CN108557916A - 一种高效污水处理剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高效污水处理剂及其制备方法，包括以下重量份的原料：羧甲基纤维素钠10‑20，氢氧化钠10‑20、聚丙烯酰胺0.5‑2、羧甲基壳聚糖10‑20、2，3‑环氧丙基三甲基氯化铵5‑10、氧化镁粉5‑20、三巯基三嗪三钠盐3‑5、膦基聚马来酸酐5‑10、改性聚羧酸盐5‑15、引发剂20‑30、丙烯酰胺10‑20、丙酮20‑30、对苯二酚15‑25。本发明对羧甲基纤维素钠进行接枝改性，增加了羧甲基纤维素钠的水溶性以及分散性，能够增加羧甲基纤维素钠上面的吸附位点，对重金属离子具有更好的吸附性能。同时接枝改性后的羧甲基纤维素钠与其他物质相辅相成，发挥协同作用，能够快速去除水中重金属离子以及其他污染。

Description

一种高效污水处理剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种高效污水处理剂及其制备方法。
背景技术
重金属废水是指矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业生产过程中排出的含重金属的废水。重金属（如含镉、镍、汞、锌等）废水是对一环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一，其水质水量与生产工艺有关。废水中的重金属一般不能分解破坏，只能转移其存在位置和转变其物化形态。处理方法是首先改革生产工艺，不用或少用毒性大的重金属，在生产地点就地处理（如不排出生产车间）常采用化学沉淀法、离子交换法等进行处理，处理后的水中重金属低于排放标准可以排放或回用。形成新的重金属浓缩产物尽量回收利用或加以无害化处理。
废水中的重金属是各种常用方法不能分解破坏的，而只能转移它们的存在位置和转变它们的物理和化学形态。例如，经化学沉淀处理后，废水中的重金属从溶解的离子状态转变成难溶性化合物而沉淀下来，从水中转移到污泥中；经离子交换处理后，废水中的金属离子转移到离子交换树脂上；经再生后又从离子交换树脂上转移到再生废液中。总之，重金属废水经处理后形成两种产物，一是基本上脱除了重金属的处理水，一是重金属的浓缩产物。重金属浓度低于排放标准的处理水可以排放；如果符合生产工艺用水要求，最好回用。浓缩产物中的重金属大都有使用价值，应尽量回收利用；没有回收价值的，要加以无害化处理。
目前，世界各国重金属废水处理方法主要有三类：第一类是肺水肿重金属离子通过发生化学反应除去的方法，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法、化学还原法和高分子中心舒捕集剂法等、第二类是使废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法、包括吸附、溶剂萃取、蒸发和凝固法、离子交换和膜分离等，第三类是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累富集等作用去除废水中重金属的方法，其中包括生物絮凝、生物化学法和植物生态修复等。
但是现有的重金属废水处理剂存在处理成本高、具有二次污染的缺点，处理效果有待提高。
发明内容
本发明提出了一种高效污水处理剂及其制备方法，解决了现有污水处理剂处理效率低下的问题。
实现本发明的技术方案是：一种高效污水处理剂，包括以下重量份的原料：羧甲基纤维素钠10-20，氢氧化钠10-20、聚丙烯酰胺0.5-2、羧甲基壳聚糖10-20、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵5-10、氧化镁粉5-20、三巯基三嗪三钠盐3-5、膦基聚马来酸酐5-10、改性聚羧酸盐5-15、引发剂20-30、丙烯酰胺10-20、丙酮20-30、对苯二酚15-25。
所述引发剂为硝酸高铈铵或过硫酸钾。
所述的高效污水处理剂的制备方法，步骤如下：
（1）将羧甲纤维素钠溶于水中，通入氮气搅拌10-20min，得到羧甲纤维素钠溶液；将丙烯酰胺溶于水中，搅拌后加入羧甲纤维素钠溶液混合均匀，得到混合液；
（2）向步骤（1）得到的混合液中加入引发剂，室温条件下通入氮气搅拌反应24-30h，向反应溶液中加入对苯二酚的饱和溶液，然后加入丙酮静置6-8h到沉淀聚合物，将沉淀聚合物过滤、真空干燥得到羧甲纤维素钠接枝聚合物；
（3）将步骤（2）得到的羧甲纤维素钠接枝聚合物与氢氧化钠、高分子絮凝剂、羧甲基壳聚糖、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵、氧化镁粉、三巯基三嗪三钠盐、膦基聚马来酸酐和改性聚羧酸盐混合得到污水处理剂。
