CN107935140A - 用于农药废水的磁性纳米絮凝剂的制备方法及其产品和应用 - Google Patents

用于农药废水的磁性纳米絮凝剂的制备方法及其产品和应用 Download PDF

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童琴
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赵昆峰
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Abstract

本发明涉及一种用于农药废水的磁性纳米絮凝剂的制备方法及其产品和应用，包括高纯度Al13的提取，四氧化三铁磁性纳米液体的制备和磁性纳米絮凝剂的制备。该絮凝剂是从常规聚合氯化铝中提取分离具有高絮凝能力的纳米Al13，并将其同四氧化三铁磁性纳米液体相结合，而得到高纯高效的磁性纳米絮凝剂。该絮凝剂在磁场中具有更高的絮凝活性。本发明制备的絮凝剂具有生产条件简单、絮凝效果好、沉降速率快、对人体无毒害等优点。

Description

用于农药废水的磁性纳米絮凝剂的制备方法及其产品和应用
技术领域
本发明属于废水处理领域，具体涉及一种用于农药废水的磁性纳米絮凝剂的制备方法及其产品和应用。
背景技术
农药废水是农药厂在农药生产过程中排出的水，因其废水水质、水量不稳定；污染物浓度较高，CODcr较高，毒性大，废水中除含有农药和中间体外，还含有酚、砷、汞等有毒物质以及许多难以生物降解的物质；有恶臭，对人的呼吸道和黏膜有刺激性等特点而成为科研难点。据统计，全国农药生产企业年排放的废水量近2.0亿吨，其中已进行处理的只占重量的7%，而处理达标的仅占已处理的1%，而随着我国农药产量的逐年提高，农药废水所引起的环境污染、生态系统恶化也日益严峻。因此，研究农药废水处理的新方法、新工艺成为惠及民生的科研热点。
现如今，国内外农药废水处理方法主要包括物理法（吸附法、膜分离法）、化学法和生物化学法（好氧生物处理和厌氧生物处理）以及一些新方法（光催化氧化法、超声波技术等）。然而，吸附法最常用的吸附剂为活性炭，处理成本高，且再生困难；若采用膜分离技术一次性投资大，技术难度大，膜系统清洗困难，反冲洗需要的水量很大，而且运行和维护费用高；生物法运行成本低，但是处理效果波动大，周期长，且农药废水有机物浓度高，对微生物毒性较大；若采用光催化氧化法降解速度快，不产生二次污染，反应条件温和，但是一般光催化剂需利用紫外光作为光源，能耗高，而且农药废水浊度高、透光性差都影响了光利用率，同时光催化剂回收率低，而超声波技术在我国还处在实验室研究阶段，这都限制了其在农药废水处理中的应用。
絮凝法在水处理中占着极为重要的地位，是水处理中应用最广泛、最简单的方法。将絮凝剂配制成水溶液加入废水中，便会产生压缩双电层，使废水中的悬浮微粒失去稳定性，胶粒相互凝聚使微粒增大，形成絮凝体、矾花。絮凝体长大到一定体积后即在重力作用下脱离水相沉淀，从而去除废水中的大量悬浮物，从而达到水处理的效果。磁性纳米絮凝剂具有更加优越的处理废水能力，使用磁性纳米絮凝剂产生的矾花大、絮体密实、在磁场存在下沉降更快、浊度、COD、悬浮物等去除效率高等优点，有望广泛应用于各种工业废水和城市污水处理。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明目的在于：提供一种用于农药废水的磁性纳米絮凝剂的制备方法。
本发明再一目的在于：提供一种上述方法制备的产品。
本发明又一目的在于：提供一种上述产品的应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于农药废水的磁性纳米絮凝剂的制备方法，包括步骤如下：
（1）高纯度Al13的提取
量取乙醇和丙酮按体积比为1：（1-3）混合，将（0.5-1）mol/L聚合氯化铝加入到200 mL乙醇和丙酮的混合溶液中，搅拌，弃去沉淀，再加入80 mL乙醇和丙酮的混合溶液，搅拌，即得到高纯度Al13；
（2）四氧化三铁磁性纳米液体的制备
分别称取三氯化铁和二氯化铁溶于水中形成溶液，将三氯化铁溶液和二氯化铁溶液按物质的量浓度比为1：（0.5-1.5）混合，在搅拌的条件下逐滴滴加氨水，直至溶液的pH值在10-13，置于60-80℃水浴锅中，搅拌水浴10-14 h，然后超声分散30-60 min，保持该温度陈化24-48 h，形成四氧化三铁磁性纳米液体；
（3）磁性纳米絮凝剂的制备
将四氧化三铁磁性纳米液体和高纯度Al13按体积比为：1：（8-12）混合，搅拌，在水浴锅中反应5-9 h，即得到磁性纳米絮凝剂。
本发明先将聚合氯化铝中的高纯度Al13提取出来，然后将四氧化三铁磁性颗粒掺入絮凝剂中，目的在于制备出一种结构稳定，性能优异，沉降速度快的磁性纳米絮凝剂。该絮凝剂是从常规聚合氯化铝中提取分离具有高絮凝能力的纳米Al13，并将其同四氧化三铁磁性纳米液体相结合，而得到高纯高效的磁性纳米絮凝剂。
本发明提供一种用于农药废水的磁性纳米絮凝剂，根据上述所述方法制备得到。
本发明还提供一种磁性纳米絮凝剂在农药废水处理中的应用。
