CN110203996A

CN110203996A - 一种环保功能型os絮凝剂及其制备方法

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Publication number: CN110203996A
Application number: CN201910582351.0A
Authority: CN
Inventors: 楚飞虎; 李升军; 吴晓雄; 吴小松
Original assignee: Love Ring Wu (suzhou) Environmental Ltd By Share Ltd
Current assignee: Love Ring Wu (suzhou) Environmental Ltd By Share Ltd
Priority date: 2019-06-28
Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2019-09-06

Abstract

本发明公开了一种环保功能型OS絮凝剂，由以下成分组成：海藻酸钠∶壳聚糖∶海泡石纤维∶改性硅藻土∶石膏∶硫酸钙晶须＝1∶0.6‑0.9∶0.65‑0.95∶0.8‑1.3∶3‑5∶0.1‑0.5。本发明以海藻酸钠、壳聚糖、海泡石纤维、石膏为主要原料，固相研磨添加改性硅藻土、硫酸钙晶须，制备OS絮凝剂。该絮凝剂价位低廉、无二次污染、生物可降解、适用pH范围广，可有效去除高浓废水中的SS、COD及重金属，市场前景广阔。

Description

一种环保功能型OS絮凝剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种环保功能型OS絮凝剂及其制备方法。

背景技术

随着工业发展，高SS、高COD的高浓工业废水种类越来越多，处理量越来越大，委外处理的费用逐年增加，企业环保压力巨大，进而导致高效水处理药剂的需求不断增加。高效水处理剂的研究不断地从单一型向环保多功能型的方向发展，且要兼顾到高效性以及安全性。高效环保功能型絮凝剂可以以天然高分子凝聚剂为主要原料，通过固相研磨混合重金属吸附剂、破乳剂等制备，即可以实现对高浓废水SS、COD的高效去除，同时去除废水中的重金属，发挥絮凝剂的协同作用。

专利《一种环保新型工业污水处理剂(申请公布号：CN 109292890 A)》，公开了一种环保新型工业污水处理剂，由以下按照重量份数的原料组成：聚丙烯酸钠4-18重量份、膨润土6-18重量份、硫酸铁2-14重量份、氢氧化镁2-14重量份、壳聚糖3-13重量份、消石灰5-15重量份、黏土3-13重量份、凹凸棒土5-25重量份、聚合硫酸铝4-18重量份、硅藻土4-18重量份、聚丙烯酰胺3-13重量份、高锰酸钾2-14重量份、活性炭6-24重量份、柠檬酸4-18重量份、海藻酸钠3-16重量份、植物纤维素4-18重量份。该发明具有净化效果好、环保性能强以及处理成本低等优点。但该发明水处理剂成分过于多样，各成分的功能无法形成有效协同作用，会导致各成分之间作用的相互抑制；同时成分多样，生产成本高；另外，该发明水处理剂没有公开有效的制备方法。

中国专利CN 104355356 A，该发明涉及一种污水处理剂、制备方法及其应用，所述污水处理剂由氧化镁、沸石、硫酸盐、碱化剂和高分子凝聚剂组成。该发明处理传统废水效果较好，但是针对高浓废水、含油废水效果不佳；此外，该发明成分中的高分子凝聚剂(聚丙烯酰胺)，溶解速度较慢，可能导致药剂处理废水时间较长。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种环保功能型OS絮凝剂，能够解决现有絮凝剂难以处理高浓废水、含油废水的问题，可以实现高效快速处理高浓SS废水、高浓COD废水。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种环保功能型OS絮凝剂，按照质量比，所述环保功能型OS絮凝剂由以下成分组成：海藻酸钠∶壳聚糖∶海泡石纤维∶改性硅藻土∶石膏∶硫酸钙晶须＝1∶0.6-0.9∶0.65-0.95∶0.8-1.3∶3-5∶0.1-0.5。

