CN108128862B - 一种处理印染废水生态型复合混凝剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种处理印染废水生态型复合混凝剂及其制备方法和应用，复合混凝剂的原料为九水硅酸钠、七水硫酸亚铁和高锰酸钾；其制备方法包括：(1)将九水硅酸钠溶液加入到硫酸溶液中反应，得到溶液A，(2)将七水硫酸亚铁溶解于硫酸溶液中，搅拌，加入到溶液A中，搅拌，得到溶液B，(3)将高锰酸钾加入到溶液B中，搅拌，陈化，即得；该混凝剂用于印染废水处理。本发明复合混凝剂集混凝、吸附和氧化功能于一体，可以使后续的生化处理过程省略，很大程度提高了印染废水的处理效率，适用于水质变化大的印染废水处理，生成的絮凝体粒径大且结实、不易破碎、沉降性能好，耐酸、耐热性能好，同时适应于水温变化较大的废水。

Description

一种处理印染废水生态型复合混凝剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于混凝剂及其制备方法和应用领域，特别涉及一种处理印染废水生态型复合混凝剂及其制备方法和应用。
背景技术
纺织印染行业中会产生各种废水，其成分复杂、有机物含量高、色度深、排放量大。染料废水中的有毒成分含量越来越多且不易降解，其对水环境的威胁和危害也越来越大，染料废水的有效治理成为一个亟需解决的问题。
废水中染料的去除方法主要有高级氧化、强化混凝和膜分离等。实际工程应用中，化学混凝法仍是应用较为广泛的处理技术，一般膜分离技术和氧化法都需与混凝法相结合才能对印染废水处理达到较高的净化率，故开发生态型复合混凝剂对于印染废水处理具有重大意义。
日益严重的水污染迫使许多污水厂在水处理时增加混凝剂投量，使用铝盐作为混凝剂，若运行控制不当易引发出厂水余铝超标问题。而铁盐混凝剂混凝效果突出，在去除有机污染物方面具有独特的优势。但传统碱化法所制得的三价聚合铁混凝剂稳定性差，更多的制备方法选择二价铁氧化法，若使用氧气催化氧化法，则需要实施加热加压充氧条件，能量消耗大，且操作有一定危险性。
铁、锰元素大量存在于自然环境中，其对环境中污染物的迁移和转化具有十分重要的作用和意义。且锰所带电荷可变性强、比表面积大并且具有很高的氧化还原活性。另外聚硅酸带有负电荷，可作为铝盐、铁盐等传统无机混凝剂的辅助药剂，形成聚硅酸金属盐复配混凝剂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种处理印染废水生态型复合混凝剂及其制备方法和应用，该复合混凝剂集混凝、吸附和氧化功能于一体，解决常规单一混凝剂对印染废水水质适应性差、处理效果不好和使用过程产生二次污染等问题。
本发明的一种处理印染废水生态型复合混凝剂，所述复合混凝剂的制备原料为摩尔比为1:(0.5～3):0.5的九水硅酸钠、七水硫酸亚铁和高锰酸钾。
本发明的一种处理印染废水生态型复合混凝剂的制备方法，具体步骤如下：
(1)将九水硅酸钠溶液加入到硫酸溶液中，聚合反应，得到溶液，记为溶液A，其中九水硅酸钠溶液与硫酸溶液的体积比为80～100:1；
(2)将七水硫酸亚铁溶解于硫酸溶液中，搅拌，加入到步骤(1)中溶液A中，再次搅拌，得到混合溶液，记为溶液B，其中硫酸与七水硫酸亚铁的摩尔比为0.5～1:1，七水硫酸亚铁与步骤(1)中九水硅酸钠的摩尔比为0.5～3:1；
(3)将高锰酸钾加入到步骤(2)中溶液B中，搅拌，陈化，得到生态型复合混凝剂，其中高锰酸钾与步骤(2)中七水硫酸亚铁的摩尔比为1:1～6。
所述步骤(1)中九水硅酸钠溶液的浓度为0.05～0.2mol/L；硫酸溶液的体积分数为25％。
所述步骤(1)中聚合反应时间为25～35min，聚合反应温度为室温。
所述步骤(2)中搅拌、再次搅拌的速率均为200～300r/min；再次搅拌时间为10～30min。
所述步骤(3)中搅拌的速率为200～300r/min；陈化时间为12～36h。
本发明的一种处理印染废水生态型复合混凝剂应用于印染废水处理。
所述用于印染废水处理的投加量为0.1～0.8mmol/L。
本发明聚硅铁锰高聚物复配混凝剂中物相主要有聚硅铁锰高聚物、铁锰复合物、羟基氧化铁等聚合物，说明聚硅铁锰高聚物复配混凝剂PSFM制备过程中，并不只是铁、锰和硅酸的一个聚合反应，还包括铁锰复合物、羟基氧化铁等具有氧化和吸附助凝作用的聚合物生成，其混凝过程的主要机制是聚硅铁锰高聚物的吸附架桥和电中和，同时新生态铁锰复合物和羟基氧化铁的氧化、吸附助凝等起到强化混凝作用。
有益效果
本发明复合混凝剂集混凝、吸附和氧化功能于一体，可以使后续的生化处理过程省略，很大程度提高了印染废水的处理效率，其适用于水质变化大的印染废水处理，对印染废水的色度、TOC和COD去除率分别可达99.2％、96.1％和97.2％，生成的絮凝体粒径大且结实、不易破碎、沉降性能好，耐酸、耐热性能好，同时适应于水温变化较大的废水。并且在相同投加量下，本发明复合混凝剂对染料废水的脱色率、TOC和COD去除率要优于传统混凝剂。
附图说明
图1是本发明复合混凝剂对模拟染料废水净化示意图(模拟染料废水为刚果红染料废水)。
具体实施方式
下面结合具体实施例，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
(1)配置体积为500mL、浓度为0.2mol/L的九水硅酸钠溶液，加入到5mL体积分数为25％的硫酸溶液中调节溶液pH值为2.5，室温下聚合30min，得到溶液，记为溶液A。
(2)称取0.1mol七水合硫酸亚铁加入到50mL体积分数为5％的稀硫酸溶液中，以300r/min的速率搅拌至溶解，滴入上述溶液A中，以300r/min的速率搅拌10min，得到混合溶液，记为溶液B。
(3)称取0.02mol高锰酸钾固体加入到步骤(2)中溶液B中，以300r/min速率搅拌至完全溶解，并陈化12h，得到生态型复合混凝剂。
(4)将步骤(3)中生态型复合混凝剂投入模拟印染废水中，投加量为0.2mmol/L，在投入30s出现明显凝聚现象，处理35min后，效果如表1。
实施例2
(1)配置体积为450mL、浓度为0.15mol/L的九水硅酸钠溶液，加入到4.5mL体积分数为25％的硫酸溶液中调节溶液pH值为3，室温下聚合30min，得到溶液，记为溶液A。
(2)称取0.06mol七水合硫酸亚铁加入到45mL体积分数为5％的稀硫酸溶液中，以250r/min的速率搅拌至溶解，滴入上述溶液A中，以250r/min的速率搅拌20min，得到混合溶液，记为溶液B。
(3)称取0.015mol高锰酸钾固体加入到步骤(2)中溶液B中，以250r/min的速率搅拌至完全溶解，并陈化24h，得到生态型复合混凝剂。
(4)将步骤(3)中生态型复合混凝剂投入模拟印染废水中，投加量为0.4mmol/L，在投入30s出现明显凝聚现象，处理35min后，效果如表1。
实施例3
(1)配置体积为350mL、浓度为0.1mol/L的九水硅酸钠溶液，加入到3.5mL体积分数为25％的硫酸溶液中调节溶液pH值为3.5，室温下聚合30min，得到溶液，记为溶液A。
(2)称取0.03mol七水合硫酸亚铁加入到40mL体积分数为5％的稀硫酸溶液中，以200r/min的速率搅拌至溶解，滴入上述溶液A中，以200r/min的速率搅拌30min，得到混合溶液，记为溶液B。
(3)称取0.01mol高锰酸钾固体加入到步骤(2)中溶液B中，以200r/min的速率搅拌至完全溶解，并陈化36h，得到生态型复合混凝剂。
(4)将步骤(3)中生态型复合混凝剂投入模拟印染废水中，投加量为0.6mmol/L，在投入30s出现明显凝聚现象，处理35min后，效果如表1。
表1
实施例1 实施例2 实施例3
脱色率/％ 99.2 95.8 94.9
TOC去除率/％ 96.1 92.3 89.6
COD去除率/％ 97.2 93.2 91.3
对比例1
将传统混凝剂聚合氯化铝PAC和FeCl3分别投入模拟印染废水中，投加量为0.2mmol/L，在投入30s出现明显凝聚现象，处理35min后，效果如表2所示，并与实施例1中复合混凝剂PSFM比较。由表2可知，在相同投加量下，实施例1中复合混凝剂PSFM对染料废水的脱色率、TOC和COD去除率均优于本对比例中传统混凝剂。
表2
PSFM PAC FeCl<sub>3</sub>
脱色率/％ 99.2 93.8 88.9
TOC去除率/％ 96.1 90.6 84.1
COD去除率/％ 97.2 91.9 85.3

