CN109179616A - 一种天然可降解的高效絮凝剂及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天然可降解的高效絮凝剂及其制备方法与应用，以该天然可降解的高效絮凝剂的总重量为100％计，其包含20‑35wt％的改性淀粉，12‑25wt％的改性壳聚糖，5‑10wt％的改性木质素，12‑15wt％的瓜尔胶类物质，6‑15wt％的硅藻土及8‑20wt％的膨润土。该天然可降解的高效絮凝剂能将污水中的悬浮物、胶体、非溶解性COD、微生物残体通过吸附、架桥、卷扫等作用形成絮体沉淀去除，并可将水中溶解性COD吸附后与絮体形成共沉淀去除。该絮凝剂效果良好，用量低，其原料全部来自于天然环境提取物，并且不含有铁盐、铝盐，没有腐蚀性，不含有毒的残留单体，对环境无害，是一种天然可降解的高效絮凝剂。

Description

一种天然可降解的高效絮凝剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种天然可降解的高效絮凝剂及其制备方法与应用，属于污水混凝处理技术领域。

背景技术

目前，国内污水混凝沉淀处理大多使用铁盐、铝盐作为无机絮凝剂，使用量大，通常其与聚丙烯酰胺类有机絮凝剂配合使用，但无机絮凝剂腐蚀性强，残留的离子成分有生物毒性，可致水生生物中毒，有机絮凝剂残留单体可以在环境中经积累、富集、转化而引起“三致”效应。由于应用上述絮凝剂对环境存在危害，目前上述絮凝剂分解残留物的排放都受到了严格的限制，所以有必要开发一种天然可降解的高效絮凝剂。

发明内容

为了解决上述的缺点和不足，本发明的一个目的在于提供一种天然可降解的高效絮凝剂。

本发明的又一目的还在于提供所述天然可降解的高效絮凝剂的制备方法。

本发明的另一目的还在于提供所述天然可降解的高效絮凝剂在污水混凝沉淀处理或黑臭水体净化中的应用。

为达到上述目的，一方面，本发明提供一种天然可降解的高效絮凝剂，以所述天然可降解的高效絮凝剂的总重量为100％计，其包含20-35wt％的改性淀粉，12-25wt％的改性壳聚糖，5-10wt％的改性木质素，12-15wt％的瓜尔胶类物质，6-15wt％的硅藻土及8-20wt％的膨润土。

根据本发明具体实施方案，在所述的天然可降解的高效絮凝剂中，所述改性淀粉包括羧酸型两性淀粉、磷酸型两性淀粉、磷酸酯淀粉、磺基丙酸型两性淀粉中的一种。

根据本发明具体实施方案，在所述的天然可降解的高效絮凝剂中，所述改性淀粉的目数不低于100目。

根据本发明具体实施方案，在所述的天然可降解的高效絮凝剂中，所述改性壳聚糖包括羧甲基壳聚糖、黄原酸钠壳聚糖中的一种。

根据本发明具体实施方案，在所述的天然可降解的高效絮凝剂中，所述改性壳聚糖的目数不低于100目。

根据本发明具体实施方案，在所述的天然可降解的高效絮凝剂中，所述改性木质素包括木质素磺酸盐。

根据本发明具体实施方案，在所述的天然可降解的高效絮凝剂中，所述改性木质素的目数不低于200目。

根据本发明具体实施方案，在所述的天然可降解的高效絮凝剂中，所述瓜尔胶类物质包括瓜尔胶、瓜尔胶共聚物中的一种。

其中，在本发明的具体实施方式中，所述瓜尔胶共聚物例如可以选自羟丙基瓜尔胶、羧甲基瓜尔胶等瓜尔胶共聚物中的任一种。

根据本发明具体实施方案，在所述的天然可降解的高效絮凝剂中，所述瓜尔胶类物质的目数不低于200目。

根据本发明具体实施方案，在所述的天然可降解的高效絮凝剂中，所述硅藻土包括天然硅藻土、改性硅藻土中的一种。

其中，在本发明的具体实施方式中，所述改性硅藻土例如可以选自锰基改性硅藻土、聚二甲基二烯丙基氯化铵改性硅藻土等。

根据本发明具体实施方案，在所述的天然可降解的高效絮凝剂中，所述硅藻土的目数不低于300目。

根据本发明具体实施方案，在所述的天然可降解的高效絮凝剂中，所述膨润土包括天然膨润土、改性膨润土中的一种。

其中，在本发明的具体实施方式中，所述改性膨润土例如可以选自酸活化膨润土等。

根据本发明具体实施方案，在所述的天然可降解的高效絮凝剂中，所述膨润土的目数不低于300目。

根据本发明具体实施方案，在所述的天然可降解的高效絮凝剂中，所述改性淀粉、改性壳聚糖、改性木质素、瓜尔胶类物质、硅藻土、膨润土的目数比为100:100:200:200:300:300。

根据本发明具体实施方案，在所述的天然可降解的高效絮凝剂中，所用改性淀粉是一种天然有机高分子絮凝剂，其具有良好的絮凝沉降性能，原料完全取自于自然，可以完全被生物降解；