4. 根据权利要求3所述的高效污水处理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中羧甲基纤维素钠溶液的浓度为2-3mol/L，丙烯酰胺溶液的浓度为2-3mol/L，羧甲基纤维素钠溶液与丙烯酰胺溶液的体积比为1：（1-2）。
所述步骤（2）中真空干燥的温度为80-100℃。
膦基聚马来酸酐简称PPMA以C-P键结合的形式组成，不易水解，属低磷阻垢缓蚀剂。由于分子中同时含有膦酸基团和羧酸基团，因而具有有机膦的螯合作用和缓蚀作用，又具有聚合物的分散性能，并对黄铜有很好的缓蚀作用，是一种新型低磷阴极型缓蚀剂，具有双重协同效应，对于CaCO3、Ca3(PO4)2、MgSiO3垢类盐类有良好的分散作用。
改性聚羧酸盐是一种新型的含有磺酸盐的多元聚电解质阻垢分散剂。由于在共聚物的分子链上同时含有强酸、弱酸与非离子基团，它适用于高温、高PH值、高硬与高碱条件下使用，对水中的氧化铁、磷酸钙、磷酸锌以及碳酸钙的沉积，具有优良的抑制作用。
改性聚羧酸盐与羧基-羟基改性胡敏素、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵等物质相辅相成，在碱性条件下进行复配，能够将水中的重金属离子大量吸附、敖合，除去污水中的重金属离子。
羧甲基壳聚糖上含有大量的羧基、羟基等功能性基团，改变了大分子链的电荷密度分布，水溶性好，在进入水溶液后大分子链能够快速打开，长链上羧甲基是亲水基团，能够很快实现离子交换吸附，去除水中COD和SS等。
本发明的有益效果是：本发明对羧甲基纤维素钠进行接枝改性，增加了羧甲基纤维素钠的水溶性以及分散性，能够增加羧甲基纤维素钠上面的吸附位点，对重金属离子具有更好的吸附性能。同时接枝改性后的羧甲基纤维素钠与其他物质相辅相成，发挥协同作用，能够快速去除水中重金属离子以及其他污染。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高效污水处理剂，包括以下重量份的原料：羧甲基纤维素钠10，氢氧化钠10、聚丙烯酰胺0.5、羧甲基壳聚糖10、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵5、氧化镁粉5、三巯基三嗪三钠盐3、膦基聚马来酸酐5、改性聚羧酸盐5、硝酸高铈铵20、丙烯酰胺10、丙酮20、对苯二酚15。
所述的高效污水处理剂的制备方法，步骤如下：
（1）将羧甲纤维素钠溶于水中，通入氮气搅拌10min，得到浓度为2mol/L的羧甲纤维素钠溶液；将丙烯酰胺溶于水中，制成浓度为2mol/L的丙烯酰胺溶液，搅拌后加入羧甲纤维素钠溶液混合均匀，羧甲基纤维素钠溶液与丙烯酰胺溶液的体积比为1：1，得到混合液；
（2）向步骤（1）得到的混合液中加入引发剂，室温条件下通入氮气搅拌反应24h，向反应溶液中加入对苯二酚的饱和溶液，然后加入丙酮静置6h到沉淀聚合物，将沉淀聚合物过滤、80℃下真空干燥得到羧甲纤维素钠接枝聚合物；
（3）将步骤（2）得到的羧甲纤维素钠接枝聚合物与氢氧化钠、高分子絮凝剂、羧甲基壳聚糖、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵、氧化镁粉、三巯基三嗪三钠盐、膦基聚马来酸酐和改性聚羧酸盐混合得到污水处理剂。
实施例2
一种高效污水处理剂，包括以下重量份的原料：羧甲基纤维素钠12，氢氧化钠15、聚丙烯酰胺1.2、羧甲基壳聚糖13、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵7、氧化镁粉10、三巯基三嗪三钠盐4、膦基聚马来酸酐8、改性聚羧酸盐10、硝酸高铈铵25、丙烯酰胺15、丙酮25、对苯二酚20。
所述的高效污水处理剂的制备方法，步骤如下：
（1）将羧甲纤维素钠溶于水中，通入氮气搅拌15min，得到浓度为2.5mol/L的羧甲纤维素钠溶液；将丙烯酰胺溶于水中，制成浓度为2.5mol/L的丙烯酰胺溶液，搅拌后加入羧甲纤维素钠溶液混合均匀，羧甲基纤维素钠溶液与丙烯酰胺溶液的体积比为1：1.5，得到混合液；
（2）向步骤（1）得到的混合液中加入引发剂，室温条件下通入氮气搅拌反应28h，向反应溶液中加入对苯二酚的饱和溶液，然后加入丙酮静置7h到沉淀聚合物，将沉淀聚合物过滤、90℃下真空干燥得到羧甲纤维素钠接枝聚合物；
（3）将步骤（2）得到的羧甲纤维素钠接枝聚合物与氢氧化钠、高分子絮凝剂、羧甲基壳聚糖、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵、氧化镁粉、三巯基三嗪三钠盐、膦基聚马来酸酐和改性聚羧酸盐混合得到污水处理剂。
实施例3
一种高效污水处理剂，包括以下重量份的原料：羧甲基纤维素钠18，氢氧化钠15、聚丙烯酰胺1.5、羧甲基壳聚糖16、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵6、氧化镁粉15、三巯基三嗪三钠盐4.5、膦基聚马来酸酐9、改性聚羧酸盐12、过硫酸钾24、丙烯酰胺18、丙酮28、对苯二酚23。