Claims (7)

1.一种处理印染废水生态型复合混凝剂的制备方法，具体步骤如下：
(1)将九水硅酸钠溶液加入到硫酸溶液中，聚合反应，得到溶液，记为溶液A，其中九水硅酸钠溶液与硫酸溶液的体积比为80～100:1；
(2)将七水硫酸亚铁溶解于硫酸溶液中，搅拌，加入到步骤(1)中溶液A中，再次搅拌，得到混合溶液，记为溶液B，其中硫酸与七水硫酸亚铁的摩尔比为0.4～1.5:1，七水硫酸亚铁与步骤(1)中九水硅酸钠的摩尔比为0.5～3:1；
(3)将高锰酸钾加入到步骤(2)中溶液B中，搅拌，陈化，得到生态型复合混凝剂，其中高锰酸钾与步骤(2)中七水硫酸亚铁的摩尔比为1:1～6。
2.根据权利要求1所述的一种处理印染废水生态型复合混凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中九水硅酸钠溶液的浓度为0.05～0.2mol/L；硫酸溶液的体积分数为25％。
3.根据权利要求1所述的一种处理印染废水生态型复合混凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中聚合反应时间为25～35min，聚合反应温度为室温。
4.根据权利要求1所述的一种处理印染废水生态型复合混凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中搅拌、再次搅拌的速率均为200～300r/min；再次搅拌时间为10～30min。
5.根据权利要求1所述的一种处理印染废水生态型复合混凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中搅拌的速率为200～300r/min；陈化时间为12～36h。
6.根据权利要求1所述的一种处理印染废水生态型复合混凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中生态型复合混凝剂用于印染废水处理。
7.根据权利要求6所述的一种处理印染废水生态型复合混凝剂的制备方法，其特征在于，所述用于印染废水处理的投加量为0.1～0.8mmol/L。
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