优选的，所述环保功能型OS絮凝剂由以下成分组成：海藻酸钠∶壳聚糖∶海泡石纤维∶改性硅藻土∶石膏∶硫酸钙晶须＝1∶0.8∶0.7∶0.8∶5∶0.1。

优选的，所述环保功能型OS絮凝剂由以下成分组成：海藻酸钠∶壳聚糖∶海泡石纤维∶改性硅藻土∶石膏∶硫酸钙晶须＝1∶0.7∶0.65∶0.8∶4∶0.5。

优选的，所述环保功能型OS絮凝剂由以下成分组成：海藻酸钠∶壳聚糖∶海泡石纤维∶改性硅藻土∶石膏∶硫酸钙晶须＝1∶0.75∶0.65∶0.8∶4.5∶0.4。

优选的，所述改性硅藻土选自十二烷基磺酸钠改性硅藻土、氢氧化镁改性硅藻土。

在处理效果上，因硫酸钙晶须量的不同、配比的不同会有所侧重，配比数值范围为海藻酸钠∶壳聚糖∶海泡石纤维∶改性硅藻土∶石膏∶硫酸钙晶须＝1∶0.6-0.85∶0.7-0.95∶1.0-1.3∶3-5∶0.1-0.25的，更适合处理高SS的高浓废水；配比数值范围为海藻酸钠∶壳聚糖∶海泡石纤维∶改性硅藻土∶石膏∶硫酸钙晶须＝1∶0.65-O.9∶0.65-0.9∶0.8-1.2∶3-5∶0.35-0.5的，更适合处理高COD的高浓废水。

本发明在去除废水中SS和COD的同时，都兼有去除重金属的功能，也就是说，本发明在去除废水中SS和COD的同时，去除了废水中的重金属。

若废水是高SS、高COD同时存在，那么需要选择更适合处理高COD的配比。

本发明还提供所述环保功能型OS絮凝剂的制备方法，所述环保功能型OS絮凝剂的制备方法如下：按质量配比将粒径不大于50目的海藻酸钠、壳聚糖、海泡石纤维依次加入到研钵中，采用固相研磨将上述三种成分研磨至粒径小于200目；然后依次加入改性硅藻土、石膏、硫酸钙晶须，固相研磨，混合物粒径小于200目，得到所述环保功能型OS絮凝剂。

本发明还提供所述环保功能型OS絮凝剂的应用方法，在进行水处理时，直接将所述环保功能型OS絮凝剂加入到所处理的废水中。本发明絮凝剂可由固体状态直接投入到搅拌高浓废水中，不需经过水溶解，有效保证絮凝效果。

本发明所选用原材料的性质和功能如下。

海藻酸钠：分子式为[C₆H₇O₆Na]n，相对分子量在32000～130000。海藻酸钠含有大量的羟基基团和羧基基团，是一种多极性的天然高分子化合物，易溶于水形成粘稠状液体，在微凝絮体间起粘结架桥作用，形成较大、较密实且有广阔表面的絮体。

壳聚糖是一种弱阳离子型高分子，含有羟基、氨基等活性基团，絮凝过程中以化学架桥为主，电荷中和为辅。

海泡石纤维：具有纤维状多孔的结构，是一种富镁质的硅酸盐矿物，兼有吸附性能。

石膏：比重较大，可以加速絮体沉降等。

改性硅藻土：优选十二烷基磺酸钠改性硅藻土、氢氧化镁改性硅藻土，用于吸附重金属。

硫酸钙晶须：利用天然石膏制备，破乳。

本发明技术方案带来的有益效果如下。

1.该絮凝剂的原料来源广泛，采用天然高分子凝聚剂，价位低廉、无污染、生物可降解，可有效处理高浓废水，节约企业委外处理高浓废水的成本，应用前景广阔；

2.该絮凝剂采用固相研磨的方式制备，操作简单，通过充分的研磨不仅使反应的固体颗粒变小，使分子有更多的机会发生接触，有利于分子扩散，而且反应时间短，容易控制，成本低，不存在二次污染；

3.该絮凝剂通过调节不同成分的比例，发挥不同成分的协同及独特作用，可以实现高效处理高浓SS废水、高浓COD废水，SS平均去除率达95％以上；

4.该絮凝剂中的改性硅藻土采用氢氧化镁或十二烷基磺酸钠改性，以其独特的微孔结构及带电性质，吸附重金属的能力增强，重金属平均去除率达98％以上，适用pH范围广，优于其他普通吸附剂的性能；

