CN109455805A

CN109455805A - 一种纳米净水剂

Info

Publication number: CN109455805A
Application number: CN201811579924.6A
Authority: CN
Inventors: 陈富林; 谢志宇; 刘海; 赵丰; 何红星
Original assignee: Hunan Ju Sheng Environmental Protection Technology Engineering Co Ltd
Current assignee: Hunan Jusheng Environmental Protection Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2018-12-24
Filing date: 2018-12-24
Publication date: 2019-03-12
Anticipated expiration: 2038-12-24
Also published as: CN109455805B

Abstract

本发明涉及一种纳米净水剂，其组成包括有纳米氧化混合剂、阳离子淀粉、二甲氨基甲基丙基丙烯酰胺、氧化石墨烯、硫酸铝、氯化铁等，针对传统的污水处理剂的高成本低效率，本产品混合纳米净水剂改善了传统无机、有机絮凝剂成份单一、功效有限的缺点，纳米净水剂使用成本大幅降低，是普通高分子聚丙稀酰胺净水剂的三分之一左右，大大降低了污水处理的运行费用，提成了污水处理效果。

Description

一种纳米净水剂

技术领域

本发明涉及环保净水领域，具体的涉及一种纳米净水剂。

背景技术

在社会工业化发展进程中会产生大量的工业废水，其中大部分未经处理就直接排放。环境部口的监测数据显示，全国城镇每天至少有1亿吨污水未经处理便直接排放，全国一半以上的河段水质受到污染，其中25％的水体不适于灌源，超过30％的水体不适于鱼类生存，50％的城镇水源不符合饮用水标准，90％的城市水域污染严重。用水形势日趋严峻，水污染事件频繁发生，己经严重影响了我国人民的生产生活，严重阻碍了经济的发展和科技的进步，在这些废水污染物中，给水、含油废水及生活污水均需要预处理，一般会采用适当的絮凝剂去除水中胶体、有机物、重金属离子等杂质，在预处理过程中多采用无机絮凝剂，但由于工厂给水预处理的水质指标要求高，生活污水、含油废水均含有油等不易沉降的杂质，而现阶段无机絮凝剂又存在矾花成长慢、沉降时间长等不足，因此常通过加入助凝剂以增强其絮凝效果，提高其水处理能力。一般常用的助凝剂有聚丙烯酰胺、活化硅酸、骨胶、二氧化硅、活性炭、粘土等助凝剂，虽然其均具有吸附能力强、絮体比重增加的优势，但也存在着成本高、沉降池使用面积大、后续水处理负担大等不足。

发明内容

本发明提供一种新的纳米净水剂用于污水处理解决方案，以解决上述背景中出现的当前废水处理成本过高，污水处理效率低以及处理不达标准等问题，提出一种高效纳米净水剂，具体方案如下。

一种纳米净水剂，其特征在于，其各合成组分的质量份数配比：

纳米氧化混合剂10-15份；二甲基二稀丙基氯化铵1-3份；阳离子淀粉15-20 份；二甲氨基甲基丙基丙烯酰胺15-20份；氧化石墨烯5-10份；硫酸铝10-20 份；氯化铁10-20份；钙质细砂土5-10份；溴代十六烷1-3份；

所述纳米氧化混合剂是包括有纳米氧化铈、纳米氧化铜、纳米氧化钛、纳米二氧化硅以及纳米碳管的混合，氧化铈、氧化铜、氧化钛、二氧化硅以及纳米碳管的摩尔比为3:2:3:2:1；

所述纳米净水剂的制作步骤如下：

(1)将一定份阳离子淀粉加入硫酸铝和氯化铁以及10倍分量的水混合搅拌均匀，转移至球磨罐中，在70℃下，维持利用球磨机球磨2-5h，加入纳米氧化混合剂，继续球磨5-8h，得到混合浆料；

(2)将二甲基二稀丙基氯化铵与二甲氨基甲基丙基丙烯酰胺混合加入适量去离子水进行稀释，按比例稀释至30-50倍，再维持恒温在40℃，逐渐滴入溴代十六烷，匀速搅拌4-5h，反应完毕将所得混合液密封保温静置1-2h；

(3)向步骤(1)所获混合浆料中逐渐滴入稀盐酸，间隔5-8分钟加入钙质细沙土，充分搅拌均匀，并调节混合浆料的pH值在5-6，经一级过滤，滤除混合液中的大块杂质，将滤后浆料转移至旋转蒸发器中；

(4)将步骤(2)中的混合液中加入经球磨过后的氧化石墨烯，通过超声磁力搅拌60分钟，所述超声波频率为1000W-1500W；磁力搅拌后的混合液加入步骤(3)中的旋转蒸发器中进行蒸馏，蒸馏后成溶液质量浓度为80-90％的高浓度矿浆，常温干燥20-60小时处理成粉末态装罐密闭保存，得到高效的纳米净水剂。

