CN108017129A - 一种复合污水处理剂 - Google Patents

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Abstract

本发明属于污水处理技术领域。本发明公开了一种复合污水处理剂，其由以下重量百分含量的原料制得：聚合氯化铝20～35wt%，聚合氯化铁15～20wt%，改性膨润土10～20wt%，硅胶10～15wt%，丙烯酸酯胶粘剂3～5wt%，余量为改性零价铁；改性膨润土由膨润土、草酸钾溶液、丙撑基双(十八烷基二甲基氯化铵)硅烷偶联剂和水等原料制得；改性零价铁由微米零价铁、水溶性高聚物和水等原料制得。本发明中的复合污水处理剂用于化工废水的处理，集脱色、絮凝、去除COD、BOD等多种功能于一身的高效复合污水处理剂，其脱色率极高，优于传统的无机高分子絮凝剂和有机高分子絮凝脱色剂，脱色率高，COD、BOD去除率高。

Description

一种复合污水处理剂
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种复合污水处理剂。
背景技术
聚丙烯酰胺(Polyscrylamide)简称PAM，分子式为:[CH2-CH(CONH2)]n，是一种线状高分子聚合物，分子量在400-2000万之间，固体产品外观为白色或略带黄色粉末，液态为无色粘稠胶体状，易溶于水，温度超过120℃ 时易分解。有文献报道，国外究者发现聚丙烯酰胺的降解产物可作为细菌生命活动的营养物质，反过来营养物质又会促进聚丙烯酰胺的降解。因此成为应用最为的广泛的絮凝剂之一，然而聚丙烯酰胺的单体丙烯酰胺是一种致癌物质，目前许多国家多已经减少了其应用，因此需要开发一种既具有高效絮凝作用，同时对环境安全无害的污水处理剂。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种集脱色、絮凝、去除COD、BOD多种功能于一身的高效复合污水处理剂，并且其不包含有毒有害原料，对环境无害。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种复合污水处理剂，由以下重量百分含量的原料制得：
聚合氯化铝20～35wt%，聚合氯化铁15～20wt%，改性膨润土10～20wt%，硅胶10～15wt%，丙烯酸酯胶粘剂3～5wt%，余量为改性零价铁。
聚合氯化铝和聚合氯化铁是两种高效的絮凝剂，其溶液的pH值较低，铝离子和铁离子以水合铝、水合铁络合离子状态存在，加入废水中，若pH值升高，这些水合络合离子就会发生配位水解反应，生成各种羟基铝离子、羟基铁离子，最终将产生氢氧化铝、氢氧化铁沉淀物析出；
膨润土表面带负电性，能够吸附污水中重金属离子，由于膨润土的层结构其还具有优异的吸附性能，对其层间结构进行改性后，能够获得更好的吸附性能，这里的改性只要之插层改性。硅胶具有多孔结构同时还能起到脱色的作用；零价铁是一种具有极高还原电势，能够用于处理污水中的营养物，如硝酸盐、亚硝酸盐、有机物等，还能出去污水中的重金属离子等；丙烯酸酯胶粘剂用于将原料结合在一起，使其具有一定的形态，便于存储和使用，同时本发明中的丙烯酸酯胶粘剂的含量极少仅仅起到粘结组分的作用，对原料中各组分功能的发挥影响较小，几乎没有不良影响。
作为优选，改性膨润土由以下重量份的原料制得，膨润土10份，草酸钾溶液10～15份，丙撑基双(十八烷基二甲基氯化铵)1～3份，硅烷偶联剂0.5～0.7份，水8～10份。
作为优选，改性膨润土由以下方法制得，将膨润土与草酸钾溶液混合并静置20～30分钟，然后以1000～2000rpm转速下球磨1～1.5小时，然后静置1～2小时制得膨润土混合浆，然后将膨润土混合浆干燥并在400～450℃下处理30～50分钟制得初插层膨润土，然后将初插层膨润土与丙撑基双(十八烷基二甲基氯化铵)、硅烷偶联剂和水混合并在2000～2500rpm转速下球磨50～80分钟，接着干燥后制得插层膨润土。