5.该絮凝剂中的硫酸钙晶须，利用其巨大的比表面积和表面自由能，可以降低乳化油废水的表面能，为吸附乳化油提供了一定的条件，从而实现破乳的功能，高浓油乳废水COD的平均去除率达90％以上；

6.该絮凝剂由固体直接投入到搅拌高浓废水中，不需经过水溶解，有效保证絮凝效果，较传统絮凝工艺减少絮凝剂溶解等工序。

本发明以海藻酸钠、壳聚糖、海泡石纤维、石膏为主要原料，固相研磨添加改性硅藻土、硫酸钙晶须，制备OS絮凝剂。该絮凝剂价位低廉、无二次污染、生物可降解、适用pH范围广，可有效去除高浓废水中的SS、COD及重金属，处理效果高效，综合成本低，市场前景广阔。

附图说明

图1是本发明OS絮凝剂对不同类型高浓废水SS的去除效果图。图中1代表本发明对不同类型废水的SS的去除率，2为SS去除率在90％的线。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所限定的范围。

一种环保功能型OS絮凝剂，按照质量比，所述环保功能型OS絮凝剂由以下成分组成：海藻酸钠∶壳聚糖∶海泡石纤维∶改性硅藻土∶石膏∶硫酸钙晶须＝1∶0.6-0.9∶0.65-0.95∶0.8-1.3∶3-5∶0.1-0.5。

一种环保功能型OS絮凝剂，按照质量比，所述环保功能型OS絮凝剂由以下成分组成：海藻酸钠∶壳聚糖∶海泡石纤维∶改性硅藻土∶石膏∶硫酸钙晶须＝1∶0.6-0.85∶0.7-0.95∶1.0-1.3∶3-5∶0.1-0.25。

一种环保功能型OS絮凝剂，按照质量比，所述环保功能型OS絮凝剂由以下成分组成∶海藻酸钠∶壳聚糖∶海泡石纤维∶改性硅藻土∶石膏∶硫酸钙晶须＝1∶0.65-0.9∶0.65-0.9∶0.8-1.2∶3-5∶0.35-0.5。

本发明的创新体现在：1.硅藻土采用氢氧化镁或十二烷基磺酸钠改性，吸附重金属的能力更强；2.硫酸钙晶须，利用其巨大的比表面积和表面自由能，为吸附乳化油提供了一定的条件，利于破乳；现有絮凝剂中硫酸钙应用较多，但是硫酸钙晶须应用较少；3.传统的混合絮凝剂，只是进行搅拌混合，本发明利用固相研磨将较大粒径的固体物质，研磨成较小粒径的固体混合物，通过充分的研磨不仅使反应的固体颗粒变小，使分子有更多的机会发生接触，有利于分子扩散，提高协同效能；4.本发明可根据用途和处理对象而对质量配比进行调整，可以调配专门针对高COD的含油废水、针对高SS的高浓废水，针对重金属的高浓废水等，不同的高浓废水，可配合相应的质量比，从而使处理效果更加突出，综合成本低，处理效果高效。

实施例1

取粒径100目的10g海藻酸钠、粒径200目8g壳聚糖、粒径200目7g海泡石纤维依次加入研钵中，进行研磨至250目，然后依次加入粒径200目的10g改性硅藻土、粒径50目50g石膏、粒径200目1g硫酸钙晶须，进行研磨至300目，得OS絮凝剂。该絮凝剂单独使用，不需经过水溶解，直接投加到废水中。处理SS含量35000ppm，Cu含量150ppm，Zn含量50ppm、Hg含量80pmm的高浓废水，SS去除率达99.5％，Cu去除率99.8％，Zn去除率99.5％，Hg去除率99.9％。

实施例2

取粒径100目的10g海藻酸钠、粒径200目7g壳聚糖、粒径200目6.5g海泡石纤维依次加入研钵中，进行研磨至250目，然后依次加入粒径200目8g改性硅藻土、粒径50目40g石膏、粒径200目5g硫酸钙晶须，进行研磨至300目，得OS系列絮凝剂。该絮凝剂单独使用，不需经过水溶解，直接投加到废水中。处理COD含量46000ppm，Pb含量70ppm的高浓油乳废水，COD去除率达92％，Pb去除率99.5％。

