CN110078193A - 一种类芬顿泡腾片及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污水处理技术领域，具体公开一种类芬顿泡腾片及其制备方法和应用。所述类芬顿泡腾片，按质量百分比计，包括以下组分：过氧化硫酸钠30‑50％，活化剂1‑10％，黏合剂1‑5％，泡腾剂5‑30％，酸化剂10‑30％，填充剂1‑30％，酸式缓冲剂1‑20％，碱式缓冲剂1‑10％和表面活性剂1‑10％。本发明提供的类芬顿泡腾片使用方便简单，不用预先调节污水的pH值，且片剂便于运输、储存安全，效果显著。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种类芬顿泡腾片及其制备方法和应用。
背景技术
随着我国人口数量不断增长，水资源的需求量也在不断提高，而我国水资源还面临时间、空间的分布不均匀，尤其北方因气候原因干旱缺水，以及水污染日益严重的问题。我国受到有机物污染饮用水危害与影响的人口约有1.6亿，据报道，全世界己经从水中检测出2221种有机物，其中765种存在于自来水，20种有机物己经被确认为致癌物质，23种有机物为可疑致癌物质，18种有机物被认为促进癌症，56种有机物诱变，如今保护水资源显得越来越重要。
目前污水处理的方法主要有物理处理法、生物处理法、化学处理法。物理处理方法存在造价高、能耗高等问题；采用生物处理技术进行处理的有机废水中污染物浓度不能太高，并且浓度变化不宜太大，否则会造成微生物失活或死亡，同时微生物对溶液的pH值、物质组成、温度等都有比较苛刻的要求；化学处理中广泛应用的高级氧化技术，包括光催化氧化法、电催化氧化法及最典型的Fenton氧化法，但是Fenton氧化法在应用上缺乏便利性，以固体型式存在的类芬顿试剂仍在发展阶段，现有固体型污水处理剂对污水水体酸碱度要求十分严格，在应用时操作流程相对复杂，大大限制了固体型处理剂在污水处理中的广泛使用。
发明内容
针对现有Fenton氧化法应用繁琐，且对污水水体的酸碱度要求十分严格的问题，本发明提供一种类芬顿泡腾片。
以及一种类芬顿泡腾片的制备方法。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
一种类芬顿泡腾片，按质量百分比计，包括以下组分：过氧化硫酸钠30-50％，活化剂1-10％，黏合剂1-5％，泡腾剂5-30％，酸化剂10-30％，填充剂1-30％，酸式缓冲剂1-20％，碱式缓冲剂1-10％和表面活性剂1-10％。
相对于现有技术，本发明提供的类芬顿泡腾片具有以下优势：
(1)本发明中的酸化剂与泡腾剂反应生成二氧化碳气体，达到泡腾效果，并通过表面活性剂使得泡腾片产生的大量泡沫长时间的维持，并使水体表面张力降到最低，使得过氧化硫酸钠与活化剂生成羟基自由基，快速接触并氧化有机污染物，高效降解污染物；
(2)本发明在酸化剂、酸式缓冲剂和碱式缓冲剂的作用下，泡腾片可实现溶水周围形成稳定的酸性环境，使得泡腾片周围污水pH值在2-3之间，为羟基自由基持续氧化污水中的有机物提供保障；
本发明提供的类芬顿泡腾片使用方便简单，不用预先调节污水的pH值，且片剂便于运输、储存安全，效果显著。
优选地，所述类芬顿泡腾片，按质量百分比计，包括以下组分：过氧化硫酸钠30-40％，活化剂1-5％，黏合剂1-3％，泡腾剂5-20％，酸化剂10-20％，填充剂1-20％，酸式缓冲剂1-15％，碱式缓冲剂1-5％和表面活性剂1-5％。
优选地，所述类芬顿泡腾片，按质量百分比计，包括以下组分：过氧化硫酸钠40％，活化剂4％，黏合剂2％，泡腾剂13％，酸化剂15％，填充剂10％，酸式缓冲剂10％，碱式缓冲剂3％和表面活性剂3％。