更进一步的，本发明中还涉及一种用所述纳米净水剂剂处理污水的方法，包括下列处理系统及处理步骤：

首先在混凝阶段，将待处理废水通过进水口进入投放药剂室内，在药剂室内进入的废水流速开始降低，通过溢流使废水平稳的进入混凝搅拌室，使得所述净水剂以及废水能够在混凝室内充分混凝，将含硫废水中的含硫污染物及其他溶解性杂质形成易沉降的絮凝体；根据水流的流入量自动调节投放净水剂的用量，平均每1m³进水加入净水剂100～150g；

其次在粗沉降阶段，经药剂混凝后的废水流进第一沉降室进行第一次沉降，通过第一次沉降使得废水中能够被净水剂进行大幅沉降的有害污染物进行首次沉降，经首次沉降后的废水进一步进入第二沉降室，第二沉降室设置有观察口，依据观察或感应的结果动态调整其沉降的时间或者控制前端净水剂的用量；

在细沉降阶段，将第二沉降室与特种沉降室的并列设置，使得水流方向发生转折，减缓和平稳的进入特种沉降室，所述特种沉降室废水中和入活化剂以及有机混合物进行混合，使用微波辐射混合废水，辐射时长以及辐射功率可依据具体的处理标准来设置，普通情况的污水一般设定500-5000W功率的辐射强度；

在斜板沉降阶段，通过斜板沉降室使得废水处理过程中的物化反应或者絮凝沉降体系保持稳定，保证步骤三中微波辐射后絮凝物的优异沉降效果，斜板沉降的一侧开设有进水槽，另一侧连接开设有出水口的出水室，经斜板沉降室后废水进入出水室做最后的沉降，从上端口溢流出清水。

更进一步的，所述特种沉降室内部的周壁通过设置防腐反射涂层，所述防腐反射涂层设置有两层，在建造好的特种沉降室墙体内周壁上涂覆有微波反射涂层作为第一涂层，所述微波反射涂层上覆盖一层防腐蚀层作为第二涂层。

更进一步的，在所述进水口端，根据不同环境温度的变化可以进行灵活调节，通过调节微波功率来保持特种沉降室内微波辅助处理时的出口处处理水温度在25-35℃内，若环境温度较低，则可选择水力停留时间加长(水流减缓)，或者增大微波功率；若环境温度较高，则水力停留时间可以缩短，或者减小微波功率辐射，利用温度传感器实时测定废水温度，当实测温度与预设温度的温差在2度范围内进行动态调整。

通过上述的技术解决方案，本发明实现了如下有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：混合纳米净水剂剂改善了传统无机、有机絮凝剂成份单一、功效有限的缺点，纳米净水剂使用成本大幅降低，是普通高分子聚丙稀酰胺净水剂的三分之一左右，大大降低了污水处理的运行费用。通过数据分析本发明的无机纳米净水剂，具有快速高效的絮凝效果，可广泛用于多种污水处理场合，脱色效果显著好、COD、BOD去除率高，沉降速度快。

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，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

当前市场上最为常见的是聚丙烯酰胺类絮凝剂，超过80％的污水处理企业使用这类合成絮凝剂。合成类有机高分子絮凝剂是由一种或多种单体通过水溶液聚合、反相乳液聚合及反相悬浮聚合等方法合成的高分子化合物。然而，合成类有机高分子絮凝剂特别是聚丙烯酰胺类絮凝剂因降解困难、且降解的产物有毒，越来越多的国家开始减少并限制其在水处理方面的应用。甚至有国家已经实行全面禁止聚丙烯酰胺用于污水处理，本发明也从该角度出发，降低聚丙烯酰胺使用量来进行研究。

本发明提出一种纳米净水剂，其特征在于，其各合成组分的质量份数配比如下：

所述纳米净水剂的制作步骤如下：

一种用所述纳米净水剂剂处理污水的方法，包括下列处理系统及处理步骤：

实施例一：

选择合成组分的质量份数配比如下：纳米氧化混合剂10份；二甲基二稀丙基氯化铵1份；阳离子淀粉15份；二甲氨基甲基丙基丙烯酰胺15份；氧化石墨烯5份；硫酸铝10份；氯化铁10份；钙质细砂土5份；溴代十六烷1份；

纳米净水剂的制作步骤如下：

(1)将一定份阳离子淀粉加入硫酸铝和氯化铁以及10倍分量的水混合搅拌均匀，转移至球磨罐中，混合均匀后，缓慢密闭加热至70℃，维持利用球磨机球磨2-5h，将氧化铈、氧化铜、氧化钛、二氧化硅以及纳米碳管按次序加入，总加入时间尽量超过30分钟，继续球磨5-8h，得到混合浆料；

