CN108067185A

CN108067185A - 一种高效污水处理吸附剂的配制及生产方法

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Publication number: CN108067185A
Application number: CN201611007266.4A
Authority: CN
Inventors: 黄立
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-11-16
Filing date: 2016-11-16
Publication date: 2018-05-25

Abstract

一种高效污水处理吸附剂的配制及生产方法。本发明涉及污水处理领域，旨在提供一种污水净化复合材料及生产工艺。本发明公开了一种污水净化吸附剂的配方和生产方法，具体各组份配方的重量占比是：改性稻谷壳活性炭0.1—0.2，改性竹炭纤维0.03—0.15，TKCR Fe²⁺/C复合体0.08—0.4，活性污泥干粉0.05—0.3，有机高分子表面改性剂0.003—0.05，活性海泡石0.01—0.3。本发明公开的污水处理吸附剂具有：吸附脱除污水中阳离子和氯离子（Cl^‑）功能、具有强烈的化学絮凝沉淀功能、具有降解污水中COD的功能。是一种吸附净化污水能力强，原材料来源广泛、价格低廉的复合材料。

Description

一种高效污水处理吸附剂的配制及生产方法

技术领域

本发明涉及环保领域废水处理，旨在提供一种高效、适应性广、价格低廉的吸附剂，尤其同时具有吸附去除废水中有机物、金属离子、氯离子的功能，又具有絮凝沉淀废水中污染物和悬浮物的效能的复合吸附剂。

背景技术

用吸附法去除废水中的有机物、色素、氨氮、金属离子、胶质物和油是一种广泛应用的水处理技术。

现有技术中以活性炭吸附、改性膨润土吸附、大孔树脂吸附最具代表性，其原理是利用固体吸附剂比表面积大、空隙率高、极性强、颗粒带有电荷极性具有良好的物理吸附性和表面化学活性，对废水中各类污染物具有良好的吸附能力，达到净化水体的目的。

现有技术中的废水处理吸附剂有很多种类，但都存在价格昂贵、功能单一、吸附脱除污染物效果不足等缺点。

广泛应用的活性炭吸附、大孔树脂吸附仅仅是污染物转移，再生液需要进行二次处理。在环保要求越来越严格的现实情况下，活性炭吸附、大孔树脂吸附的技术用于含污染物浓度低的废水处理比较有经济价值。如何找到一种适应范围广、吸附性能高、价格低廉的吸附剂是高浓度有机废水处理领域迫切需要的。

发明内容

发明内容摘要：

本发明涉及环保行业的污水净化领域，旨在提供一种高效价廉兼具有吸附脱除污水中阳离子和氯离子（Cl^-）的功效又具有化学絮凝沉淀功效的污水净化新型复合材料。

本发明公开了一种高效污水净化复合吸附剂的配制和生产方法，具体各组份配制的重量占比是改性稻谷壳活性炭占配制重量的0.1—0.2，改性竹炭纤维占配制重量的0.03—0.15，TKCR Fe²⁺/C复合体占配制重量的0.08—0.4，活性污泥干粉占配制重量的0.05—0.3，有机高分子表面改性剂占配制重量的0.003—0.05，活性海泡石占重量0.01—0.3。

本发明公开的高效污水处理吸附剂具有吸附脱除污水中阳离子和氯离子（Cl^-）功能，具有强烈的化学絮凝沉淀功能，具有降解污水中COD的功能，是一种吸附净化污水能力强，原材料来源广泛，价格低廉，应用范围广泛的高效污水净化的复合材料。

本发明公布了一种废水处理吸附剂的配制及生产方法，本发明的吸附剂按重量组分占比是：改性稻谷壳活性炭占配制重量的0.1—0.2，改性竹炭纤维占配制重量的0.03—0.15，TKCR Fe²⁺/C复合体占配制重量的0.08—0.4，活性污泥干粉占配制重量的0.05—0.3，有机高分子表面改性剂占配制重量的0.003—0.05，活性海泡石占重量0.01—0.3。

具体实施的生产方法是：

先预制改性稻谷壳活性炭和改性竹炭纤维：是先将破碎的竹子粉和稻谷壳按比例混合，添加适量的酸碱浸泡，再压制成型，用特定的炭化炉在500℃～1100℃的温度下将稻谷壳和竹纤维压制而成的预制块进行炭化，再用粉碎设备粉碎到20-300目的颗粒获得改性稻谷壳活性炭和改性竹炭纤维的混合粉体材料。