实施例3

取粒径100目的10g海藻酸钠、粒径200目7.5g壳聚糖、粒径200目6.5g海泡石纤维依次加入研钵中，进行研磨至250目，然后依次加入粒径200目8g改性硅藻土、粒径50目45g石膏、粒径200目4g硫酸钙晶须，进行研磨至300目，得OS系列絮凝剂。该絮凝剂单独使用，不需经过水溶解，直接投加到废水中。处理SS含量12000ppm，COD含量9000ppm，Cd含量150ppm、Cr含量90ppm的高浓油墨染料废水，SS去除率99％，COD去除率达93％，Cb去除率99.5％、Cr去除率99.6％。

实施例4

取粒径100目的10g海藻酸钠、粒径200目8g壳聚糖、粒径200目7g海泡石纤维依次加入研钵中，进行研磨至250目，然后依次加入粒径200目的10g改性硅藻土、粒径50目50g石膏、粒径200目5g硫酸钙晶须，进行研磨至300目，得OS絮凝剂。

本实施例环保功能型OS絮凝剂对不同高浓废水COD的去除效果见表1。

表1 OS絮凝剂对不同高浓废水COD的去除效果

由表1知，不同类型高浓废水经本发明OS絮凝剂处理后，COD明显大大降低，可有效处理高浓COD废水。由于本环保功能型OS絮凝剂中含有从天然石膏中制备的硫酸钙晶须，晶须颗粒的粒径极小，具有巨大的比表面积和表面自由能，为吸附乳化油提供了一定的条件；同时硫酸钙晶须在乳化油废水中的大量分布，促进了硫酸钙晶须和乳化油分子的结合，硫酸钙晶须表面带有自由羟基，降低了乳化油废水的表面能，从而使其破乳，协同海藻酸钠、壳聚糖、海泡石纤维、石膏等的絮凝沉降性能，大大提高OS絮凝剂对高浓油乳废水COD的去除率。

实施例5

取粒径100目的10g海藻酸钠、粒径200目7.5g壳聚糖、粒径200目8g海泡石纤维依次加入研钵中，进行研磨至250目，然后依次加入粒径200目的11g改性硅藻土、粒径50目50g石膏、粒径200目1.5g硫酸钙晶须，进行研磨至300目，得OS絮凝剂。

本实施例所得环保功能型OS絮凝剂对不同高浓废水SS的去除效果见表2。

表2 OS絮凝剂对不同高浓废水SS的去除效果

本环保功能性OS絮凝剂对不同高浓废水SS的去除效果见图1，图中1代表本发明对不同类型废水的SS的去除率，2为SS去除率在90％的线，本发明试验多种高浓废水(并未全部列入表2)，1的每个点对应一种废水的SS去除率，直线2是SS去除率在90％时的一条线，以该直线为准直观判断SS去除率高于90％的占比，图1表明本发明絮凝剂对高浓废水SS去除率高于90％的占比达到80％，进一步说明本发明絮凝剂对大多数高浓废水SS去除率效果优异，综合计算高浓废水SS平均去除率达95％。

由图1和表2可知，不同类型高浓废水经OS絮凝剂处理后，SS明显降低，可有效处理高浓废水。由于OS系列絮凝剂中含有海藻酸钠、壳聚糖、海泡石纤维、石膏等，壳聚糖与海藻酸钠的混合可以有效增加活性吸附位点的密度，将混合物与多孔且具有较强吸附能力的海泡石纤维及重力较大的石膏进行混合可改善的沉降性能，增强协同作用，同时污染物也更易被网捕沉降，从而在高浓废水处理的过程中有更好的去除效果。

实施例6

取粒径100目的10g海藻酸钠、粒径200目7.5g壳聚糖、粒径200目9g海泡石纤维依次加入研钵中，进行研磨至250目，然后依次加入粒径200目的12g改性硅藻土、粒径50目50g石膏、粒径200目2.5g硫酸钙晶须，进行研磨至300目，得OS絮凝剂。