优选地，所述过氧化硫酸钠和活化剂的重量比为5:1-30:1。
优选地，所述过氧化硫酸钠和活化剂的重量比为8:1-20:1。
优选地，所述过氧化硫酸钠和活化剂的重量比为10:1。
本发明还通过控制过氧化硫酸钠和活化剂的含量，使得过氧化硫酸钠不仅与活化剂能够生成足够的羟基自由基，还能对污水进行消毒。
优选地，所述活化剂为硫酸亚铁或氯化亚铁。
活化剂为硫酸亚铁或氯化亚铁，提供Fe2+与过氧化硫酸钠溶解时释放的过氧化氢发生反应，生成羟基自由基，具有极强的氧化能力，可快速有效降解苯胺类、染料类等有机污染物。
优选地，所述黏合剂为聚乙二醇。且所述聚乙二醇为聚乙二醇-4000至聚乙二醇-10000中的任何一种，优选为聚乙二醇6000。
黏合剂为聚乙二醇6000，具有良好的水溶性，并与许多有机物组份有良好的相溶性，可使泡腾片表面有光泽且平滑。
优选地，所述泡腾剂为碳酸氢钾。
泡腾剂为碳酸氢钾，可与酸生成二氧化碳气体达到泡腾效果，使泡腾片溶解，同时碳酸氢钾的碱性较低，降低对片剂整体酸性的影响。
优选地，所述酸化剂为氨基磺酸和硫酸氢钠中至少一种。
氨基磺酸与硫酸氢钠都是酸性较强的固体无机酸，且不挥发、不吸湿，且易于调节酸性。
优选地，所述填充剂为无水氯化钙。
填充剂起到了对物料的干燥作用，使体系更加稳定，保证压片的安全性，且延长药物的保质期
优选地，所述酸式缓冲剂为柠檬酸。
优选地，所述碱式缓冲剂为磷酸氢二钠。
酸式缓冲剂和碱式缓冲剂，溶水后可与酸化剂形成缓冲溶液，达到芬顿试剂反应所在pH条件范围，制成泡腾片溶解可使片剂周围的污水形成稳定的酸性缓冲体系，保持芬顿试剂的最佳反应条件。
优选地，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
十二烷基苯磺酸钠是作为阴离子表面活性剂，一方面能够降低水体的表面张力，益于羟基自由基的扩散，同时具有发泡作用，可使羟基自由基随泡沫流动到有机污染物处，进行氧化，达到全方位的处理作用；另一方面与酸式缓冲剂和碱式缓冲剂互相配合，使得泡腾片在稳定的偏酸性的pH条件下，能够将泡腾片产生的大量泡沫长时间维持。
进一步地，本发明还提供一种类芬顿泡腾片的制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤：
步骤a、按照上述的原料配比称取各组分，并将各组分进行干燥处理；
步骤b、将所述过氧化硫酸钠、填充剂、酸化剂和酸式缓冲剂进行预混，得到预混料；
步骤c、将所述活化剂、黏合剂、泡腾剂、碱式缓冲剂和表面活性剂加入到所述预混料中，进行混料处理，压片，得到所述类芬顿泡腾片。
相对于现有技术，本发明提供的类芬顿泡腾片的制备方法，制备方法简单，过程容易控制，适用于工业化大规模的生产和使用。
优选地，在相对湿度为30-60％，温度为10-35℃的条件下进行压片，且所述类芬顿泡腾片的硬度为5-8。
优选地，步骤b中，所述预混速度为300-500rpm，预混时间为10-15min。
在300-500rpm速度下混合10-15min使填充剂包覆于过氧化硫酸钠、酸化剂和酸式缓冲剂表面，保证与活化剂、泡腾剂混合过程中不发生反应。
优选地，步骤c中，所述混料处理的条件为：在300-500rpm的速度下混合10-15min。
进一步地，本发明提供的所述类芬顿泡腾片在污水处理领域中的应用，尤其是用于苯胺类、染料类等有机废水的处理。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明实施例提供一种类芬顿泡腾片，按质量百分比计，包括以下组分：过氧化硫酸钠40％，活化剂4％，黏合剂2％，泡腾剂13％，酸化剂15％，填充剂10％，酸式缓冲剂10％，碱式缓冲剂3％和表面活性剂3％。