本发明中的膨润土插层改性主要分两步，第一步为层间距的扩大，第二步为耐高温聚合物的插入。第一步采用将膨润土和草酸钾溶液混合并球磨的方法进行，膨润土层间具有丰富的层间离子，这些层间离子具有较高的活性，将草酸钾与膨润土混合球磨后，膨润土能够被机械破碎，成为尺寸更小的颗粒并能够活化其层间离子的活性，这一过程中，草酸钾也能部分进入膨润土的层间，球磨之后的静置是为了使更多的草酸钾替换膨润土层间具有高活性的离子，也即使更多的草酸钾进入膨润土的层间并稳定存在，静置后高温处理，将膨润土层间的草酸钾除去，进而完成了膨润土层间距的扩大，为下一步的耐高温高聚物的插入做好了准备；第二步聚合物的插入，聚合物选用丙撑基双(十八烷基二甲基氯化铵)，经过第一步形成的初插层膨润土与丙撑基双(十八烷基二甲基氯化铵)、偶联剂、水混合球磨进行插层改性，利用机械力将聚酰亚胺插入经第一步处理后的膨润土的层间，丙撑基双(十八烷基二甲基氯化铵)的插入能够将膨润土层间距扩大，使其的层间具有更大的容纳量，另外丙撑基双(十八烷基二甲基氯化铵)具有杀菌作用，其裸露在膨润土层间外的长链能够在污水中自由的摆动，起到杀菌的作用。上述两步插层处理都采用机械力插层，这样方法简便，能够快速生产，而且二步插层处理的效果较好。
作为优选，改性零价铁由以下重量份的原料制得，微米零价铁10份，水溶性高聚物2～6份，水20～60份。
作为优选，改性零价铁由以下方法制得，将微米零价铁颗粒重量0.2～0.6倍的水溶性高聚物溶解于微米零价铁颗粒重量2～6倍的去离子水中制得高聚物溶液，溶解后将微米零价铁颗粒加入到高聚物溶液中混合均匀，真空干燥后制得改性微米零价铁颗粒。
零价铁具有很高的还原电势，高达-440mV，在本发明的渗透反应格栅中充当还原剂，还原污水中的有机污染物和重金属离子。由于零价铁是一种具有极高还原性的材料，其在制备完成后容易在与外界接触时被氧化，进而失效，因此需要将零价铁先包覆起来，阻隔其与外界特别是空气的接触；同时还需要在废水处理时能够及时参与反应，采用水溶性高聚物包覆零价铁颗粒，使其在不需要使用时能够后不与外界接触，不发生失效，在需要其发挥作用时，即在处理废水时能够及时参与反应。
作为优选，微米零价铁颗粒的粒径为50～75μm。
作为优选，水溶性高聚物为聚氧化乙烯、聚丙烯酸钙或聚乙烯醇中的一种。
作为优选，复合污水处理剂由以下方法制得：
将聚合氯化铝和聚合氯化铁混合均匀并使混合物的粒径为50～75μm，然后加入改性膨润土和硅胶混合均匀，接着加入丙烯酸酯胶粘剂并混合均匀，最后加入改性零价铁并混合均匀制得复合污水处理剂。
制备方法中，最重要的是改性零价铁的添加在其他原料与丙烯酸酯胶粘剂混合后，这样可以使改性零价铁粘着在复合污水处理剂的表面，也能保证其进入污水后能够及时起效，防止其因被包覆在复合污水处理剂内部而无法及时起效的情况发生。
作为优选，复合污水处理剂的制备过程在40～50℃温度下进行。
因此，本发明具有以下有益效果：本发明中的复合污水处理剂用于化工废水的处理，集脱色、絮凝、去除COD、BOD等多种功能于一身的高效复合污水处理剂，其脱色率极高，优于传统的无机高分子絮凝剂和有机高分子絮凝脱色剂，脱色率高，COD、BOD去除率高。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。
显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明中，若非特指，所有的设备和原料均可从市场上购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
实施例1
一种复合污水处理剂，由以下重量百分含量的原料制得：
聚合氯化铝20wt%，聚合氯化铁15wt%，改性膨润土10wt%，硅胶10wt%，丙烯酸酯胶粘剂3wt%，改性零价铁42wt%；复合污水处理剂由以下方法制得：将聚合氯化铝和聚合氯化铁混合均匀并使混合物的粒径为50μm，然后加入改性膨润土和硅胶混合均匀，接着加入丙烯酸酯胶粘剂并混合均匀，最后加入改性零价铁并混合均匀制得复合污水处理剂；复合污水处理剂的整个制备过程在40℃下完成。