本实施例OS絮凝剂对不同高浓废水重金属的去除效果见表3。

表3 OS絮凝剂对不同高浓废水重金属的去除效果

表3是高浓电镀废水(Cu、Zn、Ni)、高浓印染废水(Hg、Cr、Cd)中重金属的去除效果。改性硅藻土在不同pH值介质中可以带正电或负电，从而使带相反符号电荷的离子依靠电性作用而吸附；同时改性硅藻土具有独特的微孔结构，比表面积大，堆密度小，孔体积大，因而其吸附能力强，既可以发生单分子吸附，也可以形成多分子层吸附，吸附的速率较快。改性硅藻土吸附重金属后，仍具有整体均匀一致的颗粒，与其他成分协同作用，能快速形成形成粒度和密度较大的絮体，且絮体的稳定性好；海泡石纤维具有丰富的内孔孔道，由上下层相间排列而形成，在孔道中存在着水分子以及可用于交换的阳离子。海泡石纤维的空间结构对于电荷高，原子半径小的离子最先吸附，对Pb²⁺，Cr³⁺等有较高的去除效果；改性硅藻土与海泡石纤维的协同作用，使OS絮凝剂具有更高的吸附去除重金属的作用。

本发明能够1)解决现有絮凝剂难处理高浓废水、含油废水等问题；2)解决絮凝剂对吸附重金属、破乳等功能缺陷问题；3)解决絮凝剂溶解时间长、药剂易变质、功能减弱等问题。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种环保功能型OS絮凝剂，其特征在于，按照质量比，所述环保功能型OS絮凝剂由以下成分组成：海藻酸钠∶壳聚糖∶海泡石纤维∶改性硅藻土∶石膏∶硫酸钙晶须＝1∶0.6-0.9∶0.65-0.95∶0.8-1.3∶3-5∶0.1-0.5。

2.根据权利要求1所述的环保功能型OS絮凝剂，其特征在于，所述环保功能型OS絮凝剂由以下成分组成：海藻酸钠∶壳聚糖∶海泡石纤维∶改性硅藻土∶石膏∶硫酸钙晶须＝1∶0.6-0.85∶0.7-0.95∶1.0-1.3∶3-5∶0.1-0.25。

3.根据权利要求1所述的环保功能型OS絮凝剂，其特征在于，所述环保功能型OS絮凝剂由以下成分组成：海藻酸钠∶壳聚糖∶海泡石纤维∶改性硅藻土∶石膏∶硫酸钙晶须＝1∶0.65-0.9∶0.65-0.9∶0.8-1.2∶3-5∶0.35-0.5。

4.根据权利要求1所述的环保功能型OS絮凝剂，其特征在于，所述环保功能型OS絮凝剂由以下成分组成：海藻酸钠∶壳聚糖∶海泡石纤维∶改性硅藻土∶石膏∶硫酸钙晶须＝1∶0.8∶0.7∶0.8∶5∶0.1。

5.根据权利要求1所述的环保功能型OS絮凝剂，其特征在于，所述环保功能型OS絮凝剂由以下成分组成：海藻酸钠∶壳聚糖∶海泡石纤维∶改性硅藻土∶石膏∶硫酸钙晶须＝1∶0.7∶0.65∶0.8∶4∶0.5。

6.根据权利要求1～5任一所述的环保功能型OS絮凝剂，其特征在于，所述改性硅藻土选自十二烷基磺酸钠改性硅藻土、氢氧化镁改性硅藻土。

7.根据权利要求1～5任一所述的环保功能型OS絮凝剂，其特征在于，所述环保功能型OS絮凝剂的制备方法如下：按质量配比将粒径不大于50目的海藻酸钠、壳聚糖、海泡石纤维依次加入到研钵中，采用固相研磨将上述三种成分研磨至粒径小于200目；然后依次加入改性硅藻土、石膏、硫酸钙晶须，固相研磨，混合物粒径小于200目，得到所述环保功能型OS絮凝剂。

8.根据权利要求1～5任一所述的环保功能型OS絮凝剂，其特征在于，所述环保功能型OS絮凝剂的应用方法如下：在进行水处理时，直接将所述环保功能型OS絮凝剂加入到所处理的废水中。