CN110204026B - 一种适用于城市污水的处理剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于城市污水的处理剂，属于水处理领域。该处理剂的主要成分包括：建筑垃圾，粉煤灰，丙烯酰胺接枝共聚的甲壳素、木质素磺酸钠、腐殖酸形成的四元共聚物，生石灰，膨润土和聚硅酸铝铁。该处理剂兼具阳离子和阴离子絮凝剂的特点，并具有价格低廉和环保的优点，对城市污水具有良好的絮凝作用。

Description

一种适用于城市污水的处理剂
技术领域
本发明属于水处理领域，更具体地说，涉及一种适用于城市污水的处理剂。
背景技术
水资源污染已是一个严重的社会问题，污水中的重金属离子、农药、杀虫剂和环境激素等对人类的健康带来巨大的威胁。多年的实践和研究表明，废水处理过程中加入絮凝剂混凝污水中的污染物质是一种有效的方法，它具有工艺简单和成本低廉的特点，因此国内外研究者对絮凝剂的研制非常重视。近年来，随着石油危机的日益严重和人类环保意识的不断加强，研究者开始不断探索各种天然、廉价和高效的絮凝材料。目前广泛被使用的天然高分子主要有：纤维素、淀粉、甲壳素、壳聚糖、木质素、黄腐酸和海藻酸钠等。天然高分子作为絮凝剂材料有其独特的特点，首先其原料无毒或低毒，可生物降解，不会产生二次污染；其次材料来源广泛，价格低廉；最重要的是天然高分子具有多个活性基团，适用性强。如能开发出基于天然高分子的高效絮凝剂，其应用前景将十分广阔。但天然高分子本身分子量较低，分子量分布宽，絮凝效果相比于合成高分子絮凝剂还有一定的差距。为解决其絮凝效果的问题，可采用天然高分子和合成高分子进行接枝共聚，取其各自的优点，提高其分子量，从而提高絮凝能力。
目前，将天然高分子通过化学改性或接枝共聚的方法制备各种絮凝剂的技术已见公开报导。CN102745789A公开了丙烯酰胺和腐殖酸共聚合成了油田废水用可生化功能性絮凝剂，提高了絮凝剂的耐盐性，耐矿化度可高达50000mg/L。但其主要成分为合成高分子聚丙烯酰胺，天然高分子腐殖酸的含量较低。而将多个天然高分子通过合成高分子连接，形成更高分子量絮凝剂的研究和应用还少见报导。
与此同时，随着我国城镇化进程不断加快，建筑垃圾生产量持续增加，占城市垃圾的30％-40％，造成了严重的生态危机。长期以来，因缺乏统一完善的建筑垃圾管理办法，缺乏科学有效、经济可行的处置技术，建筑垃圾绝大部分未经任何处理，便被运往市郊露天堆放或简易填埋，存量建筑垃圾已达到200多亿吨。我国建筑产业正处于快速发展时期，建筑垃圾资源化推进严重滞后，目前资源化利用率不足5％，远远低于欧盟(90％)、日本(97％)和韩国(97％)等发达国家和地区。建筑垃圾资源化利用事关城市生态环境的协调发展，我国建筑垃圾的综合利用已刻不容缓。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种适用于城市污水的处理剂，采用阳离子的甲壳素和阴离子的木质素磺酸钠、腐殖酸为天然高分子原料，利用丙烯酰胺将阳离子和阴离子的天然高分子接枝共聚，形成分子量更高、活性基团更多的高效四元共聚物；并辅以天然矿物质、无机絮凝剂等，利用建筑垃圾的吸附性能，协同处理城市污水。该处理剂兼具阳离子和阴离子絮凝剂的特点，并具有价格低廉和环保的优点，对城市污水具有良好的絮凝作用；同时成功实现了工业废物的再次利用，具有良好的社会效益。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种适用于城市污水的处理剂，由以下重量份的原料组成：：建筑垃圾40-60份，粉煤灰10-20份，丙烯酰胺接枝共聚的甲壳素、木质素磺酸钠、腐殖酸形成的四元共聚物20-40份，生石灰5-8份、膨润土14-18份和聚硅酸铝铁8-10份。
作为优选的技术方案，所述的建筑垃圾粒径为10-20mm，粉煤灰粒径为1-2mm。
作为优选的技术方案，所述甲壳素的分子量在100-200万之间，腐殖酸的分子量在80-160万之间。
作为优选的技术方案，所述建筑垃圾经过如下预处理：将建筑垃圾粉碎成10-20mm的颗粒，以2-4℃/min的速率从室温升至30-40℃，保温5-10min；再以6-8℃的速率进一步升至50-60℃，保温5-10min。