其中，上述活化剂为硫酸亚铁；上述黏合剂为聚乙二醇6000；上述泡腾剂为碳酸氢钾；上述酸化剂为氨基磺酸；上述填充剂为无水氯化钙；上述酸式缓冲剂为柠檬酸；上述碱式缓冲剂为磷酸氢二钠；上述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
上述类芬顿泡腾片的制备方法包括以下步骤：
步骤a、按照上述的原料配比称取各组分，并将各组分进行干燥处理；
步骤b、将所述过氧化硫酸钠、填充剂、酸化剂和酸式缓冲剂在300rpm的速度下预混15min，得到预混料；
步骤c、将所述活化剂、黏合剂、泡腾剂、碱式缓冲剂和表面活性剂加入到所述预混料中，在400rpm的速度下混料处理15min，在相对湿度为40％，温度为20℃的条件下采用压片机进行压片，得到硬度为7的类芬顿泡腾片。
实施例2
本发明实施例提供一种类芬顿泡腾片，按质量百分比计，包括以下组分：过氧化硫酸钠40％，活化剂4％，黏合剂2％，泡腾剂13％，酸化剂15％，填充剂10％，酸式缓冲剂10％，碱式缓冲剂3％和表面活性剂3％。
其中，上述活化剂为氯化亚铁；上述黏合剂为聚乙二醇6000；上述泡腾剂为碳酸氢钾；上述酸化剂为硫酸氢钠；上述填充剂为无水氯化钙；上述酸式缓冲剂为柠檬酸；上述碱式缓冲剂为磷酸氢二钠；上述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
上述类芬顿泡腾片的制备方法包括以下步骤：
步骤a、按照上述的原料配比称取各组分，并将各组分进行干燥处理；
步骤b、将所述过氧化硫酸钠、填充剂、酸化剂和酸式缓冲剂在500rpm的速度下预混13min，得到预混料；
步骤c、将所述活化剂、黏合剂、泡腾剂、碱式缓冲剂和表面活性剂加入到所述预混料中，在300rpm的速度下混料处理10min，在相对湿度为30％，温度为10℃的条件下采用压片机进行压片，得到硬度为8的类芬顿泡腾片。
实施例3
本发明实施例提供一种类芬顿泡腾片，按质量百分比计，包括以下组分：过氧化硫酸钠：40％，活化剂：2％，黏合剂：2％，泡腾剂：13％，酸化剂：15％，填充剂：12％，酸式缓冲剂：10％，碱式缓冲剂：3％和表面活性剂3％。
其中，上述活化剂为硫酸亚铁；上述黏合剂为聚乙二醇6000；上述泡腾剂为碳酸氢钾；上述酸化剂为硫酸氢钠；上述填充剂为无水氯化钙；上述酸式缓冲剂为柠檬酸；上述碱式缓冲剂为磷酸氢二钠；上述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
上述类芬顿泡腾片的制备方法包括以下步骤：
步骤a、按照上述的原料配比称取各组分，并将各组分进行干燥处理；
步骤b、将所述过氧化硫酸钠、填充剂、酸化剂和酸式缓冲剂在400rpm的速度下预混10min，得到预混料；
步骤c、将所述活化剂、黏合剂、泡腾剂、碱式缓冲剂和表面活性剂加入到所述预混料中，在500rpm的速度下混料处理13min，在相对湿度为60％，温度为35℃的条件下采用压片机进行压片，得到硬度为5的类芬顿泡腾片。
实施例4
本发明实施例提供一种类芬顿泡腾片，按质量百分比计，包括以下组分：过氧化硫酸钠：30％，活化剂：1％，黏合剂：5％，泡腾剂：22％，酸化剂：30％，填充剂：5％，酸式缓冲剂：5％，碱式缓冲剂：1％和表面活性剂1％。
其中，上述活化剂为硫酸亚铁；上述黏合剂为聚乙二醇6000；上述泡腾剂为碳酸氢钾；上述酸化剂为质量比为1:1的硫酸氢钠与氨基磺酸的混合物；上述填充剂为无水氯化钙；上述酸式缓冲剂为柠檬酸；上述碱式缓冲剂为磷酸氢二钠；上述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