所用改性壳聚糖也是一种天然有机高分子絮凝剂，壳聚糖分子中存在大量的酰胺基、羟基，具有良好的吸附、絮凝能力，原料完全取自于自然，可以完全被生物降解；

所用改性木质素也是一种天然有机高分子絮凝剂，改性木质素分子中存在大量的氨基、羟基，具有良好的吸附、絮凝能力，原料完全取自于自然，可以完全被生物降解；

所用瓜尔胶类物质也是一种天然有机高分子絮凝剂，其含有大量的羟基，吸附能力较强；

所用硅藻土主要成分是二氧化硅、三氧化铝，天然硅藻土对溶解性有机物具有较好的吸附能力；

所用膨润土主要成分为蒙脱石，不仅对有机物具有较好的吸附能力，还可以为絮凝沉淀提供载体，提高絮体的凝聚沉降性能。

又一方面，本发明还提供了所述的天然可降解的高效絮凝剂的制备方法，其中，该制备方法包括以下步骤：

将所述改性淀粉、改性壳聚糖、改性木质素、瓜尔胶类物质、硅藻土及膨润土按比例混合均匀，并使混匀度达到98％以上，得到所述的天然可降解的高效絮凝剂。

根据本发明具体实施方案，在所述的天然可降解的高效絮凝剂的制备方法中，混合为本领域的常规技术手段，混合过程中可以进行搅拌以使改性淀粉、改性壳聚糖、改性木质素、瓜尔胶类物质、硅藻土、膨润土混合得更加充分，防止局部出现结块。

根据本发明具体实施方案，所述天然可降解的高效絮凝剂的制备方法是在室温下进行的。

根据本发明具体实施方案，本发明对所述的天然可降解的高效絮凝剂的制备方法中，改性淀粉、改性壳聚糖、改性木质素、瓜尔胶类物质、硅藻土、膨润土的加入顺序不做具体要求，本领域技术人员可以现场作业需要合理调整该些原料的加入顺序。

例如，在本发明具体实施方式中，可先将改性淀粉、改性壳聚糖投入混合器中进行混合，再将改性木质素、瓜尔胶类物质分别投入混合器中进行混合，最后将硅藻土、膨润土投入混合器中进行混合。

另一方面，本发明还提供了所述的天然可降解的高效絮凝剂在污水混凝沉淀处理或黑臭水体净化中的应用。

本发明所提供的该天然可降解的高效絮凝剂尤其适用于环境容量低、生态脆弱、对污染物敏感度高的区域，也适合作为黑臭水体，如景观河道、景观湖泊中的黑臭水体净化使用的絮凝剂。

本发明所提供的该天然可降解的高效絮凝剂能够将污水中的悬浮物、胶体、非溶解性COD、微生物残体通过吸附、架桥、卷扫等作用形成絮体沉淀去除，并可以将水中溶解性COD吸附后与絮体形成共沉淀去除。该天然可降解的高效絮凝剂效果良好，用量低，其原料全部来自于天然环境提取物，并且不含有铁盐、铝盐，没有腐蚀性，不含有毒的残留单体，对环境无害，是一种天然可降解的高效絮凝剂。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种天然可降解的高效絮凝剂，以该絮凝剂的总重量为100％计，所述絮凝剂包含磷酸型两性淀粉30wt％、羧甲基壳聚糖15wt％、木质素磺酸钠10wt％、瓜尔胶12wt％、硅藻土15wt％、膨润土18wt％；

上述天然可降解的高效絮凝剂的制备方法包括以下步骤：

a、室温下，将磷酸型两性淀粉、羧甲基壳聚糖分别磨成100目粉末、将木质素磺酸钠、瓜尔胶分别磨成200目粉末、将硅藻土、膨润土分别磨成300目粉末；

b、在室温、搅拌状态下，将磷酸型两性淀粉、羧甲基壳聚糖、木质素磺酸钠、瓜尔胶、硅藻土、膨润土粉末投入混合器，当混合均匀度大于98％时，得到所述的天然可降解高效絮凝剂。

实施例2

本实施例提供了上述实施例1提供的天然可降解的高效絮凝剂在生活污水处理工程中的应用，其包括以下步骤：

将实施例1制备得到的天然可降解的高效絮凝剂、市售的聚合氯化铝及聚丙烯酰胺的组合分别应用于生活污水处理系统二沉池。

实验结果表明：市售的聚合氯化铝、聚丙烯酰胺的投加量分别为15mg/L、0.5mg/L时，二沉池出水悬浮物浓度平均值为8mg/L，COD平均值为42mg/L；

实施例1提供的该天然可降解的高效絮凝剂的投加量为1mg/L时，二沉池出水悬浮物浓度平均值降至5mg/L，COD平均值降至28mg/L；

由此可见，相比于市售的聚合氯化铝及聚丙烯酰胺的组合，采用实施例1提供的该天然可降解的高效絮凝剂时，二沉池出水悬浮物浓度降低了37.5％，COD降低了33.3％，吨水药剂投加量降低了94％。这表明将本发明所提供的该天然可降解的高效絮凝剂应用于生活污水处理系统，出水效果得到了明显的改善，并且降低了药剂残留对被排入水体环境的影响。对于一座日处理量为30000m³的生活污水厂，在使用本发明所提供的该天然可降解高效絮凝剂后，每年可消减COD排放量153吨。