作为优选的技术方案，所述四元共聚物的制备方法包括以下步骤：
(1)配制质量浓度为2-4％的甲壳素溶液；
(2)配制质量浓度为5-10％的木质素溶液和3-5％的腐殖酸溶液；
(3)混合上述溶液，加入丙烯酰胺，质量浓度控制在2-4％之间；
(4)加入等摩尔体积浓度的过硫酸钾/硫代硫酸钠作为引发剂，其总引发剂浓度控制在0.1-0.2mol/L之间；
(5)反应温度控制在80-90℃之间，搅拌恒温反应12-16小时；
(6)反应结束后加入酒精析出共聚物，过滤、洗涤、低温干燥得成品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
采用阳离子的甲壳素和阴离子的木质素磺酸钠、腐殖酸为天然高分子原料，利用丙烯酰胺将阳离子和阴离子的天然高分子接枝共聚，形成分子量更高、活性基团更多的高效四元共聚物；并辅以天然矿物质、无机絮凝剂等，利用建筑垃圾的吸附性能，协同处理城市污水。该处理剂兼具阳离子和阴离子絮凝剂的特点，并具有价格低廉和环保的优点，对城市污水具有良好的絮凝作用；同时成功实现了工业废物的再次利用，具有良好的社会效益。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种适用于城市污水的处理剂，主要包括以下重量份的原料：建筑垃圾40份，粉煤灰10份，丙烯酰胺接枝共聚的甲壳素、木质素磺酸钠、腐殖酸形成的四元共聚物20份，生石灰5份、膨润土14份和聚硅酸铝铁8份。
其中，所述的建筑垃圾粒径为10mm，粉煤灰粒径为1mm；所述甲壳素的分子量在100-200万之间，腐殖酸的分子量在80-160万之间；所述建筑垃圾经过如下预处理：将建筑垃圾粉碎成10mm的颗粒，以2℃/min的速率从室温升至30℃，保温5min；再以6℃的速率进一步升至50℃，保温5min。
所述四元共聚物的制备方法包括以下步骤：
(1)配制质量浓度为2％的甲壳素溶液；
(2)配制质量浓度为5％的木质素溶液和3％的腐殖酸溶液；
(3)混合上述溶液，加入丙烯酰胺，质量浓度控制在2-4％之间；
(4)加入等摩尔体积浓度的过硫酸钾/硫代硫酸钠作为引发剂，其总引发剂浓度控制在0.1-0.2mol/L之间；
(5)反应温度控制在80-90℃之间，搅拌恒温反应12-16小时；
(6)反应结束后加入酒精析出共聚物，过滤、洗涤、低温干燥得成品。
实施例2
一种适用于城市污水的处理剂，主要包括以下重量份的原料：建筑垃圾60份，粉煤灰20份，丙烯酰胺接枝共聚的甲壳素、木质素磺酸钠、腐殖酸形成的四元共聚物40份，生石灰8份、膨润土18份和聚硅酸铝铁10份。
其中，所述的建筑垃圾粒径为20mm，粉煤灰粒径为2mm；所述甲壳素的分子量在100-200万之间，腐殖酸的分子量在80-160万之间；所述建筑垃圾经过如下预处理：将建筑垃圾粉碎成20mm的颗粒，以4℃/min的速率从室温升至40℃，保温10min；再以8℃的速率进一步升至60℃，保温10min。
所述四元共聚物的制备方法包括以下步骤：
(1)配制质量浓度为4％的甲壳素溶液；
(2)配制质量浓度为10％的木质素溶液和5％的腐殖酸溶液；
(3)混合上述溶液，加入丙烯酰胺，质量浓度控制在2-4％之间；
(4)加入等摩尔体积浓度的过硫酸钾/硫代硫酸钠作为引发剂，其总引发剂浓度控制在0.1-0.2mol/L之间；
(5)反应温度控制在80-90℃之间，搅拌恒温反应12-16小时；
(6)反应结束后加入酒精析出共聚物，过滤、洗涤、低温干燥得成品。
实施例3
一种适用于城市污水的处理剂，主要包括以下重量份的原料：建筑垃圾50份，粉煤灰15份，丙烯酰胺接枝共聚的甲壳素、木质素磺酸钠、腐殖酸形成的四元共聚物30份，生石灰6份、膨润土16份和聚硅酸铝铁9份。
其中，所述的建筑垃圾粒径为15mm，粉煤灰粒径为1mm；所述甲壳素的分子量在100-200万之间，腐殖酸的分子量在80-160万之间；所述建筑垃圾经过如下预处理：将建筑垃圾粉碎成15mm的颗粒，以3℃/min的速率从室温升至35℃，保温8min；再以7℃的速率进一步升至55℃，保温8min。
所述四元共聚物的制备方法包括以下步骤：
(1)配制质量浓度为3％的甲壳素溶液；