上述类芬顿泡腾片的制备方法包括以下步骤：
步骤a、按照上述的原料配比称取各组分，并将各组分进行干燥处理；
步骤b、将所述过氧化硫酸钠、填充剂、酸化剂和酸式缓冲剂在300rpm的速度下预混13min，得到预混料；
步骤c、将所述活化剂、黏合剂、泡腾剂、碱式缓冲剂和表面活性剂加入到所述预混料中，在500rpm的速度下混料处理13min，在相对湿度为50％，温度为30℃的条件下采用压片机进行压片，得到硬度为6的类芬顿泡腾片。
实施例5
本发明实施例提供一种类芬顿泡腾片，按质量百分比计，包括以下组分：过氧化硫酸钠50％，活化剂10％，黏合剂1％，泡腾剂5％，酸化剂10％，填充剂1％，酸式缓冲剂15％，碱式缓冲剂6％和表面活性剂2％。
其中，上述活化剂为氯化亚铁；上述黏合剂为聚乙二醇6000；上述泡腾剂为碳酸氢钾；上述酸化剂为质量比为1:2的硫酸氢钠与氨基磺酸的混合物；上述填充剂为无水氯化钙；上述酸式缓冲剂为柠檬酸；上述碱式缓冲剂为磷酸氢二钠；上述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
上述类芬顿泡腾片的制备方法包括以下步骤：
步骤a、按照上述的原料配比称取各组分，并将各组分进行干燥处理；
步骤b、将所述过氧化硫酸钠、填充剂、酸化剂和酸式缓冲剂在450rpm的速度下预混15min，得到预混料；
步骤c、将所述活化剂、黏合剂、泡腾剂、碱式缓冲剂和表面活性剂加入到所述预混料中，在350rpm的速度下混料处理10min，在相对湿度为45％，温度为25℃的条件下采用压片机进行压片，得到硬度为7的类芬顿泡腾片。
为了更好的说明本发明的技术方案，下面还通过对比例和本发明的实施例做进一步的对比。
对比例1
本对比例提供一种类芬顿泡腾片，按质量百分比计，包括以下组分：固体双氧水40％，活化剂4％，黏合剂2％，泡腾剂13％，酸化剂15％，填充剂10％，酸式缓冲剂10％，碱式缓冲剂3％和表面活性剂3％。
其中，上述活化剂为硫酸亚铁；上述黏合剂为聚乙二醇6000；上述泡腾剂为碳酸氢钾；上述酸化剂为草酸；上述填充剂为无水氯化钙；上述酸式缓冲剂为柠檬酸；上述碱式缓冲剂为磷酸氢二钠；上述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
上述类芬顿泡腾片的制备方法如实施例1所述，不再赘述。
对比例2
本对比例提供一种类芬顿泡腾片，按质量百分比计，包括以下组分：过氧化硫酸钠40％，活化剂4％，黏合剂2％，泡腾剂13％，酸化剂15％，填充剂10％，酸式缓冲剂10％，碱式缓冲剂3％和表面活性剂3％。
其中，上述活化剂为硫酸亚铁；上述黏合剂为聚乙二醇6000；上述泡腾剂为碳酸氢钾；上述酸化剂为氨基磺酸；上述填充剂为无水氯化钙；上述酸式缓冲剂为柠檬酸；上述碱式缓冲剂为碳酸氢钠；上述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
上述类芬顿泡腾片的制备方法如实施例1所述，不再赘述。
对比例3
本对比例提供一种类芬顿泡腾片，按质量百分比计，包括以下组分：过氧化硫酸钠40％，活化剂4％，黏合剂2％，泡腾剂13％，酸化剂15％，填充剂10％，酸式缓冲剂10％，碱式缓冲剂3％和表面活性剂3％。
其中，上述活化剂为硫酸亚铁；上述黏合剂为聚乙二醇6000；上述泡腾剂为碳酸氢钾；上述酸化剂为氨基磺酸；上述填充剂为无水氯化钙；上述酸式缓冲剂为柠檬酸；上述碱式缓冲剂为磷酸氢二钠；上述表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵。
