CN109879389A - 一种废水处理用纳米级稀土复配絮凝剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种废水处理用纳米级稀土复配絮凝剂及其制备方法，本发明提供一种用于工业废水絮凝处理的复配絮凝剂及其制备方法，该复配絮凝剂主要由纳米级稀土元素钐（Sm）与聚氯化铝铁（PFAC）、聚硫酸铁（PFS）、聚磷硫酸铁（PPFS）中的两种或三种组成。将Sm（OH）₃与PFAC、PFS和PPFS中的两种或三种按照配方比例，加入高速搅拌机中搅拌均匀后加入流化床中进行烘干，烘干温度控制在90‑100℃，直至水分降低至0.5%，包装即得本发明复配絮凝剂。本发明以无机高分子絮凝剂为对象，采用复配技术，使絮凝剂的絮凝效果得到提高，达到增效的目的。

Description

一种废水处理用纳米级稀土复配絮凝剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，更具体的说，涉及一种废水中已经形成了微小颗粒悬浮物，这些悬浮物由于颗粒小而难以形成沉淀，或者沉淀需要相当长时间，需要借助其它药剂的配合，形成大颗粒而达到沉淀目的的废水处理的复配絮凝剂及其制备方法。

背景技术

目前废水的处理方法主要有化学沉淀法、反渗透膜方法、吸附法、离子交换法、电解法、生物法等。其中化学沉淀法因其去除效率高、设备成本低、药剂成本低、运行管理简单等优点，应用最为广泛，虽然方法比较传统，但国内80％的废水处理厂家仍然采用该方法处理电镀废水。然而，采用传统的化学沉淀法难以满足新的废水排放标准。必须对传统的化学沉淀法进行创新，才能满足不断提高的排放标准。现有技术中有通过各种无机、有机絮凝剂进行复配，提高对废水的处理效果，并通过对实际废水的处理确定了能有效除去重金属的复合絮凝剂的复配比和复配关系，其复配的絮凝剂对颗粒物的去除率达到了98％。现有技术中还有利用聚合氯化铝和聚合硫酸铁复配的絮凝剂，对电镀废水中的重金属的氢氧化物沉淀经过两步絮凝法，对电镀废水具有最好的处理效果，处理后废水中Cu²⁺和Ni²⁺的质量浓度分别达到了《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)中表二的排放标准。

然而，随着国家排放标准的逐步提高，采用现有的铝盐、铁盐进行简单的复配，难以达到最佳的絮凝效果。对于电镀废水来说，其中的重金属指标必须达到《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)中表三的排放标准。因此，如何在传统的化学沉淀法基础上进行创新，提高废水的絮凝效果，减少废水中污染物浓度，是目前废水处理企业摆脱目前困境的最佳途径之一。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的技术问题，提供一种用于废水处理尤其是电镀废水处理的复配絮凝剂及其制备方法，以纳米级稀土及无机高分子絮凝剂为对象，采用复配技术，使絮凝剂的絮凝效果得到提高，达到增效的目的。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

本发明所具有的有效效果如下：

一种用于废水处理的复配絮凝剂，该复配絮凝剂由纳米级氢氧化钐Sm(OH)₃与聚氯化铝铁(PFAC)、聚硫酸铁(PFS)、聚磷硫酸铁(PPFS)中的两种或三种组成。

所述的纳米级氢氧化钐的制备如下：将硝酸钐溶解在自来水中，配成10-20％浓度，在上述溶液中滴加10-25％的氨水，直至溶液的pH值升高到10以上为止。搅拌半小时后，待氢氧化钐形成颗粒，在离心机中进行过滤，形成纳米级氢氧化钐颗粒。

所述复配絮凝剂主要由Sm(OH)₃与PFAC和PFS组成，所述Sm(OH)₃与重量比为5-10％，PPFAC的重量比为55-70％，所述PFS的重量比为30-40％。

所述复配絮凝剂主要由Sm(OH)₃与PFAC和PPFS组成，所述Sm(OH)₃与重量比为5-10％，PFAC的重量比为55-70％，所述PPFS的重量比为30-40％。

所述复配絮凝剂主要由Sm(OH)₃与PFAC、PFS、PPFS三种组成，所述Sm(OH)₃与重量比为5-10％，PFAC的重量比为35-50％，所述PFS的重量比为10-20％，所述PPFS的比例为30-50％。