(2)配制质量浓度为8％的木质素溶液和4％的腐殖酸溶液；
(3)混合上述溶液，加入丙烯酰胺，质量浓度控制在2-4％之间；
(4)加入等摩尔体积浓度的过硫酸钾/硫代硫酸钠作为引发剂，其总引发剂浓度控制在0.1-0.2mol/L之间；
(5)反应温度控制在80-90℃之间，搅拌恒温反应12-16小时；
(6)反应结束后加入酒精析出共聚物，过滤、洗涤、低温干燥得成品。
实施例4
一种适用于城市污水的处理剂，主要包括以下重量份的原料：建筑垃圾50份，粉煤灰15份，丙烯酰胺接枝共聚的甲壳素、木质素磺酸钠、腐殖酸形成的四元共聚物30份，生石灰6份、膨润土16份和聚硅酸铝铁9份。
其中，所述的建筑垃圾粒径为15mm，粉煤灰粒径为1mm；所述甲壳素的分子量在100-200万之间，腐殖酸的分子量在80-160万之间；所述建筑垃圾经过如下预处理：将建筑垃圾粉碎成15mm的颗粒，以3℃/min的速率从室温升至35℃，保温8min；再以7℃的速率进一步升至55℃，保温8min。
所述四元共聚物的制备方法包括以下步骤：
(1)配制质量浓度为3％的甲壳素溶液；
(2)配制质量浓度为8％的木质素溶液和4％的腐殖酸溶液；
(3)混合上述溶液，加入丙烯酰胺，质量浓度控制在2-4％之间；
(4)加入等摩尔体积浓度的过硫酸钾/硫代硫酸钠作为引发剂，其总引发剂浓度控制在0.1-0.2mol/L之间；
(5)反应温度为85℃，搅拌恒温反应14小时；
(6)反应结束后加入酒精析出共聚物，过滤、洗涤、低温干燥得成品。
实施例5
一种适用于城市污水的处理剂，主要包括以下重量份的原料：建筑垃圾45份，粉煤灰12份，丙烯酰胺接枝共聚的甲壳素、木质素磺酸钠、腐殖酸形成的四元共聚物26份，生石灰7份、膨润土15份和聚硅酸铝铁10份。
其中，所述的建筑垃圾粒径为12mm，粉煤灰粒径为1mm；所述甲壳素的分子量在100-150万之间，腐殖酸的分子量在80-100万之间；所述建筑垃圾经过如下预处理：将建筑垃圾粉碎成12mm的颗粒，以2-4℃/min的速率从室温升至30-40℃，保温5-10min；再以6-8℃的速率进一步升至50-60℃，保温5-10min。
所述四元共聚物的制备方法包括以下步骤：
(1)配制质量浓度为4％的甲壳素溶液；
(2)配制质量浓度为7％的木质素溶液和5％的腐殖酸溶液；
(3)混合上述溶液，加入丙烯酰胺，质量浓度控制在2-4％之间；
(4)加入等摩尔体积浓度的过硫酸钾/硫代硫酸钠作为引发剂，其总引发剂浓度控制在0.1-0.2mol/L之间；
(5)反应温度控制在82℃之间，搅拌恒温反应13小时；
(6)反应结束后加入酒精析出共聚物，过滤、洗涤、低温干燥得成品。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种适用于城市污水的处理剂，其特征在于，由以下重量份的原料组成：建筑垃圾40-60份，粉煤灰10-20份，丙烯酰胺接枝共聚的甲壳素、木质素磺酸钠、腐殖酸形成的四元共聚物20-40份，生石灰5-8份、膨润土14-18份和聚硅酸铝铁8-10份；
所述的建筑垃圾粒径为10-20mm，粉煤灰粒径为1-2mm；
所述建筑垃圾经过如下预处理：将建筑垃圾粉碎成10-20mm的颗粒，以2-4℃/min的速率从室温升至30-40℃，保温5-10min；再以6-8℃的速率进一步升至50-60℃，保温5-10min；
所述四元共聚物的制备方法包括以下步骤：
(1)配制质量浓度为2-4％的甲壳素溶液；
(2)配制质量浓度为5-10％的木质素溶液和3-5％的腐殖酸溶液；
(3)混合上述溶液，加入丙烯酰胺，质量浓度控制在2-4％之间；
(4)加入等摩尔体积浓度的过硫酸钾/硫代硫酸钠作为引发剂，其总引发剂浓度控制在0.1-0.2mol/L之间；
(5)反应温度控制在80-90℃之间，搅拌恒温反应12-16小时；
(6)反应结束后加入酒精析出共聚物，过滤、洗涤、低温干燥得成品。
2.如权利要求1所述的处理剂，其特征在于：所述甲壳素的分子量在100-200万之间，腐殖酸的分子量在80-160万之间。
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