黄色黏滞性溶胶的制备：称取一份γ－谷氨酸以10份的水溶解，称取5份壳聚糖并将其加入到缓慢搅拌γ－谷氨酸中，再缓慢并搅拌的加入体积浓度为10%的草酸及体积浓度为1%的乙酸混合水溶液，缓慢搅拌的速率为40rpm/min；缓慢加入混合酸的速率为1mL/min。
将上述混合物加热50℃，使之完全溶解，冷却至室温下（室温一般为25℃左右）为淡黄色黏滞性溶胶。
（3）复合污水处理剂的制备：取50mL，用等体积的水稀释，50℃下搅拌，再加入50g活化硅藻土，持续搅拌1h，抽滤后将样品干燥，制得复合污水处理剂。
将上述方法制得的一种基于改性硅藻土的复合污水处理剂，复合污水处理剂主要由硅藻土和淡黄色黏滞性溶胶混合复配制得；淡黄色黏滞性溶胶由γ－谷氨酸和壳聚糖在草酸和乙酸的共同作用下发生交联反应制得；复合污水处理剂中，加入淡黄色黏滞性溶胶的体积数值与加入硅藻土的质量数值比为1:1；体积数值指的是以mL为单位时对应的体积数值，质量数值是指以g为单位时对应的质量数值。
本发明还提供了基于改性硅藻土的复合污水处理剂主要由硅藻土和淡黄色黏滞性溶胶混合复配制得；干燥后成固体粉状物质。
本发明污水处理剂的使用方法是：将复合污水处理剂粉按投加量为30g/L，在污水pH为6的条件下，吸附搅拌30min，静止1h后，完成污水净化过程。本发明制备原料简单，成本低廉，且安全可靠，对污水的处理好，时间短，效率高，能达到环保局规定的排放标准。

Claims (8)

1.一种基于改性硅藻土的复合污水处理剂，其特征是：所述复合污水处理剂主要由硅藻土和淡黄色黏滞性溶胶混合复配制得；所述淡黄色黏滞性溶胶由γ－谷氨酸和壳聚糖在草酸和乙酸的共同作用下发生交联反应制得；所述复合污水处理剂中，加入淡黄色黏滞性溶胶的体积数值与加入硅藻土的质量数值比为1:1；所述体积数值指的是以mL为单位时对应的体积数值，所述质量数值是指以g为单位时对应的质量数值。
2.根据权利要求1所述的一种基于改性硅藻土的复合污水处理剂的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
（1）硅藻土的活化：取硅藻土于马弗炉中加热后取出冷至室温，然后加入盐酸溶液，加热保温一段时间后，离心分离，洗涤后，再加入草酸溶液，室温下搅拌一段时间后，离心分离，洗涤烘干，制得活化后的硅藻土；
（2）淡黄色黏滞性溶胶的制备：在室温下，将壳聚糖加入到缓慢搅拌的γ－谷氨酸水溶液中后，再缓慢加入草酸与乙酸的混合酸溶液；然后再升温加热到50℃，使各物质完全溶解后，冷却至室温以下，制得所述淡黄色黏滞性溶胶；
（3）复合污水处理剂的制备：取淡黄色黏滞性溶胶用等体积的水稀释后，50℃下搅拌，再加入活化后的硅藻土，持续搅拌1h，抽滤后将样品干燥，制得所述复合污水处理剂。
3.根据权利要求2所述的一种基于改性硅藻土的复合污水处理剂的制备方法，其特征是，步骤（1）中，硅藻土在马弗炉中的加热温度为280-320℃，加热时间为3-5h；所述盐酸溶液的体积浓度为9-13%；所述加热保温的温度为85-95℃，保温时长为2-4h。
4.根据权利要求3所述的一种基于改性硅藻土的复合污水处理剂的制备方法，其特征是，步骤（1）中，所述草酸溶液的体积浓度为8-14%，所述室温下的搅拌时长为2-4h，所述烘干的温度为115-130℃。
5.根据权利要求2所述的一种基于改性硅藻土的复合污水处理剂的制备方法，其特征是，步骤（2）中，所述壳聚糖与γ－谷氨酸的质量份数比为5:1；所述谷氨酸水溶液中，γ－谷氨酸与水的的质量份数比为10:1；所述混合酸溶液中，草酸的体积浓度为10%，乙酸的体积浓度为1%。
6.根据权利要求5所述的一种基于改性硅藻土的复合污水处理剂的制备方法，其特征是，步骤（2）中，缓慢搅拌的速率为20-50rpm/min；缓慢加入混合酸的速率为1mL/min。
7.根据权利要求2所述的一种基于改性硅藻土的复合污水处理剂的制备方法，其特征是，步骤（3）中，所述淡黄色黏滞性溶胶的取用量为50mL，所述活化后的硅藻土的加入量为50g。
8.根据权利要求1所述的一种基于改性硅藻土的复合污水处理剂的应用，其特征是，将复合污水处理剂投入污水中，投加量为30g/L，在污水pH为6的条件下，吸附搅拌30min，静止1h后，完成污水净化过程。
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