先预制TKCR Fe²⁺/C复合材料：是采用来源广泛的铁矿石和污水处理活性污泥腐植质或焦炭为碳源，再添加粘土、减水剂、捏合粘，将原料按陶瓷生产工艺：配料→球磨→筛分→制泥→挤坯→烧结→还原→获取TKCR复合材料，再用粉碎设备粉碎到20-300目的颗粒，制得TKCR Fe²⁺/C的粉体材料，其中活性污泥干粉来自于城市污水处理厂的外排活性污泥干料。

配方所需要的有机高分子表面改性剂：是指含有壳聚糖、聚乙酰胺、聚氨酯等组成的复合混合型高分子改性剂。

改性海泡石是指用海泡石矿加适量的酸碱经水磨粉碎除去杂质后，再在500℃～800℃条件下烘干煅烧，将煅烧后的块料再加工粉碎到20-300目得到的改性海泡石粉末。

将以上各组分按技术要求先预制后，再按本发明所提供的吸附剂材料合成的组份重量比配制，装填到高速球磨机内球磨混合，使各组分相互捏合、相互包裹，获得复合性功能的材料后，再经过筛分包装，获得本发明的吸附剂的产品。

本发明公开的吸附剂组份的技术说明：

利用铁矿石与腐植质或焦炭合成的TKCR Fe²⁺/C复合材料加稻谷壳与竹子粉合成的高活性活性炭加改性海泡石和有机高分子表面活性剂在一定温度下活化后，获得的本发明所指的吸附剂材料具有巨大的比表面积和很高的空隙率，能够形成强大的表面吸附去除污水中各类污染物的能力。

TKCR Fe²⁺/C复合材料主要活性成份为Fe²⁺和C，采用特定的铁矿石与腐植质活性污泥、焦炭、粘土及其它添加剂经过类似于陶瓷生产工艺方法成型，再经过高温氧化、还原——系统反应后，获得的复合材料该材料内部会有网状结构的孔道生成，Fe以高活性海绵单质铁形式存在，Fe²⁺以FeO的分子形式存在，C以FeC、活性炭，歧化石墨和纳米碳的形式存在。由于Fe/C在TKCR复合材料中的密集小颗粒以相互嵌合状态存在，TKCR复合材料相当于Fe/C微形电池的聚合体，在废水中，当水体PH值适当的情况下，Fe/C具有微电解反应。Fe/C的电位差为1.28EV。由于这一特定的电位差，使TKCR Fe²⁺/C复合材料颗粒天然能吸附带正电的氨根离子和金属离子，能强烈的吸附废水中NH4⁺，Cu²⁺，Pb²⁺，Hg²⁺，Zn²⁺。从而使本发明所提供的吸附剂具有高效的去污水水体中金属离子的功能。

天然矿物海泡石是硅、铝镁氧化物天然形成的矿物质分子结构，具有二层硅氧四面体和MgO碱金属的嵌合体结构。细微的海泡石同样具有净负电荷结构，负电荷需吸附正电荷来中和，这就使改性海泡石粉末在废水中具有吸引并容纳金属离子的能力。海泡石是所有粘土中吸附阳离子能力最强的。在本发明吸附剂中加入改性海泡石组分，能极大地提高本发明提供的吸附剂的吸附去除污水中阳离子的功能。

TKCR复合材料主要由Fe²⁺/C组成。当TKCR粉末分散到废水中时，不但Fe/C会产生微电解的电化学反应促使废水中大分子有机物发生氧化分解反应，消解污水中大部分有机物转为为CO₂和H₂O，还可以将大分子有机物切割成有利于生物降解的小分子有机物。而且Fe²⁺与水中的酸碱发生化学反应，生成Fe(OH)₃多孔状结构的凝胶，这种化学反应生成的Fe(OH)₃凝胶具有强烈的捕聚有机物并絮凝沉淀与污水水体分离的作用。 TKCR Fe²⁺/C复合材料释放出来的Fe²⁺、Fe³⁺能对Cl^-、有机物等带负电荷的基团具有静电吸附作用。在水体中形成的Fecl₂，Fecl₃络合化合物也具有强烈的絮凝功效，这是本发明的吸附剂的一大功效，利用该原理可以用本发明提供的吸附剂具有的吸附和化合絮凝两个功效去除废水中的氯离子。

选择壳聚糖、聚氨基葡萄糖、聚氨酯等高分子作为吸附剂粉体材料的包膜组份，主要是利用该类有机高分子物质的分子中存在羟基、氨基、和其它活性基团的特性，可借这些活性基团氢键或盐键形成的具有类似网状结构的笼形分子，捕聚废水中的各类有机物和氨氮、硫化物并与具有高活性高表面积的稻壳活性炭，相互作用，将捕聚到的有机物最大可能地固定在本发明提供的吸附剂的高活性表面，以达到吸附去除废水中污染物净化水体的目的。

