CN109224638A - 一种污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料，属于污水处理领域。污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料的制备方法，步骤为：将纤维球浸渍在质量浓度为25%的醋酸溶液中，加热处理1～2小时；再将处理后的纤维球用水洗净后，放入改性剂溶液中加热浸渍2～10小时；再取出改性纤维球，将改性纤维球在100～200℃下热处理0.5～1小时，得到亲水疏油的纤维球滤料；其中，所述改性剂溶液为由聚乙烯醇、甲基丙烯酸、全氟羧酸钠、聚二甲基二烯丙基氯化铵、多羟基脂肪酰胺、聚乙二醇、去离子水配制而成。本发明制备的亲水疏油改性纤维球滤料，具有较好的除油能力，易冲洗，促进了纤维球滤料的回收使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料，属于污水处理领域。
背景技术
含油污水具有水量大、水质复杂、污染范围广的特点，使其治理成为难度很大的问题。在生产过程中，含油废水会在工艺设施和管道设备中与废水中悬浮颗粒及氧化铁皮一起沉降，形成具有较大黏性的油泥团，堵塞管道和设备影响生产的正常进行。对环境而言，含油污水的污染会造成水中生物的大面积死亡，严重影响水资源环境，甚至威胁人类健康。含油污水净化技术包括物理法、化学法、生物法。化学法因添加化学试剂，易造成二次污染，不符合环保的要求。生物法处理周期长、投资费用高。而物理法处理含油污水则通常会用到滤料，如纤维球滤料、核桃壳滤料等。
目前处理含油废水最常用的滤料是纤维球滤料，纤维球滤料由纤维丝扎结而成，相比其他滤料具有比表面积大、孔隙率高、过滤阻力小、截污量大的优点，可有效地去除水中的悬浮物、有机物、胶体、金属离子等，广泛地应用于含油污水处理的粗、中、精细过滤过程。
申请号为201120265346.6的中国专利公开了一种改进型纤维球滤料，包括纤维球滤料和用于捆扎滤料的纤维丝，所述纤维球滤料的直径为30-40mm，所述纤维丝为两根，纤维丝的粗细为3-18D。本实用新型减少纤维球滤料的用量，过滤性能大大提高；同时过滤过程中反冲洗效果好，过滤速率提高，过滤精度高，使用寿命长，纤维球蓬松度效果好，节约了反冲洗用水量，受到用户欢迎。结构简单，性能稳定，不易缠绕，不易打结，再生能力强，易于实施。
申请号为200810202328.6的中国专利公开了一种纤维砂滤料。本发明提出的纤维砂滤 料，由若干缕纤维丝滤料在空间多方位交叉于一点，每缕纤维丝滤料直径为φ1-φ6mm，在 交叉点处用融固性物质把各缕纤维丝滤料牢固地融合在一起形成砂状核，砂状核直径为φ 0.3-φ5mm，每缕纤维丝滤料高出砂状核外表面为0.1-10mm，并且砂状核比重可通过采用不 同的固融物质按需要进行调整。本发明与砂滤料相比，具有滤速高，滤出水精度高，水头 损失小，含污量大，易清洗等特点。同纤维束和纤维球滤料相比它又具有传统砂滤的优点， 滤料易清洗，流动性好可实现运行和反洗同步进行，操作方便，滤料填充方向不受限制。 本发明的纤维砂滤料在运行和反洗时纤维不掉不脱固结牢固。
申请号为CN02125490.7的中国专利公开了一种纤维球滤料的制作方法及其装置。本发明制作方法的步骤是：1)将纤维丝成束；2)使纤维束夹紧拉直；3)用超声波焊接头将纤维束间隔熔化形成熔结点；4)把熔结好的纤维束由传动装置输送；5)用刀片进行切割形成相同规格的纤维滤料；6)以纤维滤料的熔结点为束缚点展开纤维束形成纤维球。实现该方法的装置是在所设机座上布置两个穿孔器、熔结纤维束的熔接座、使纤维束运行的夹轮、夹拉纤维束的夹持器、超声波焊接机、切割刀片和支持装置运行的气缸。利用本发明可实现纤维球滤料的机械化生产，降低产品生产成本，提高产品质量。适用于给水处理、污水回用、油田开采、等废水处理的场地。