上述类芬顿泡腾片的制备方法如实施例1所述，不再赘述。
为了更好的说明本发明实施例提供的类芬顿泡腾片的特性，下面将实施例1-5以及对比例1-3制备的类芬顿泡腾片进行性能检测。
试验例1
以降解苯胺效果为例，配制浓度20mg/L苯胺溶液1L，作为储备液，分为9组，每组取100mL苯胺溶液，其中1-5组为试验组，6-8组为对照组，9组为空白组(不给药)。1-8组分别加入实施例1-5以及对比例1-3制备的类芬顿泡腾片1.0g。依照国标《GB11889-1989苯胺类化合物的测定N-(1-萘基)乙二胺偶氮分光光度法》检测在反应10min、反应20min和反应30min时各组溶液苯胺含量，根据试验组、对照组与空白组数据计算苯胺降解率，结果如表1所示。
表1苯胺降解率结果
| 10min降解率/％ | 20min降解率/％ | 30min降解率/％ | |
| 实施例1 | 92.95 | 93.07 | 93.12 |
| 实施例2 | 93.89 | 93.95 | 94.10 |
| 实施例3 | 89.68 | 89.73 | 90.05 |
| 实施例4 | 91.23 | 91.28 | 91.33 |
| 实施例5 | 90.01 | 90.16 | 90.62 |
| 对比例1 | 47.23 | 58.23 | 61.98 |
| 对比例2 | 45.68 | 55.47 | 59.38 |
| 对比例3 | 46.74 | 55.68 | 60.52 |
| 空白组 | 0.00 | 0.00 | 0.02 |
试验例2
以降解亚甲基蓝效果为例，配制浓度100mg/L亚甲基蓝溶液1L，作为储备液，分为9组，每组取100mL亚甲基蓝溶液，其中1-5组为试验组，6-8组为对照组，9组为空白组(不给药)。1-8组分别加入实施例1-5以及对比例1-3制备的类芬顿泡腾片1.0g。根据亚甲基蓝在紫外分光光度计中最大吸收峰660nm处的吸光度，检测反应10min、反应20min和反应30min时各组溶液亚甲基蓝含量，根据实验组或对照组与空白组数据计算亚甲基蓝降解率，结果如表2所示。
表2亚甲基蓝降解率
| 10min降解率/％ | 20min降解率/％ | 30min降解率/％ | |
| 实施例1 | 93.29 | 93.34 | 93.38 |
| 实施例2 | 94.69 | 94.78 | 94.72 |
| 实施例3 | 90.15 | 90.21 | 90.24 |
| 实施例4 | 92.11 | 92.17 | 91.19 |
| 实施例5 | 91.58 | 91.72 | 91.78 |
| 对比例1 | 48.17 | 54.90 | 57.19 |
| 对比例2 | 47.32 | 53.72 | 57.02 |
| 对比例3 | 46.98 | 53.18 | 56.76 |
| 空白组 | 0.00 | 0.20 | 0.50 |
试验例3
质量评价实验设计：分别取实施例1-5与对比例1-3制备的类芬顿泡腾片1g，分别溶于100mL水中并检测其pH值及表面张力，结果如表3所示。
表3质量评价结果
| pH值 | 表面张力/mN·m<sup>-1</sup> | |
| 实施例1 | 2.20 | 30.15 |
| 实施例2 | 2.32 | 30.21 |
| 实施例3 | 2.34 | 30.18 |
| 实施例4 | 2.50 | 28.19 |
| 实施例5 | 2.42 | 27.96 |
| 对比例1 | 5.40 | 54.67 |