本发明中将聚合氯化铝中的高纯度Al13提取出来，然后将四氧化三铁磁性颗粒掺入絮凝剂中，使得絮凝剂絮凝对废水处理效率高，沉降时间短，污泥含水率低。该絮凝剂是从常规聚合氯化铝中提取分离具有高絮凝能力的纳米Al13，并将其同四氧化三铁磁性纳米液体相结合，而得到高纯高效的磁性纳米絮凝剂。该絮凝剂在磁场中具有更高的絮凝活性。本发明制备的絮凝剂具有生产条件简单、絮凝效果好、沉降速率快、对人体无毒害等优点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
（1）量取乙醇和丙酮体积比1:1混合，将0.5 mol/L聚合氯化铝加入到200 mL乙醇和丙酮的混合溶液中，搅拌，弃去沉淀，再加入80 mL乙醇和丙酮的混合溶液，搅拌，即得到高纯度Al13；
（2）分别称取三氯化铁和二氯化铁溶于水中形成溶液，将0.1 mol/L三氯化铁溶液和0.1 mol/L二氯化铁溶液混合，在搅拌的条件下逐滴滴加氨水，直至溶液的pH值为11，置于60 ℃水浴锅中，搅拌水浴10 h，然后超声分散30 min，保持该温度陈化24 h，形成四氧化三铁磁性纳米液体；
（3）将四氧化三铁磁性纳米液体和高纯度Al13按体积比为1:8混合，搅拌，在水浴锅中反应5 h，即得到磁性纳米絮凝剂；
（4）将2 mL所制备的絮凝剂加入到50 mL的某COD为305 mg/L农药废水中，并将农药废水放置在磁铁上，经过5分钟的絮凝沉淀，COD的去除率为56.1%。
实施例2
（1）量取乙醇和丙酮体积比1:2混合，将0.6 mol/L聚合氯化铝加入到200 mL乙醇和丙酮的混合溶液中，搅拌，弃去沉淀，再加入80 mL乙醇和丙酮的混合溶液，搅拌，即得到高纯度Al13；
（2）分别称取三氯化铁和二氯化铁溶于水中形成溶液，将0.1 mol/L三氯化铁溶液和0.05 mol/L二氯化铁溶液混合，在搅拌的条件下逐滴滴加氨水，直至溶液的pH值为10，置于70 ℃水浴锅中，搅拌水浴11 h，然后超声分散40 min，保持该温度陈化30 h，形成四氧化三铁磁性纳米液体；
（3）将四氧化三铁磁性纳米液体和高纯度Al13按体积比为1:9混合，搅拌，在水浴锅中反应6 h，即得到磁性纳米絮凝剂；
（4）将2 mL所制备的絮凝剂加入到50 mL的某COD为305 mg/L农药废水中，并将农药废水放置在磁铁上，经过5分钟的絮凝沉淀，COD的去除率为53.7%。
实施例3
（1）量取乙醇和丙酮体积比1:3混合，将0.7 mol/L聚合氯化铝加入到200 mL乙醇和丙酮的混合溶液中，搅拌，弃去沉淀，再加入80 mL乙醇和丙酮的混合溶液，搅拌，即得到高纯度Al13；
（2）分别称取三氯化铁和二氯化铁溶于水中形成溶液，将0.1 mol/L三氯化铁溶液和0.15 mol/L二氯化铁溶液混合，在搅拌的条件下逐滴滴加氨水，直至溶液的pH值为12，置于80 ℃水浴锅中，搅拌水浴12 h，然后超声分散50 min，保持该温度陈化40 h，形成四氧化三铁磁性纳米液体；
（3）将四氧化三铁磁性纳米液体和高纯度Al13按体积比为1:10混合，搅拌，在水浴锅中反应7 h，即得到磁性纳米絮凝剂；
（4）将2 mL所制备的絮凝剂加入到50 mL的某COD为305 mg/L农药废水中，并将农药废水放置在磁铁上，经过5分钟的絮凝沉淀，COD的去除率为58.0%。
实施例4
（1）量取乙醇和丙酮体积比1:1混合，将0.9 mol/L聚合氯化铝加入到200 mL乙醇和丙酮的混合溶液中，搅拌，弃去沉淀，再加入80 mL乙醇和丙酮的混合溶液，搅拌，即得到高纯度Al13；
（2）分别称取三氯化铁和二氯化铁溶于水中形成溶液，将0.1 mol/L三氯化铁溶液和0.1 mol/L二氯化铁溶液混合，在搅拌的条件下逐滴滴加氨水，直至溶液的pH值为13，置于70 ℃水浴锅中，搅拌水浴13 h，然后超声分散60 min，保持该温度陈化45 h，形成四氧化三铁磁性纳米液体；
（3）将四氧化三铁磁性纳米液体和高纯度Al13按体积比为1:11混合，搅拌，在水浴锅中反应8 h，即得到磁性纳米絮凝剂；
（4）将2 mL所制备的絮凝剂加入到50 mL的某COD为305 mg/L农药废水中，并将农药废水放置在磁铁上，经过5分钟的絮凝沉淀，COD的去除率为54.8%。
实施例5
（1）量取乙醇和丙酮体积比1:2混合，将1 mol/L聚合氯化铝加入到200 mL乙醇和丙酮的混合溶液中，搅拌，弃去沉淀，再加入80 mL乙醇和丙酮的混合溶液，搅拌，即得到高纯度Al13；
（2）分别称取三氯化铁和二氯化铁溶于水中形成溶液，将0.1 mol/L三氯化铁溶液和0.15 mol/L二氯化铁溶液混合，在搅拌的条件下逐滴滴加氨水，直至溶液的pH值为11，置于80 ℃水浴锅中，搅拌水浴14 h，然后超声分散60 min，保持该温度陈化48h，形成四氧化三铁磁性纳米液体；
（3）将四氧化三铁磁性纳米液体和高纯度Al13按体积比为1:12混合，搅拌，在水浴锅中反应9 h，即得到磁性纳米絮凝剂；
（4）将2 mL所制备的絮凝剂加入到50 mL的某COD为305 mg/L农药废水中，并将农药废水放置在磁铁上，经过5分钟的絮凝沉淀，COD的去除率为55.4%。