申请号为201610753018.8的中国专利公开了一种改性纤维滤料及其制备方法。所述改性纤维滤料由以下质量份数的各组分组成：干燥芦苇浆粕：10 15份，浓度为30％的盐酸纳溶液：5 10份，二乙烯三胺：8 13份，硅溶液：4 9份，凸棒土：5 10份，Fe304：9 14份，棉籽壳：7 12份，表面活性剂：6 11份，纯净水：5 10份。本发明提供一种改性纤维滤料及其制备方法，该产品通过加入了二乙烯三胺，达到了改性的效果，通过加入了Fe304，能够使改性纤维素具有磁性，达到了使改性纤维素滤料稳定和长时间存在的效果，通过加入了棉籽壳粉末，胚珠表皮层上产生纤维的生毛细胞迅速伸长，此后，细胞壁也逐渐增厚，即在初生壁里面不断沉积含纤维素的次生壁，能够使改性纤维素滤料具备较好的除油能力。
尽管普通纤维滤料表面易吸附油污，具有较好的除油能力，但是由于纤维球滤料表面极强的亲油性，使得吸附处理后油与滤料粘结，不易冲洗，限制了纤维球滤料的回收使用，造成了巨大的经济损失。因此，对纤维球滤料进行亲水疏油改性即可解决上述问题。
发明内容
针对普通纤维球滤料吸附油后难以冲洗的技术缺点，本发明提出一种污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料及制备方法。
一种污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料的制备方法，按以下步骤进行：
a、将纤维球浸渍在质量浓度为25%的醋酸溶液中，加热处理1～2 小时；
b、将处理后的纤维球用水洗净后，放入改性剂溶液中加热浸渍2～10 小时；
c、取出改性纤维球，将改性纤维球在100～200℃下热处理0.5～1小时，得到亲水疏油的纤维球滤料；
其中，所述改性剂溶液为由聚乙烯醇、甲基丙烯酸、全氟羧酸钠、聚二甲基二烯丙基氯化铵、多羟基脂肪酰胺、聚乙二醇、去离子水按质量比1:1～6:0.5～1:3～9:1～3:1～6:5～12配制而成。
本发明先将纤维球浸渍在质量浓度为25%的醋酸溶液中，其目的是为了清除纤维球中的杂质，使由聚乙烯醇、甲基丙烯酸、全氟羧酸钠、聚二甲基二烯丙基氯化铵、多羟基脂肪酰胺、聚乙二醇、去离子水制备的改性剂可以更易于在纤维球表面引入亲水疏油基团。
本发明将纤维球浸渍在质量浓度为25%的醋酸溶液中，再加热处理1～2 小时；其目的是为了提高除杂效率。
本发明将经酸液热处理后的纤维球用水洗净，其目的是为了将表面的酸液清洗干净，避免与改性剂中的成分发生反应，影响改性效果。
本发明将处理后的纤维球用水洗净后，放入改性剂溶液中加热浸渍2～10 小时。加热浸渍时间过长，由于基团已经完全接在纤维球上，时间太长没有意义。如果加热浸渍时间过短，纤维球的改性不完全，导致改性后的纤维球并不具备较好的亲水疏油性，改性失败。
本发明取出改性纤维球后，将改性纤维球在100～200℃下热处理0.5～1小时。热处理温度较高，会发生别的热反应，导致改性后的基团氧化。热处理温度过低，延长烘干时间，不利于生产的进行。
本发明显著优势是：通过由聚乙烯醇、甲基丙烯酸、全氟羧酸钠、聚二甲基二烯丙基氯化铵、多羟基脂肪酰胺、聚乙二醇、去离子水制备的改性剂的作用在纤维球表面引入亲水疏油基团，使得纤维球滤料具备亲水疏油性能。处理含油污水时，纤维球表面形成一层水膜将油与纤维球分开，实现油水分离。正因为该水膜的存在，反洗时能很好地将滤料表面的油清洗干净，经多次反洗循环后，仍有较高的油污去除率。
其中，聚乙烯醇为白色絮状固体或片状固体，无毒无味，是使用最广泛的合成水溶性高分子，具有优良的力学性能和可调节的表面活性。PVA具有多羟基强氢键，以及单一的-C-C-单键结构，这样的结构不但使PVA具有亲水性，还有黏合性、成膜性、分散性、润滑性、增稠性等良好性能。PVA的结构可以看成是交替相隔的碳原子上带有羟基的多元醇。
甲基丙烯酸无色结晶或透明液体，有刺激性气味。可溶于热水，可溶于乙醇、乙醚等多数有机溶剂。易聚合成水溶性聚合物。
全氟羧酸钠是由羧酸(RCO2H)R中氢原子全被氟取代而成。全氟羧酸钠可作含氟表面活性剂，或作为含氟疏水剂及疏油剂的中间体。
聚二烯丙基二甲基氯化铵是化学物质，分子式是（C8H16NCl)n。本品为强阳离子聚电解质，外观为无色至淡黄色粘稠液体。安全、无毒、易溶于水、不易燃、凝聚力强、水解稳定性好、不成凝胶，对pH值变化不敏感，有抗氯性。凝固点约-2.8℃，比重约1.04g/cm，分解温度280-300℃。
聚乙二醇系列产品无毒、无刺激性，味微苦，具有良好的水溶性，并与许多有机物组份有良好的相溶性。它们具有优良的润滑性、保湿性、分散性、粘接剂、抗静电剂及柔软剂等，在化妆品、制药、化纤、橡胶、塑料、造纸、油漆、电镀、农药、金属加工及食品加工等行业中均有着极为广泛的应用。