| 对比例2 | 5.02 | 53.42 |
| 对比例3 | 4.85 | 62.96 |
结合表1-3，可以得出，本发明实施例提供的类芬顿泡腾片对苯胺和亚甲基蓝的降低率远远高于对比例以及对照组，能快速高效的消除苯胺类、染料类的有机污染物。
结合表1-3，可以得出，本发明实施例本发明提供的类芬顿泡腾片各组分之间互相协同作用，达到用于处理污水，尤其是用于处理苯胺类、染料类等有机废水的目的。
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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种类芬顿泡腾片，其特征在于：按质量百分比计，包括以下组分：过氧化硫酸钠30-50％，活化剂1-10％，黏合剂1-5％，泡腾剂5-30％，酸化剂10-30％，填充剂1-30％，酸式缓冲剂1-20％，碱式缓冲剂1-10％和表面活性剂1-10％。
2.如权利要求1所述的类芬顿泡腾片，其特征在于：按质量百分比计，包括以下组分：过氧化硫酸钠30-40％，活化剂1-5％，黏合剂1-3％，泡腾剂5-20％，酸化剂10-20％，填充剂1-20％，酸式缓冲剂1-15％，碱式缓冲剂1-5％和表面活性剂1-5％。
3.如权利要求2所述的类芬顿泡腾片，其特征在于：按质量百分比计，包括以下组分：过氧化硫酸钠40％，活化剂4％，黏合剂2％，泡腾剂13％，酸化剂15％，填充剂10％，酸式缓冲剂10％，碱式缓冲剂3％和表面活性剂3％。
4.如权利要求1所述的类芬顿泡腾片，其特征在于：所述过氧化硫酸钠和活化剂的重量比为5:1-30:1。
5.如权利要求4所述的类芬顿泡腾片，其特征在于：所述过氧化硫酸钠和活化剂的重量比为8:1-20:1。
6.如权利要求5所述的类芬顿泡腾片，其特征在于：所述过氧化硫酸钠和活化剂的重量比为10:1。
7.如权利要求1所述的类芬顿泡腾片，其特征在于：所述活化剂为硫酸亚铁或氯化亚铁；和/或
所述黏合剂为聚乙二醇；和/或
所述泡腾剂为碳酸氢钾；和/或
所述酸化剂为氨基磺酸和硫酸氢钠中至少一种；和/或
所述填充剂为无水氯化钙；和/或
所述酸式缓冲剂为柠檬酸；和/或
所述碱式缓冲剂为磷酸氢二钠；和/或
所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
8.一种类芬顿泡腾片的制备方法，其特征在于：所述制备方法至少包括以下步骤：
步骤a、按照如权利要求1-7任一项所述的原料配比称取各组分，并将各组分进行干燥处理；
步骤b、将所述过氧化硫酸钠、填充剂、酸化剂和酸式缓冲剂进行预混，得到预混料；
步骤c、将所述活化剂、黏合剂、泡腾剂、碱式缓冲剂和表面活性剂加入到所述预混料中，进行混料处理，压片，得到所述类芬顿泡腾片。
9.如权利要求8所述的类芬顿泡腾片的制备方法，其特征在于：在相对湿度为30-60％，温度为10-35℃的条件下进行压片，且所述类芬顿泡腾片的硬度为5-8；和/或
步骤b中，所述预混速度为300-500rpm，预混时间为10-15min；和/或
步骤c中，所述混料处理的条件为：在300-500rpm的速度下混合10-15min。
10.如权利要求1-7任一项所述的类芬顿泡腾片在污水处理领域中的应用。
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| 杨华明等: "《现代医院消毒学》", 28 February 2013, 人民军医出版社 * |
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