CN110482640A - 二氧化硅负载氧化石墨烯改进污水处理的方法 - Google Patents

二氧化硅负载氧化石墨烯改进污水处理的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种二氧化硅负载氧化石墨烯改进污水处理的方法,包括有将污水依次经过预处理、生化系统、二沉池进行处理，污水在二沉池处理后进入到装有二氧化硅负载氧化石墨烯的填料池中进行处理，待吸附容量达到饱和后，通过水冲洗去除吸附在材料表面的颗粒物质，并收集冲洗下的颗粒物质排至污脱间，再通过酸洗去除以化学键结合的重金属离子，同时通过强碱弱酸盐对该材料进行再生处理，以恢复材料的使用性能；通过采用二氧化硅负载氧化石墨烯材料来对污水进行处理，以高效除污水中的悬浮物和色度已经重金属离子。

Description

二氧化硅负载氧化石墨烯改进污水处理的方法
技术领域
本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种二氧化硅负载氧化石墨烯改进污水处理的方法。
背景技术
在污水后端深度处理中，多基于先沉降，再使用滤布或者膜类物质过滤，使污水色度、悬浮物达标排放。污水悬浮物在沉降过程往往需要投加聚合氯化铝(PAC)等絮凝剂或聚丙烯酰胺(PAM)助凝剂，促进悬浮物沉降，使得污水进入滤池尽可能携带少量的悬浮物。污水再进入到滤池中，污水经过孔径很细小的滤布或者膜类物质去除水中的悬浮物，然后经过紫外消毒达标排放。
然而现有后端处理工艺存在以下缺陷：1)在对水体中悬浮物进行沉降时，往往需要投加大量的絮凝剂增加大颗粒悬浮物的沉降效果，当污水中携带颗粒物较多时，可能来不及沉降，直接将大颗粒悬浮物携带至滤池，这样会导致堵塞滤布孔径，降低出水效率。而且在沉淀池中必须设计排泥系统和药剂投加系统，必然会增加污水处理的运行成本。2)在使用转盘滤池中使用滤布作为有效去除水体中细小悬浮物的介质，滤布有很多缺陷，如易堵塞；不耐腐蚀，在使用过程中需定期更换滤布，加大了维护成本。3)使用膜类物质对悬浮物的去除效果很好，但是由于膜类物质孔径很细小，需要经常更换，加之膜类物质本身成本较高，增加了污水处理的运行成本。4)沉淀池和滤池均为物理沉淀和物理过滤，并不能对水体中的重金属有效去除，在一些处理工业污水的污水处理厂中出水存在重金属离子超标的情况，因此在工艺处理后端仅仅使用沉淀池和滤池不能对水体中的重金属有效去除。5)随着人们环保意识的不断加强和相关法律法规的完善，之前的沉淀池+滤池很难满足准四类的标准，而且准四类对出水中重金属离子含量控制的越来越严格。因此，采用二氧化硅负载石墨烯填料池作为污水处理厂后端深度处理，此工艺将沉淀池和滤池合二为一，减少了建设用地，同时也减少了构筑物的建设，最重要的是该材料可去除水中重金属离子，且材料可重复使用。因此，解决这一类的问题显得尤为重要。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种二氧化硅负载氧化石墨烯改进污水处理的方法，通过采用二氧化硅负载氧化石墨烯材料来对污水进行处理，以高效除污水中的悬浮物和色度已经重金属离子。
为了实现上述技术方案，本发明提供了一种二氧化硅负载氧化石墨烯改进污水处理的方法,包括有将污水依次经过预处理、生化系统、二沉池进行处理，污水在二沉池处理后进入到装有二氧化硅负载氧化石墨烯的填料池中进行处理，待吸附容量达到饱和后，通过水冲洗去除吸附在材料表面的颗粒物质，并收集冲洗下的颗粒物质排至污脱间，再通过酸洗去除以化学键结合的重金属离子，同时通过强碱弱酸盐对该材料进行再生处理，以恢复材料的使用性能。