常见极性亲水疏油基团有：羧酸、磺酸、硫酸酯、氨基或胺基及其盐，也可是羟基、酰胺基、醚键等。采用本发明特定配比和成分配制出的改性剂，亲水疏油效果更好。
进一步的，步骤a中，所述热处理的温度为70～90℃。
进一步的，步骤b中，加热的温度为50～80℃。
进一步的，所述热处理的温度为80℃。
进一步的，步骤b中，加热的温度为65℃。
进一步的，步骤b中，在改性剂溶液中加热浸渍5 小时。
进一步的，步骤c中，改性纤维球在150℃下进行热处理。
进一步的，步骤c中，改性纤维球在热处理0.7小时。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料。
一种污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料，由上述的一种污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料的制备方法制备而成。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明一种污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料的制备方法，操作过程简单，对设备要求不高，易于生产。
2、本发明制备的一种污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料，反洗时能很好地将滤料表面的油清洗干净，经多次反洗循环后，仍有较高的油污去除率。
3、本发明制备的一种污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料，具有较好的除油能力，易冲洗，促进了纤维球滤料的回收使用。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
一种污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料的制备方法
按以下步骤进行：
a、取纤维球，将纤维球浸渍在质量浓度为25%的醋酸溶液中，将纤维球和质量浓度为25%的醋酸溶液一起加热处理1 小时，加热处理时，在反应容器上罩上一层薄膜；其中，该步骤采用热处理的温度为70℃；
b、配制改性剂溶液：将聚乙烯醇、甲基丙烯酸、全氟羧酸钠、聚二甲基二烯丙基氯化铵、多羟基脂肪酰胺、聚乙二醇、去离子水按质量比1:1:0.5:3:1:1:5混匀，配置成改性剂溶液。
c、将处理后的纤维球用水洗净后，放入改性剂溶液中加热浸渍2小时；加热的温度为50℃。
d、取出改性纤维球，将改性纤维球在100℃下热处理0.5小时，得到亲水疏油的纤维球滤料。
实施例2
一种污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料的制备方法
按以下步骤进行：
a、取纤维球，将纤维球浸渍在质量浓度为25%的醋酸溶液中，将纤维球和质量浓度为25%的醋酸溶液一起加热处理1 小时，加热处理时，在反应容器上罩上一层薄膜；其中，该步骤采用热处理的温度为70℃；
b、配制改性剂溶液：将聚乙烯醇、甲基丙烯酸、全氟羧酸钠、聚二甲基二烯丙基氯化铵、多羟基脂肪酰胺、聚乙二醇、去离子水按质量比1:2:0.5:3:1:1:5混匀，配置成改性剂溶液。
c、将处理后的纤维球用水洗净后，放入改性剂溶液中加热浸渍2小时；加热的温度为50℃。
d、取出改性纤维球，将改性纤维球在100℃下热处理0.5小时，得到亲水疏油的纤维球滤料。
实施例3
一种污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料的制备方法
按以下步骤进行：
a、取纤维球，将纤维球浸渍在质量浓度为25%的醋酸溶液中，将纤维球和质量浓度为25%的醋酸溶液一起加热处理1 小时，加热处理时，在反应容器上罩上一层薄膜；其中，该步骤采用热处理的温度为70℃；
b、配制改性剂溶液：将聚乙烯醇、甲基丙烯酸、全氟羧酸钠、聚二甲基二烯丙基氯化铵、多羟基脂肪酰胺、聚乙二醇、去离子水按质量比1:1:0.5:8:1:1:5混匀，配置成改性剂溶液。