所述的高效污水处理剂的制备方法，步骤如下：
（1）将羧甲纤维素钠溶于水中，通入氮气搅拌20min，得到浓度为3mol/L的羧甲纤维素钠溶液；将丙烯酰胺溶于水中，制成浓度为3mol/L的丙烯酰胺溶液，搅拌后加入羧甲纤维素钠溶液混合均匀，羧甲基纤维素钠溶液与丙烯酰胺溶液的体积比为1：2，得到混合液；
（2）向步骤（1）得到的混合液中加入引发剂，室温条件下通入氮气搅拌反应30h，向反应溶液中加入对苯二酚的饱和溶液，然后加入丙酮静置8h到沉淀聚合物，将沉淀聚合物过滤、100℃下真空干燥得到羧甲纤维素钠接枝聚合物；
（3）将步骤（2）得到的羧甲纤维素钠接枝聚合物与氢氧化钠、高分子絮凝剂、羧甲基壳聚糖、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵、氧化镁粉、三巯基三嗪三钠盐、膦基聚马来酸酐和改性聚羧酸盐混合得到污水处理剂。
实施例4
一种高效污水处理剂，包括以下重量份的原料：羧甲基纤维素钠20，氢氧化钠20、聚丙烯酰胺2、羧甲基壳聚糖20、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵10、氧化镁粉20、三巯基三嗪三钠盐5、膦基聚马来酸酐10、改性聚羧酸盐15、过硫酸钾30、丙烯酰胺20、丙酮30、对苯二酚25。
所述的高效污水处理剂的制备方法，步骤如下：
（1）将羧甲纤维素钠溶于水中，通入氮气搅拌20min，得到浓度为3mol/L的羧甲纤维素钠溶液；将丙烯酰胺溶于水中，制成浓度为3mol/L的丙烯酰胺溶液，搅拌后加入羧甲纤维素钠溶液混合均匀，羧甲基纤维素钠溶液与丙烯酰胺溶液的体积比为1：1.8，得到混合液；
（2）向步骤（1）得到的混合液中加入引发剂，室温条件下通入氮气搅拌反应30h，向反应溶液中加入对苯二酚的饱和溶液，然后加入丙酮静置8h到沉淀聚合物，将沉淀聚合物过滤、90℃下真空干燥得到羧甲纤维素钠接枝聚合物；
（3）将步骤（2）得到的羧甲纤维素钠接枝聚合物与氢氧化钠、高分子絮凝剂、羧甲基壳聚糖、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵、氧化镁粉、三巯基三嗪三钠盐、膦基聚马来酸酐和改性聚羧酸盐混合得到污水处理剂。
利用上述实施例制备的污水处理剂，对某工厂重金属废水进行处理，结果见表1。
表1 实施例及对照例对重金属废水处理效率（mg/L）
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高效污水处理剂，其特征在于包括以下重量份的原料：羧甲基纤维素钠10-20，氢氧化钠10-20、聚丙烯酰胺0.5-2、羧甲基壳聚糖10-20、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵5-10、氧化镁粉5-20、三巯基三嗪三钠盐3-5、膦基聚马来酸酐5-10、改性聚羧酸盐5-15、引发剂20-30、丙烯酰胺10-20、丙酮20-30、对苯二酚15-25。
2.根据权利要求1所述的高效污水处理剂，其特征在于：所述引发剂为硝酸高铈铵或过硫酸钾。
3.权利要求1-2任一项所述的高效污水处理剂的制备方法，其特征在于步骤如下：
（1）将羧甲纤维素钠溶于水中，通入氮气搅拌10-20min，得到羧甲纤维素钠溶液；将丙烯酰胺溶于水中，搅拌后加入羧甲纤维素钠溶液混合均匀，得到混合液；
（2）向步骤（1）得到的混合液中加入引发剂，室温条件下通入氮气搅拌反应24-30h，向反应溶液中加入对苯二酚的饱和溶液，然后加入丙酮静置6-8h到沉淀聚合物，将沉淀聚合物过滤、真空干燥得到羧甲纤维素钠接枝聚合物；
（3）将步骤（2）得到的羧甲纤维素钠接枝聚合物与氢氧化钠、高分子絮凝剂、羧甲基壳聚糖、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵、氧化镁粉、三巯基三嗪三钠盐、膦基聚马来酸酐和改性聚羧酸盐混合得到污水处理剂。
4.根据权利要求3所述的高效污水处理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中羧甲基纤维素钠溶液的浓度为2-3mol/L，丙烯酰胺溶液的浓度为2-3mol/L，羧甲基纤维素钠溶液与丙烯酰胺溶液的体积比为1：（1-2）。
5.根据权利要求3所述的高效污水处理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中真空干燥的温度为80-100℃。
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