(2)将二甲基二稀丙基氯化铵与二甲氨基甲基丙基丙烯酰胺混合加入适量去离子水进行稀释，按比例稀释至30-50倍，再维持恒温在40℃，逐渐滴入溴代十六烷，滴入的间隔时间5-10秒，匀速搅拌4-5h，反应完毕将所得混合液密封保温静置1-2h；

(3)向步骤(1)所获混合浆料中逐渐滴入稀盐酸，间隔5-8分钟加入钙质细沙土，充分搅拌均匀，并调节混合浆料的pH值在5-6，经一级过滤，滤除混合液中的大块杂质，将滤后浆料转移至旋转蒸发器中，备用；

(4)将步骤(2)中的混合液中加入经球磨过后的氧化石墨烯，通过超声磁力搅拌60分钟，所述超声波频率为1000W；磁力搅拌后的混合液加入步骤(3) 中的旋转蒸发器中进行蒸馏，蒸馏后成溶液质量浓度为80-90％的高浓度矿浆，常温干燥20-60小时处理成粉末态装罐密闭保存，得到高效的纳米净水剂。

单步骤使用时，净水剂的脱色效果显著，在煤废水中的COD单次去除率达 44.5％，BOD去除率达57％，沉降速度快，成本总体下降34％。

实施例二：

选择合成组分的质量份数配比如下：纳米氧化混合剂15份；二甲基二稀丙基氯化铵3份；阳离子淀粉20份；二甲氨基甲基丙基丙烯酰胺20份；氧化石墨烯10份；硫酸铝20份；氯化铁20份；钙质细砂土10份；溴代十六烷3份；

纳米净水剂的制作步骤如下：

单步骤使用时，净水剂的脱色效果显著，在煤废水中的COD单次去除率达 53.1％，BOD去除率达62％，沉降速度加快，成本总体下降15％。

实施例三：

选择合成组分的质量份数配比如下：纳米氧化混合剂13份；二甲基二稀丙基氯化铵2份；阳离子淀粉17份；二甲氨基甲基丙基丙烯酰胺17份；氧化石墨烯7份；硫酸铝17份；氯化铁17份；钙质细砂土7份；溴代十六烷2份；

纳米净水剂的制作步骤如下：

单步骤使用时，净水剂的脱色效果显著，在煤废水中的COD单次去除率达 50.3％，BOD去除率达58％，沉降速度加快，成本总体下降24％。

本发明净水剂使用在一种高效的絮凝一体化系统时，其污水处理的主要设备包括一带有进水口的进水缓冲室、一投放药剂室、一混凝搅拌室、至少两个溢流沉降室、一特种沉降室、一斜板沉降室、一连接出水口的出水室。

其中，带有进水口的进水缓冲室连通所述投放药剂室，所述投放药剂室连通所述混凝搅拌室，所述混凝搅拌室连通所述两个溢流沉降室，所述两个溢流沉降室通过两边箱体的溢流口连通至所述特种沉降室，所述特种沉降室连通至所述斜板沉降室，所述斜板沉降室连通所述连接出水口的出水室。

所述一体化系统装置中的带有进水口的进水缓冲室、一投放药剂室、一混凝搅拌室、至少两个溢流沉降室，与所述的一特种沉降室、一斜板沉降室、一连接出水口的出水室，在一方向上呈并列设置状；所述箱体的溢流口水流流向方向与前述并列设置的方向上呈互相垂直。

所述投放药剂室具有自动加药结构，可根据所述进水口的实际进水量进行动态调节，平均每1m³进水加药100～150g。在污水处理的过程中，常常需要向污水中定量添加氧化剂、吸附剂、混凝剂、助凝剂以及消毒剂等等药剂，其目的是使的污水中的有机物、悬浮物可以得到有效地分离或分解。应用于污水处理中的氧化剂、吸附剂、混凝剂、助凝剂以及消毒剂等等药剂，大多为固体粉末状原料，粉末状的药剂在自动定量加药时，容易附着在加药容器的内壁上，在加药的过程中加药容器的内壁上的药剂附着量难以准确控制，从而影响了粉末状药剂的加药精确性。

因加药结构并非本发明的重要关键内容，故仅仅就其方案做简要陈述该自动加药结构，可以包括粉末药剂储料仓和粉末药剂定量仓，所述粉末药剂定量仓位于所述粉末药剂储料仓的下方；所述粉末药剂定量仓的上端封闭，所述粉末药剂定量仓的下端设置有定量投料翻板；所述粉末药剂储料仓的底部设置有粉末药剂输出管，所述粉末药剂输出管的下端连通所述粉末药剂定量仓的上端，所述粉末药剂输出管上设置有粉末药剂输出阀；所述粉末药剂输出管还连接空气吹扫管，所述空气吹扫管与所述粉末药剂输出管的连接处位于所述粉末药剂输出阀的下方。本发明一体化结构中主要使用的是高精度自动加药结构，能够避免粉末状药剂在加药时附着在加药容器的内壁上，从而提高粉末状药剂的加药精确性。该加药结构可以设置在投放药剂室上方或侧向，并进行精准投药，可根据所述进水口的实际进水量进行动态调节，平均每1m³进水加药100～150g，以实现性价比较高的良好效果。更进一步的，该投药结构可以选择独立使用，也可以进行一体化设置。