本发明是将TKCR复合材料，改性稻壳竹炭纤维活性，改性海泡石，有机高分子表面吸附剂在球磨机内高速撞击混合形成的本发明所指的复合型吸附材料，这种复合型吸附材料利用海泡石在水体内具有强烈的吸水膨胀体积膨胀倍数大于25倍，以扩大本发明吸附剂在废水的吸附面积，提高吸附剂在水体中的悬浮能力，从而强化吸附剂的吸附去除污染物的能力。

按重量比将各组分混合装填到高速球磨内通，经过球石的撞击混合而配制得到的本发明的所指的吸附剂，其表面带有很高的电压、电荷，当这种表面能量很高的吸附剂投放到废水中，本发明提供的吸附剂表面所带的静电能利用异性电荷相吸的原理，瞬间吸附水体中的离子物质，尤其对含氯离子比较高的水体，去除氯离子有十分明显的效果，最佳能达到50%以上的去除率。

改性稻壳竹炭纤维活性炭，是将稻壳活性炭和竹炭纤维中SiO₂被预处理去除后，获得改性稻壳活性炭和竹炭纤维的复合材料，该复合材料中富含分子级的微孔，表面积巨大，具有比一般活性炭更大的吸附能力，同时这两类活性炭中都富含游离氧，具有十分强烈的氧化去除COD的能力，将改性稻壳活性炭与竹炭纤维混合合成复合型活性炭，主要是利用改性稻壳活性炭吸附能力强和竹炭纤维不但活性强吸附能力大而且机械强度高，能更多承载吸附物质的效果。提高本发明提供的吸附剂的污水处理的吸附脱除水体中污染物的效果。

具体实施案例

本发明提供的吸附剂在山东天元新能源有限公司32万吨/年煤焦油加氢项目废水处理系统上得到了应用，具体情况如下：

天元新能源煤焦油加氢装置生产过程中产生的废水是一种高浓度含油含酚、含硫含氨含盐的有机废水，废水中所含污染物毒性大，可生化性差。萍乡市同凯科技有限公司EPC总承包该污水处理项目采用的工艺流程如下：

原水——集水池——化学混凝脱盐——TKSF油水分离——TKSW汽提脱硫蒸氨——TKCR湿法氧化除COD ——化学混凝沉淀—— A/O生化处理—— 排放。

该工程废水进水指标如下：

该工程采用本发明提供的TKXF吸附剂作为两级化学混凝工段的吸附絮凝剂，具体脱除废水中污染物的效果：

废水经过一段化学混凝后，出水指标如下：

废水经过二段化学混凝处理后，出水指标如下：

Cl-

石油类

SS

电导率

NH3-N

硫化物

TDS

≤450mg/L

＜20mg/L

＜70mg/L

≤1270μs /L

≤60mg/L

≤10mg/L

≤3000mg/L

实际应用证明本发明专利所提供的吸附剂脱氯离子功效≥80%，脱氨氮离子的功效≥80%，脱废水中油的功效≥60%，脱除废水中SS的功效≥80%，是一种优良的脱盐，脱氯离子，脱油的高效污水处理吸附剂。

Claims

1.本发明旨在提供一种高效价廉的污水净化吸附剂：具有吸附脱除污水中阳离子和氯离子(Cl^-)功能，又具有强烈化学絮凝沉淀功能和降解污水中COD功能的高效复合材料，其技术特征是：该复合材料各组份按重量百分比的构成是改性稻谷壳活性炭占配制重量的0.1—0.2，改性竹炭纤维占配制重量的0.03—0.15，TKCR Fe²⁺/C复合体占配制重量的0.08—0.4，活性污泥干粉占配制重量的0.05—0.3，有机高分子表面改性剂占配制重量的0.003—0.05，活性海泡石占重量的0.01—0.3。

2.依权利要求1所述，先预制改性稻谷壳活性炭和改性竹炭纤维：是先将破碎的竹子粉和稻谷壳按比例混合，添加适量的酸碱浸泡，再压制成型，用特定的炭化炉在500℃～1100℃的温度下将稻谷壳和竹纤维压制而成的预制块进行炭化，再用粉碎设备粉碎到20-300目的颗粒获得改性稻谷壳活性炭和改性竹炭纤维的混合粉体材料。TKCR Fe²⁺/C复合材料主要有效成份为Fe²⁺和C，采用特定的铁矿石与腐植质活性污泥、焦炭、粘土及其它添加剂采用相类似陶瓷生产工艺预制成型，再经过高温氧化、还原——系统反应后，获得的复合材料该材料内部会有网状结构的孔道生成，Fe以高活性海绵单质铁形式存在，Fe²⁺以FeO的分子形式存在，C以FeC、活性炭，歧化石墨和纳米碳的形式存在。