一种用于废水处理的复配絮凝剂的复配方法，包括步骤如下：

1)将制备的纳米级氢氧化钐与PFAC、PFS和PPFS中的两种或三种按照配方比例，加入高速搅拌机中搅拌均匀；

2)将上述复配的絮凝剂加入流化床中进行烘干，烘干温度控制在90-100℃，直至水分降低至0.5％；

3)包装即得复配絮凝剂。

所述PFAC的制备方法是：主要是以FeCl₃.6H₂O和AlCl₃.6H₂O为原料，控制Al和Fe的摩尔比为5:5，并分别配成15％的溶液，加热至回流，然后缓缓滴加5％的氢氧化钠溶液，控制pH为10-11，反应2小时，过滤，100℃干燥24小时，即得PFAC成品。

所述PPFS的制备方法是：以固体PFS与一定配比的Na₃PO₄.12H₂O一起研磨，研磨均匀后置于坩埚中，放入高温炉中，在150-160℃下反应一定2-2.5小时，得到PPFS絮凝剂。

本发明所提供的复合絮凝剂，具有用量少、废水中残留颗粒物浓度低、絮状物易于沉淀的特点。采用上述复合絮凝剂配方处理电镀废水，其出水达到了《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)所规定的标三排放要求。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

将硝酸钐溶解在自来水中，配成10％浓度，在上述溶液中滴加15％的氨水，直至溶液的pH值升高到10.5左右。搅拌半小时后，待氢氧化钐形成颗粒，在离心机中进行过滤，形成纳米级氢氧化钐颗粒。将制备的氢氧化钐纳米颗粒与PFAC、PPFS混合配成复配絮凝剂。

上述复配的絮凝剂，它包含以下重量份的原料：Sm(OH)₃5份，PFAC为63份，PPFS为32份。将上述絮凝剂按照配方要求，加入高速搅拌机中，搅拌3小时后，使复配的絮凝剂在高速搅拌机混合均匀。然后将复配的絮凝剂加入流化床中进行烘干，烘干温度控制在90-100℃，直至水分降低至0.5％，包装即为复配絮凝剂。

利用上述配方的复合絮凝剂对电镀废水进行处理，复配絮凝剂配成5％的溶液，按照废水的量加入复配絮凝剂，加入量为0.2g/L(折100％)。加入后，搅拌15分钟，进行废水的下一工段的操作。废水的分析结果如下：

表1采用实施例1复配的絮凝剂实验结果

工序	总铜	总镍	总铬	总锌
					处理前	8.856	4.052	0.449	24.190
处理后	0.066	0.377	0	0.025
					GB21900-2008	0.5	0.5	1.0	1.5

从上表可见，经加入复配的达到最新的国家关于《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)中表二的排放标准。

实施例2

将硝酸钐溶解在自来水中，配成20％浓度，在上述溶液中滴加20％的氨水，直至溶液的pH值升高到11左右。搅拌半小时后，待氢氧化钐形成颗粒，在离心机中进行过滤，形成纳米级氢氧化钐颗粒。将制备的氢氧化钐纳米颗粒与PFAC、PPFS混合配成复配絮凝剂。

上述复配的絮凝剂，它包含以下重量份的原料：Sm(OH)₃10份，PFAC为50份，PPFS为40份。其制备方法与应用方法同实施例1。其实施效果如表2所示。

表2采用实施例2复配的絮凝剂实验结果

工序	总铜	总镍	总铬	总锌
					处理前	8.856	4.052	0.449	24.190
处理后	0.163	0.089	0.279	0.075

从上表可见，经加入复配的达到最新的国家关于《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)中表三的排放标准。效果明显优于实施例1。

实施例3

实施例3电镀废水处理用的絮凝剂，纳米级氢氧化钐的制备同实施例2，复配的絮凝剂包含以下重量份的原料：Sm(OH)₃6份，PFAC为64份，PPFS为30份。其复配的方法与应用方法同实施例1。其实施效果如表3所示。

表3采用实施例3复配的絮凝剂实验结果

工序	总铜	总镍	总铬	总锌
					处理前	8.856	4.052	0.449	24.190
处理后	0.0228	0.356	0.0156	0.193

实施例4

实施例4废水处理用的絮凝剂，纳米级氢氧化钐的制备同实施例2，复配的絮凝剂包含以下重量份的原料：Sm(OH)₃5份，PFAC为60份，PFS为35份。将上述絮凝剂按照配方要求，加入高速搅拌机中，搅拌3小时后，使复配的絮凝剂在高速搅拌机混合均匀。然后将复配的絮凝剂加入流化床中进行烘干，烘干温度控制在90-100℃，直至水分降低至0.5％，包装即为复配絮凝剂。