c、将处理后的纤维球用水洗净后，放入改性剂溶液中加热浸渍2小时；加热的温度为50℃。
d、取出改性纤维球，将改性纤维球在100℃下热处理0.5小时，得到亲水疏油的纤维球滤料。
实施例4
一种污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料的制备方法
按以下步骤进行：
a、取纤维球，将纤维球浸渍在质量浓度为25%的醋酸溶液中，将纤维球和质量浓度为25%的醋酸溶液一起加热处理1 小时，加热处理时，在反应容器上罩上一层薄膜；其中，该步骤采用热处理的温度为70℃；
b、配制改性剂溶液：将聚乙烯醇、甲基丙烯酸、全氟羧酸钠、聚二甲基二烯丙基氯化铵、多羟基脂肪酰胺、聚乙二醇、去离子水按质量比1: 6:0.5:6:1:1:5混匀，配置成改性剂溶液。
c、将处理后的纤维球用水洗净后，放入改性剂溶液中加热浸渍2小时；加热的温度为50℃。
d、取出改性纤维球，将改性纤维球在100℃下热处理0.5小时，得到亲水疏油的纤维球滤料。
实施例5
一种污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料的制备方法
按以下步骤进行：
a、取纤维球，将纤维球浸渍在质量浓度为25%的醋酸溶液中，将纤维球和质量浓度为25%的醋酸溶液一起加热处理2 小时，加热处理时，在反应容器上罩上一层薄膜；其中，该步骤采用热处理的温度为90℃；
b、配制改性剂溶液：将聚乙烯醇、甲基丙烯酸、全氟羧酸钠、聚二甲基二烯丙基氯化铵、多羟基脂肪酰胺、聚乙二醇、去离子水按质量比1: 6: 1: 9: 3: 6: 12混匀，配置成改性剂溶液。
c、将处理后的纤维球用水洗净后，放入改性剂溶液中加热浸渍10 小时；加热的温度为80℃。
d、取出改性纤维球，将改性纤维球在200℃下热处理1小时，得到亲水疏油的纤维球滤料。
实施例6
一种污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料的制备方法
按以下步骤进行：
a、取纤维球，将纤维球浸渍在质量浓度为25%的醋酸溶液中，将纤维球和质量浓度为25%的醋酸溶液一起加热处理2 小时，加热处理时，在反应容器上罩上一层薄膜；其中，该步骤采用热处理的温度为90℃；
b、配制改性剂溶液：将聚乙烯醇、甲基丙烯酸、全氟羧酸钠、聚二甲基二烯丙基氯化铵、多羟基脂肪酰胺、聚乙二醇、去离子水按质量比1:5:0.8: 9: 3: 6: 12混匀，配置成改性剂溶液。
c、将处理后的纤维球用水洗净后，放入改性剂溶液中加热浸渍10 小时；加热的温度为80℃。
d、取出改性纤维球，将改性纤维球在200℃下热处理1小时，得到亲水疏油的纤维球滤料。
实施例7
一种污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料的制备方法
按以下步骤进行：
a、取纤维球，将纤维球浸渍在质量浓度为25%的醋酸溶液中，将纤维球和质量浓度为25%的醋酸溶液一起加热处理2 小时，加热处理时，在反应容器上罩上一层薄膜；其中，该步骤采用热处理的温度为90℃；
b、配制改性剂溶液：将聚乙烯醇、甲基丙烯酸、全氟羧酸钠、聚二甲基二烯丙基氯化铵、多羟基脂肪酰胺、聚乙二醇、去离子水按质量比1:1.2: 1:3:1:1:5混匀，配置成改性剂溶液。
c、将处理后的纤维球用水洗净后，放入改性剂溶液中加热浸渍10 小时；加热的温度为80℃。
d、取出改性纤维球，将改性纤维球在200℃下热处理1小时，得到亲水疏油的纤维球滤料。
实施例8
一种污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料的制备方法
按以下步骤进行：
a、取纤维球，将纤维球浸渍在质量浓度为25%的醋酸溶液中，将纤维球和质量浓度为25%的醋酸溶液一起加热处理2 小时，加热处理时，在反应容器上罩上一层薄膜；其中，该步骤采用热处理的温度为80℃；
b、配制改性剂溶液：将聚乙烯醇、甲基丙烯酸、全氟羧酸钠、聚二甲基二烯丙基氯化铵、多羟基脂肪酰胺、聚乙二醇、去离子水按质量比1:4:0.7:6:2:3:9混匀，配置成改性剂溶液。
c、将处理后的纤维球用水洗净后，放入改性剂溶液中加热浸渍5小时；加热的温度为65℃。