Claims (3)

1.一种用于农药废水的磁性纳米絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）高纯度Al13的提取
量取乙醇和丙酮按体积比为1：（1-3）混合，将（0.5-1）mol/L聚合氯化铝加入到200 mL乙醇和丙酮的混合溶液中，搅拌，弃去沉淀，再加入80 mL乙醇和丙酮的混合溶液，搅拌，即得到高纯度Al13；
（2）四氧化三铁磁性纳米液体的制备
分别称取三氯化铁和二氯化铁溶于水中形成溶液，将三氯化铁溶液和二氯化铁溶液按质量浓度比为1：（0.5-1.5）混合，在搅拌的条件下逐滴滴加氨水，直至溶液的pH值在10-13，置于60-80℃水浴锅中，搅拌水浴10-14 h，然后超声分散30-60 min，保持该温度陈化24-48h，形成四氧化三铁磁性纳米液体；
（3）磁性纳米絮凝剂的制备
1、将四氧化三铁磁性纳米液体和高纯度Al13按体积比为：1：（8-12）混合，搅拌，在水浴锅中反应5-9 h，即得到磁性纳米絮凝剂。
2、分别称取三氯化铁和二氯化铁溶于水中形成溶液，将0.1 mol/L三氯化铁溶液和0.15 mol/L二氯化铁溶液混合，在搅拌的条件下逐滴滴加氨水，直至溶液的pH值为12，置于80 ℃水浴锅中，搅拌水浴12 h，然后超声分散50 min，保持该温度陈化40 h，形成四氧化三铁磁性纳米液体；
3、将四氧化三铁磁性纳米液体和高纯度Al13按体积比为1:10混合，搅拌，在水浴锅中反应7 h，即得到磁性纳米絮凝剂；
4、将2 mL所制备的絮凝剂加入到50 mL的某COD为305 mg/L农药废水中，并将农药废水放置在磁铁上，经过5分钟的絮凝沉淀，COD的去除率为58.0%。
2.一种用于农药废水的磁性纳米絮凝剂，其特征在于根据权利要求1所述方法制备得到。
3.根据权利要求2所述磁性纳米絮凝剂在农药废水处理中的应用。
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