其中，改性膨润土由以下重量份的原料制得，膨润土10份，1mol/L草酸钾溶液10份，丙撑基双(十八烷基二甲基氯化铵)1份，硅烷偶联剂0.5份，水8份；改性膨润土由以下方法制得，将膨润土与1mol/L草酸钾溶液混合并静置20分钟，然后以1000rpm转速下球磨1小时，然后静置1小时制得膨润土混合浆，然后将膨润土混合浆干燥并在400℃下处理30分钟制得初插层膨润土，然后将初插层膨润土与丙撑基双(十八烷基二甲基氯化铵)、硅烷偶联剂和水混合并在2000rpm转速下球磨50分钟，接着干燥后制得插层膨润土；
改性零价铁由以下重量份的原料制得，微米零价铁10份，水溶性高聚物2份，水20份；改性零价铁由以下方法制得，将水溶性高聚物溶解于水中制得高聚物溶液，溶解后将微米零价铁颗粒加入到高聚物溶液中混合均匀，真空干燥后制得改性微米零价铁颗粒；微米零价铁颗粒的粒径为50μm；水溶性高聚物为聚氧化乙烯。
实施例2
一种复合污水处理剂，由以下重量百分含量的原料制得：
聚合氯化铝25wt%，聚合氯化铁17wt%，改性膨润土13wt%，硅胶12wt%，丙烯酸酯胶粘剂4wt%，改性零价铁29wt%；复合污水处理剂由以下方法制得：将聚合氯化铝和聚合氯化铁混合均匀并使混合物的粒径为60μm，然后加入改性膨润土和硅胶混合均匀，接着加入丙烯酸酯胶粘剂并混合均匀，最后加入改性零价铁并混合均匀制得复合污水处理剂；复合污水处理剂的整个制备过程在45℃下完成。
其中，改性膨润土由以下重量份的原料制得，膨润土10份，1mol/L草酸钾溶液12份，丙撑基双(十八烷基二甲基氯化铵)2份，硅烷偶联剂0.6份，水9份；改性膨润土由以下方法制得，将膨润土与1mol/L草酸钾溶液混合并静置23分钟，然后以1500rpm转速下球磨1.2小时，然后静置1.5小时制得膨润土混合浆，然后将膨润土混合浆干燥并在410℃下处理35分钟制得初插层膨润土，然后将初插层膨润土与丙撑基双(十八烷基二甲基氯化铵)、硅烷偶联剂和水混合并在2200rpm转速下球磨60分钟，接着干燥后制得插层膨润土；
改性零价铁由以下重量份的原料制得，微米零价铁10份，水溶性高聚物3份，水30份；改性零价铁由以下方法制得，将水溶性高聚物溶解于水中制得高聚物溶液，溶解后将微米零价铁颗粒加入到高聚物溶液中混合均匀，真空干燥后制得改性微米零价铁颗粒；微米零价铁颗粒的粒径为60μm；水溶性高聚物为聚丙烯酸钙。
实施例3
一种复合污水处理剂，由以下重量百分含量的原料制得：
聚合氯化铝30wt%，聚合氯化铁18wt%，改性膨润土17wt%，硅胶13wt%，丙烯酸酯胶粘剂4wt%，改性零价铁18wt%；复合污水处理剂由以下方法制得：将聚合氯化铝和聚合氯化铁混合均匀并使混合物的粒径为65μm，然后加入改性膨润土和硅胶混合均匀，接着加入丙烯酸酯胶粘剂并混合均匀，最后加入改性零价铁并混合均匀制得复合污水处理剂；复合污水处理剂的整个制备过程在45℃下完成。
其中，改性膨润土由以下重量份的原料制得，膨润土10份，1mol/L草酸钾溶液13份，丙撑基双(十八烷基二甲基氯化铵)2份，硅烷偶联剂0.6份，水9份；改性膨润土由以下方法制得，将膨润土与1mol/L草酸钾溶液混合并静置27分钟，然后以1500rpm转速下球磨1.3小时，然后静置1.5小时制得膨润土混合浆，然后将膨润土混合浆干燥并在430℃下处理45分钟制得初插层膨润土，然后将初插层膨润土与丙撑基双(十八烷基二甲基氯化铵)、硅烷偶联剂和水混合并在2300rpm转速下球磨70分钟，接着干燥后制得插层膨润土；
改性零价铁由以下重量份的原料制得，微米零价铁10份，水溶性高聚物5份，水50份；改性零价铁由以下方法制得，将水溶性高聚物溶解于水中制得高聚物溶液，溶解后将微米零价铁颗粒加入到高聚物溶液中混合均匀，真空干燥后制得改性微米零价铁颗粒；微米零价铁颗粒的粒径为65μm；水溶性高聚物为聚丙烯酸钙。
实施例4
一种复合污水处理剂，由以下重量百分含量的原料制得：