上述自动结构在成本不作为优先考虑时可以选择，但是不同企业对自动化的需求不一致，如果考虑降低成本以及适当牺牲自动化效果时，作为优选的，自动投药设备也可选择包括投药器、搅拌罐和储药罐的简单类型，所述投药器设于搅拌罐上方，投药器下端设有投药气动阀，搅拌罐上设有搅拌器和搅拌罐液位计，搅拌罐下端设有搅拌罐气动阀，搅拌罐与清水管连通，清水管上设有清水气动阀，储药罐设于搅拌罐气动阀下方，储药罐上设有储药罐液位计，储药罐的下端连接有计量泵，搅拌罐液位计和储药罐液位计均包括高位探针、中位探针及低位探针，搅拌罐液位计通过控制电路分别连接控制投药气动阀、搅拌器和清水气动阀开启或关闭，储药罐液位计通过控制电路连接控制搅拌罐气动阀开启或关闭，实现自动投药，合理控制投药时间和投药计量，节约人工，节省成本。

所述混凝搅拌室中的搅拌设备采用潜水搅拌方式，仅需较低转速即可达到要求。周知的，当前绝大多数的污水处理絮凝过程都是在多个互通连接的反应槽中进行，考虑到综合成本问题本案虽然也是如此，但绝非认为这样的絮凝体系是优越或者不可替代。若追求更好或者更彻底的絮凝效果，许多国外的企业已经开始重视将絮凝过程设置在专门的设备中进行，如专有的絮凝罐、絮凝池、絮凝槽等，向设备中投入絮凝药剂后，通过药剂在微粒间的架桥作用，使得微粒集聚变大，形成絮凝团，然后慢慢沉降值底部，从而将颗粒沉淀下来。现有的絮凝装置大多设计为多个相互连通的反应槽，废水先后经过不同的反应槽，并在其中驻留、反应，最终形成澄清水排出。这类絮凝装置占地面积广、不易移动，不易清洁，具有诸多不便。但正如上述所言，此等设计是国内企业基于当前的发展现状进行综合衡量后做出的良好选择。

上述的实施例仅为本发明的优选实施例，不能以此来限定本发明的权利范围，因此，依本发明申请专利范围所作的修改、等同变化、改进等，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims

1.一种纳米净水剂，其特征在于，其各合成组分的质量份数配比：

纳米氧化混合剂10-15份；二甲基二稀丙基氯化铵1-3份；阳离子淀粉15-20份；二甲氨基甲基丙基丙烯酰胺15-20份；氧化石墨烯5-10份；硫酸铝10-20份；氯化铁10-20份；钙质细砂土5-10份；溴代十六烷1-3份；

所述纳米净水剂的制作步骤如下：

(1)将一定份阳离子淀粉加入硫酸铝和氯化铁以及10倍分量的水混合搅拌均匀，转移至球磨罐中，维持在70℃，维持利用球磨机球磨2-5h，加入纳米氧化混合剂，继续球磨5-8h，得到混合浆料；

2.一种用权利要求1所述纳米净水剂处理污水的方法，包括下列处理系统及处理步骤：

最后在细沉降阶段，将第二沉降室与特种沉降室的并列设置，使得水流方向发生转折，减缓和平稳的进入特种沉降室，所述特种沉降室废水中和入活化剂以及有机混合物进行混合，使用微波辐射混合废水，辐射时长以及辐射功率可依据具体的处理标准来设置，普通情况的污水一般设定500-5000W功率的辐射强度；

3.根据权利要求2所述纳米净水剂处理污水的方法，其特征在于，所述特种沉降室内部的周壁通过设置防腐反射涂层，所述防腐反射涂层设置有两层，在建造好的特种沉降室墙体内周壁上涂覆有微波反射涂层作为第一涂层，所述微波反射涂层上覆盖一层防腐蚀层作为第二涂层。

4.根据权利要求2所述纳米净水剂处理污水的方法，其特征在于，在所述进水口端，根据不同环境温度的变化可以进行灵活调节，通过调节微波功率来保持特种沉降室内微波辅助处理时的出口处处理水温度在25-35℃内，若环境温度较低，则可选择水力停留时间加长(水流减缓)，或者增大微波功率；若环境温度较高，则水力停留时间可以缩短，或者减小微波功率辐射，利用温度传感器实时测定废水温度，当实测温度与预设温度的温差在2度范围内进行动态调整。