实施例3

本实施例提供了一种天然可降解的高效絮凝剂，以该絮凝剂的总重量为100％计，所述絮凝剂包含磷酸酯淀粉35wt％、黄原酸钠壳聚糖12wt％、木质素磺酸钠8wt％、瓜尔胶15wt％、硅藻土15wt％、膨润土15wt％；

上述天然可降解的高效絮凝剂的制备方法包括以下步骤：

a、室温下，将磷酸酯淀粉、黄原酸钠壳聚糖分别磨成120目粉末、将木质素磺酸钠、瓜尔胶分别磨成200目粉末、将硅藻土、膨润土分别磨成325目粉末；

b、在室温、搅拌状态下，将磷酸酯淀粉、黄原酸钠壳聚糖、木质素磺酸钠、瓜尔胶、硅藻土、膨润土粉末投入混合器，当混合均匀度大于99％时，得到所述的天然可降解高效絮凝剂。

实施例4

本实施例提供了上述实施例3提供的该天然可降解的高效絮凝剂在黑臭河道治理中的应用，其包括以下步骤：

将实施例3制备得到的天然可降解的高效絮凝剂、市售的聚合氯化铝及聚丙烯酰胺的组合分别应用于黑臭河道物化处理装置中。

实验结果表明：市售的聚合氯化铝、聚丙烯酰胺投加量分别为30mg/L、1mg/L时，物化处理装置出水悬浮物浓度平均值为15mg/L，非溶解态COD去除率为82％，溶解态COD去除率为13％；

实施例3提供的该天然可降解的高效絮凝剂的投加量为2mg/L时，物化处理装置出水悬浮物浓度平均值降至9mg/L，非溶解态COD去除率提高至95％，溶解态COD去除率提高至57％；

由此可见，相比于市售的聚合氯化铝及聚丙烯酰胺组合，采用实施例3提供的该天然可降解的高效絮凝剂时，物化处理装置出水悬浮物浓度降低了40％，非溶解态COD去除率提高了16％，溶解态COD去除率提高至原先的4倍，吨水药剂投加量降低了94％。这表明将本发明所提供的天然可降解的高效絮凝剂应用于黑臭河道净化，不仅可以大幅度提高悬浮物、非溶解性COD的去除率，实现“除黑”，并且还可大幅度提高溶解性COD的去除率，实现“除臭”，同时，该过程中不存在残留单体对水体环境的影响问题，有助于提高水体的自净能力，促进水生生物的生长。

Claims (10)

1.一种天然可降解的高效絮凝剂，其特征在于，以所述天然可降解的高效絮凝剂的总重量为100％计，其包含20-35wt％的改性淀粉，12-25wt％的改性壳聚糖，5-10wt％的改性木质素，12-15wt％的瓜尔胶类物质，6-15wt％的硅藻土及8-20wt％的膨润土。

2.根据权利要求1所述的天然可降解的高效絮凝剂，其特征在于，所述改性淀粉包括羧酸型两性淀粉、磷酸型两性淀粉、磷酸酯淀粉、磺基丙酸型两性淀粉中的一种；

优选地，所述改性淀粉的目数不低于100目。

3.根据权利要求1所述的天然可降解的高效絮凝剂，其特征在于，所述改性壳聚糖包括羧甲基壳聚糖、黄原酸钠壳聚糖中的一种；

优选地，所述改性壳聚糖的目数不低于100目。

4.根据权利要求1所述的天然可降解的高效絮凝剂，其特征在于，所述改性木质素包括木质素磺酸盐；

优选地，所述改性木质素的目数不低于200目。

5.根据权利要求1所述的天然可降解的高效絮凝剂，其特征在于，所述瓜尔胶类物质包括瓜尔胶、瓜尔胶共聚物中的一种；

优选地，所述瓜尔胶类物质的目数不低于200目。

6.根据权利要求1所述的天然可降解的高效絮凝剂，其特征在于，所述硅藻土包括天然硅藻土、改性硅藻土中的一种；

优选地，所述硅藻土的目数不低于300目。

7.根据权利要求1所述的天然可降解的高效絮凝剂，其特征在于，所述膨润土包括天然膨润土、改性膨润土中的一种；

优选地，所述膨润土的目数不低于300目。

8.根据权利要求1-7任一项所述的天然可降解的高效絮凝剂，其特征在于，所述改性淀粉、改性壳聚糖、改性木质素、瓜尔胶类物质、硅藻土、膨润土的目数比为100:100:200:200:300:300。

9.权利要求1-8任一项所述的天然可降解的高效絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

将所述改性淀粉、改性壳聚糖、改性木质素、瓜尔胶类物质、硅藻土及膨润土按比例混合均匀，并使混匀度达到98％以上，得到所述的天然可降解的高效絮凝剂。

10.权利要求1-8任一项所述的天然可降解的高效絮凝剂在污水混凝沉淀处理或黑臭水体净化中的应用。