聚合氯化铝35wt%，聚合氯化铁20wt%，改性膨润土20wt%，硅胶15wt%，丙烯酸酯胶粘剂5wt%，改性零价铁5wt%；复合污水处理剂由以下方法制得：将聚合氯化铝和聚合氯化铁混合均匀并使混合物的粒径为75μm，然后加入改性膨润土和硅胶混合均匀，接着加入丙烯酸酯胶粘剂并混合均匀，最后加入改性零价铁并混合均匀制得复合污水处理剂；复合污水处理剂的整个制备过程在50℃下完成。
其中，改性膨润土由以下重量份的原料制得，膨润土10份，1mol/L草酸钾溶液15份，丙撑基双(十八烷基二甲基氯化铵) 3份，硅烷偶联剂0.7份，水10份；改性膨润土由以下方法制得，将膨润土与1mol/L草酸钾溶液混合并静置30分钟，然后以2000rpm转速下球磨1.5小时，然后静置2小时制得膨润土混合浆，然后将膨润土混合浆干燥并在450℃下处理50分钟制得初插层膨润土，然后将初插层膨润土与丙撑基双(十八烷基二甲基氯化铵)、硅烷偶联剂和水混合并在2500rpm转速下球磨80分钟，接着干燥后制得插层膨润土；
改性零价铁由以下重量份的原料制得，微米零价铁10份，水溶性高聚物6份，水60份；改性零价铁由以下方法制得，将水溶性高聚物溶解于水中制得高聚物溶液，溶解后将微米零价铁颗粒加入到高聚物溶液中混合均匀，真空干燥后制得改性微米零价铁颗粒；微米零价铁颗粒的粒径为75μm；水溶性高聚物为聚乙烯醇。
技术指标：
1. 脱色率：≥90%；
2. COD去除率：≥92%；
3. BOD去除率：≥92%；
4. 颗粒物去除率：≥90%。
应当理解的是，对于本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种复合污水处理剂，其特征在于由以下重量百分含量的原料制得：
聚合氯化铝20～35wt%，聚合氯化铁15～20wt%，改性膨润土10～20wt%，硅胶10～15wt%，丙烯酸酯胶粘剂3～5wt%，余量为改性零价铁。
2.根据权利要求1所述的一种复合污水处理剂，其特征在于：
所述的改性膨润土由以下重量份的原料制得，膨润土10份，草酸钾溶液10～15份，丙撑基双(十八烷基二甲基氯化铵)1～3份，硅烷偶联剂0.5～0.7份，水8～10份。
3.根据权利要求2所述的一种复合污水处理剂，其特征在于：
所述的改性膨润土由以下方法制得，将膨润土与草酸钾溶液混合并静置20～30分钟，然后以1000～2000rpm转速下球磨1～1.5小时，然后静置1～2小时制得膨润土混合浆，然后将膨润土混合浆干燥并在400～450℃下处理30～50分钟制得初插层膨润土，然后将初插层膨润土与丙撑基双(十八烷基二甲基氯化铵)、硅烷偶联剂和水混合并在2000～2500rpm转速下球磨50～80分钟，接着干燥后制得插层膨润土。
4.根据权利要求1所述的一种复合污水处理剂，其特征在于：
所述的改性零价铁由以下重量份的原料制得，微米零价铁10份，水溶性高聚物2～6份，水20～60份。
5.根据权利要求4所述的一种复合污水处理剂，其特征在于：
所述的改性零价铁由以下方法制得，将水溶性高聚物溶解于水中制得高聚物溶液，溶解后将微米零价铁颗粒加入到高聚物溶液中混合均匀，真空干燥后制得改性微米零价铁颗粒。
6.根据权利要求4所述的一种复合污水处理剂，其特征在于：
所述的微米零价铁颗粒的粒径为50～75μm。
7.根据权利要求4所述的一种复合污水处理剂，其特征在于：
所述的水溶性高聚物为聚氧化乙烯、聚丙烯酸钙或聚乙烯醇中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种复合污水处理剂，其特征在于由以下方法制得：
将聚合氯化铝和聚合氯化铁混合均匀并使混合物的粒径为50～75μm，然后加入改性膨润土和硅胶混合均匀，接着加入丙烯酸酯胶粘剂并混合均匀，最后加入改性零价铁并混合均匀制得复合污水处理剂。
9.根据权利要求8所述的一种复合污水处理剂，其特征在于：
复合污水处理剂的制备过程在40～50℃温度下进行。
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