利用上述配方的复合絮凝剂对电镀废水进行处理，复配絮凝剂配成5％的溶液，按照废水的量加入复配絮凝剂，加入量为0.2g/L(折100％)。加入后，搅拌15分钟，进行废水的下一工段的操作。废水的分析结果如下：

表4采用实施例4复配的絮凝剂实验结果

从上表可见，经加入复配的达到最新的国家关于电镀废水的排放标准，但处理效果不及表1和表2的处理效果。

实施例5

实施例5电镀废水处理用的絮凝剂，纳米级氢氧化钐的制备同实施例2，复配的絮凝剂包含以下重量份的原料：PFAC为64份，PFS为30份，以及Sm(OH)₃的份额不变，PFAC为60份，PFS为34份两种配方进行比较。其制备方法和应用方法同实施例4。应用效果见表5。

表5采用实施例4配方的不同比例复配的絮凝剂实验结果

从上表可见，PFS对重金属去除效果偏差，且随着PFS含量的升高，其重金属处理效果呈下降趋势。

实施例6

实施例6电镀废水处理用的絮凝剂，纳米级氢氧化钐的制备同实施例2，复配的絮凝剂包含以下重量份的原料：Sm(OH)₃8份，PFAC为37份，PFS为10份，PPFS为45％。将三种絮凝剂按照配方要求，加入高速搅拌机中，搅拌3小时后，使复配的絮凝剂在高速搅拌机混合均匀。然后将复配的絮凝剂加入流化床中进行烘干，烘干温度控制在90-100℃，直至水分降低至0.5％，包装即为复配絮凝剂。

利用上述配方的复合絮凝剂对电镀废水进行处理，复配絮凝剂配成5％的溶液，按照废水的量加入复配絮凝剂，加入量为0.2g/L(折100％)。加入后，搅拌15分钟，进行废水的下一工段的操作。废水的分析结果如下：

表6采用实施例6复配的絮凝剂实验结果

从上表可见，三种絮凝剂复配的复合絮凝剂处理效果最好，其排放废水远低于最新的国家关于电镀废水的排放标准。

实施例7

分别采用配方7-1包含重量份的原料为Sm(OH)₃8份：PFAC为42份，PFS为20份，PPFS为30份以及配方7-2包含重量份的原料为：Sm(OH)₃9份，PFAC为36份，PFS为10份，PPFS为45份两种配方进行比较。其制备方法和应用方法同实施6。应用效果见表7，

表7采用实施例7配方的不同比例复配的絮凝剂实验结果

从上表可见，絮凝剂复配的成分多效果优于复配成分少的复配絮凝剂的处理效果，说明采用多组分的絮凝剂进行复配，起到增效的作用。

纳米级絮凝剂对絮凝效果影响比较大，随着纳米稀土份额加大，其废水处理效果效果越好，考虑到纳米稀土价格的昂贵，不建议采用高配比的稀土成分作为絮凝剂的复配。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (5)

1.一种用于工业废水处理的复配絮凝剂，其特征在于，主要由纳米级钐与聚氯化铝铁（PFAC）、聚硫酸铁（PFS）、聚磷硫酸铁（PPFS）中的两种或三种组成。

2.根据权利要求1所述的用于废水处理的复配絮凝剂，其特征在于，所述的纳米级稀土是由硝酸钐溶液用氨水缓慢调节pH至10以上，使形成的氢氧化钐形成纳米级颗粒，过滤后，与PFAC和PFS混合，所述氢氧化钐的重量比为5-10%，PFAC的重量比为55-70%，所述PFS或者PPFS的重量比为30-40%。

3.根据权利要求1所述的用于废水处理的复配絮凝剂，其特征在于，所述复配絮凝剂主要由纳米级Sm（OH）₃氢氧化钐与PFAC和PPFS组成，所述氢氧化钐的重量比为5-10%，PFAC的重量比为55-70%，所述PPFS的重量比为30-40%。

4.根据权利要求1所述的用于废水处理的复配絮凝剂，其特征在于，所述复配絮凝剂主要由氢氧化钐与PFAC、PFS、PPFS三种组成，所述氢氧化钐的重量比为5-10%，PFAC的重量比为35-50%，所述PFS的重量比为10-20%，所述PPFS的比例为30-50%。

5.一种用于废水处理的复配絮凝剂的复配方法，包括步骤如下：

1）将制备的纳米级氢氧化钐与PFAC、PFS和PPFS中的两种或三种按照配方比例，加入高速搅拌机中搅拌均匀；

2）将上述复配的絮凝剂加入流化床中进行烘干，烘干温度控制在90-100℃，直至水分降低至0.5%；

3）包装即得复配絮凝剂。