进一步改进在于：采用二氧化硅负载石墨烯，来改善材料的比表面积，以增加材料的物理吸附能力，根据氧化石墨烯上有效的官能团，对该官能团进行化学改性，使该材料有良好的重金属离子吸附能力。
一种填料池，包括有填料池，所述填料池内设置有可升降的填料层，并在所述填料层内安装有搅拌叶，所述填料层内填充有二氧化硅负载氧化石墨烯材料，所述填料池的底部设置有进水管路、酸洗管路和碱洗管路，污水通过进水管路进入填料层，并经过h的吸附材料吸附以接近饱和；所述酸洗管路通过酸洗泵将酸液注入到填料层中，以将吸附在填料层中的悬浮物、有机物及重金属离子洗脱下来，随后将酸带入酸洗液收集槽中；所述碱洗管路通过碱洗泵将碱液注入到填料层中，待将材料的pH中和至碱性，使得填料层恢复对重金属离子的吸附能力，所述碱洗管路连接在碱洗液收集槽中。
一种二氧化硅负载氧化石墨烯的制备方法，将分散于水溶液中的二氧化硅和氧化石墨烯，在一定的物理或化学作用力下，片层间以面－面、面－边和边－边等形式交联自组装，以形成稳定的三维宏观体，而在微观上呈现多孔网状交联结构。
进一步改进在于：分散在水溶液中的二氧化硅和氧化石墨烯质量比为10:1，采用水热自组装法，将二氧化硅和石墨烯于100℃下的水锅炉中进行水热20h，以制备出二氧化硅负载氧化石墨烯，
进一步改进在于：待水浴锅温度降低至80℃时，向反应容器中加入乙二胺四乙酸二钠，乙二胺四乙酸二钠上的氨基在一定条件下与氧化石墨烯上的羧基反应形成肽键，以增加了合成材料的强度，有利于将EDTA的羧基暴露，有利于对水体中的重金属离子进行捕捉。
本发明的有益效果是：
1)高效去除污水中的悬浮物和色度已经重金属离子，去除效果远高于传统污水后端处理工艺。
2)运行节能，利用二氧化硅负载氧化石墨烯作为填料池，将斜板沉淀池(填料池)和转盘滤池(填料层)合二为一，减少了基础建设费用和运行成本。
3)工艺控制较容易，能实现规模化复制。
附图说明
图1为本发明的工艺合成图。
图2为本发明的结构图。
其中：1-填料池，2-填料层，3-搅拌叶，4-进水管路，5-酸洗管路，6-碱洗管路，7-酸洗泵，8-酸洗液收集槽，9-碱洗泵，10-碱洗液收集槽。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例一
本实施例提供了一种二氧化硅负载氧化石墨烯改进污水处理的方法,包括有将污水依次经过预处理、生化系统、二沉池进行处理，污水在二沉池处理后进入到装有二氧化硅负载氧化石墨烯的填料池中进行处理，待吸附容量达到饱和后，通过水冲洗去除吸附在材料表面的颗粒物质，并收集冲洗下的颗粒物质排至污脱间，再通过酸洗去除以化学键结合的重金属离子，同时通过强碱弱酸盐对该材料进行再生处理，以恢复材料的使用性能。采用二氧化硅负载石墨烯，来改善材料的比表面积，以增加材料的物理吸附能力。
实施例二
如图1、2所示，本实施例提供管路一种填料池，包括有填料池1，所述填料池1内设置有可升降的填料层2，并在所述填料层2内安装有搅拌叶3，所述填料层2内填充有二氧化硅负载氧化石墨烯材料，所述填料池1的底部设置有进水管路4、酸洗管路5和碱洗管路6，污水通过进水管路4进入填料层2，并经过12h的吸附材料吸附以接近饱和；所述酸洗管路5通过酸洗泵7将酸液注入到填料层2中，以将吸附在填料层中的悬浮物、有机物及重金属离子洗脱下来，随后将酸带入酸洗液收集槽8中；所述碱洗管路6通过碱洗泵9将碱液注入到填料层2中，待将材料的pH中和至碱性，使得填料层2恢复对重金属离子的吸附能力，所述碱洗管路6连接在碱洗液收集槽10中。