d、取出改性纤维球，将改性纤维球在150℃下热处理0.7小时，得到亲水疏油的纤维球滤料。
对比例1
a、取纤维球，将纤维球浸渍在质量浓度为25%的醋酸溶液中，将纤维球和质量浓度为25%的醋酸溶液一起加热处理2 小时，加热处理时，在反应容器上罩上一层薄膜；其中，该步骤采用热处理的温度为80℃；得到改性的纤维球。
为了进行定性的比较，实施例1～8、对比例1～2均选用由玻璃纤维团制而成的粒径在3-5mm的纤维球。制得的纤维球滤料对油性污水（滤前水质含油21mg/L）进行处理，测得一次滤后水质含油量；再将使用后的滤料用清水冲洗干净，再次进行对含油污水（滤前水质含油21mg/L）进行过滤，得到二次滤后水质含油量。其结果如表1所示。
表1
| 一次滤后水质含油mg/L | 二次滤后水质含油mg/L | |
| 实施例1 | 3.5 | 3.6 |
| 实施例2 | 2.7 | 2.8 |
| 实施例3 | 3.0 | 3.5 |
| 实施例4 | 2.8 | 2.8 |
| 实施例5 | 2.5 | 2.9 |
| 实施例6 | 3.1 | 3.2 |
| 实施例7 | 2.6 | 2.9 |
| 实施例8 | 1.3 | 1.4 |
| 对比例1 | 6.1 | 8.7 |
Claims (9)
1.一种污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
a、将纤维球浸渍在质量浓度为25%的醋酸溶液中，加热处理1～2 小时；
b、将处理后的纤维球用水洗净后，放入改性剂溶液中加热浸渍2～10 小时；
c、取出改性纤维球，将改性纤维球在100～200℃下热处理0.5～1小时，得到亲水疏油的纤维球滤料；
其中，所述改性剂溶液为由聚乙烯醇、甲基丙烯酸、全氟羧酸钠、聚二甲基二烯丙基氯化铵、多羟基脂肪酰胺、聚乙二醇、去离子水按质量比1:1～6:0.5～1:3～9:1～3:1～6:5～12配制而成。
2.根据权利要求1所述的一种污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料的制备方法，其特征在于，步骤a中，所述热处理的温度为70～90℃。
3.根据权利要求1所述的一种污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料的制备方法，其特征在于，步骤b中，加热的温度为50～80℃。
4.根据权利要求1所述的一种污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料的制备方法，其特征在于，所述热处理的温度为80℃。
5.根据权利要求1所述的一种污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料的制备方法，其特征在于，步骤b中，加热的温度为65℃。
6.根据权利要求1所述的一种污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料的制备方法，其特征在于，步骤b中，在改性剂溶液中加热浸渍5 小时。
7.根据权利要求1所述的一种污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料的制备方法，其特征在于，步骤c中，改性纤维球在150℃下进行热处理。
8.根据权利要求1所述的一种污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料的制备方法，其特征在于，步骤c中，改性纤维球在热处理0.7小时。
9.一种污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料，由权利要求1～8任一项所述的一种污水处理用亲水疏油改性纤维球滤料的制备方法制备而成。
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2018
- 2018-10-29 CN CN201811267873.3A patent/CN109224638A/zh not_active Withdrawn
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