实施例三
本实施例提供了一种二氧化硅负载氧化石墨烯的制备方法，将分散于水溶液中的二氧化硅和氧化石墨烯，在一定的物理或化学作用力下，片层间以面－面、面－边和边－边等形式交联自组装，以形成稳定的三维宏观体，而在微观上呈现多孔网状交联结构。
分散在水溶液中的二氧化硅和氧化石墨烯质量比为10:1，采用水热自组装法，将二氧化硅和石墨烯于100℃下的水锅炉中进行水热20h，以制备出二氧化硅负载氧化石墨烯，
待水浴锅温度降低至80℃时，向反应容器中加入乙二胺四乙酸二钠，乙二胺四乙酸二钠上的氨基在一定条件下与氧化石墨烯上的羧基反应形成肽键，以增加了合成材料的强度，有利于将EDTA的羧基暴露，有利于对水体中的重金属离子进行捕捉。
通过采用本发明工艺处理污水，出水中悬浮物浓度低于8mg/L，色度低于10mg/L，重金属离子总铬含量低于0.07mg/L。其处理效果将远远高于城市污水一级A排放标准。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种二氧化硅负载氧化石墨烯改进污水处理的方法,包括有将污水依次经过预处理、生化系统、二沉池进行处理，其特征在于：污水在二沉池处理后进入到装有二氧化硅负载氧化石墨烯的填料池中进行处理，待吸附容量达到饱和后，通过水冲洗去除吸附在材料表面的颗粒物质，并收集冲洗下的颗粒物质排至污脱间，再通过酸洗去除以化学键结合的重金属离子，同时通过强碱弱酸盐对该材料进行再生处理，以恢复材料的使用性能。
2.根据权利要求1所述的二氧化硅负载氧化石墨烯改进污水处理的方法，其特征在于：采用二氧化硅负载石墨烯，来改善材料的比表面积，以增加材料的物理吸附能力。
3.应用于权利要求1所述的填料池，其特征在于：包括有填料池(1)，所述填料池(1)内设置有可升降的填料层(2)，并在所述填料层(2)内安装有搅拌叶(3)，所述填料层(2)内填充有二氧化硅负载氧化石墨烯材料，所述填料池(1)的底部设置有进水管路(4)、酸洗管路(5)和碱洗管路(6)，污水通过进水管路(4)进入填料层(2)，并经过12h的吸附材料吸附以接近饱和；所述酸洗管路(5)通过酸洗泵(7)将酸液注入到填料层(2)中，以将吸附在填料层中的悬浮物、有机物及重金属离子洗脱下来，随后将酸带入酸洗液收集槽(8)中；所述碱洗管路(6)通过碱洗泵(9)将碱液注入到填料层(2)中，待将材料的pH中和至碱性，使得填料层(2)恢复对重金属离子的吸附能力，所述碱洗管路(6)连接在碱洗液收集槽(10)中。
4.应用于权利要求1所述的二氧化硅负载氧化石墨烯的制备方法，其特征在于：将分散于水溶液中的二氧化硅和氧化石墨烯，在一定的物理或化学作用力下，片层间以面－面、面－边和边－边等形式交联自组装，以形成稳定的三维宏观体，而在微观上呈现多孔网状交联结构。
5.根据权利要求4所述的氧化硅负载氧化石墨烯的制备方法，其特征在于：分散在水溶液中的二氧化硅和氧化石墨烯质量比为10:1，采用水热自组装法，将二氧化硅和石墨烯于100℃下的水锅炉中进行水热20h，以制备出二氧化硅负载氧化石墨烯。
6.根据权利要求5所述的氧化硅负载氧化石墨烯的制备方法，其特征在于：待水浴锅温度降低至80℃时，向反应容器中加入乙二胺四乙酸二钠，乙二胺四乙酸二钠上的氨基在一定条件下与氧化石墨烯上的羧基反应形成肽键，以增加了合成材料的强度，有利于将EDTA的羧基暴露，有利于对水体中的重金属离子进行捕捉。
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