CN111018065B - 一种水中微塑料丙烯酸酯类共聚物的絮凝处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于水处理技术领域，公开了一种水中微塑料丙烯酸酯类共聚物的絮凝处理方法，在含有粒径小于或等1mm的微塑料丙烯酸酯类共聚物水样中加入硫酸铝或氧化钙作为絮凝剂，通过控制絮凝剂添加量、絮凝温度和快速搅拌、慢速搅拌、静置沉淀等过程，去除水样中微塑料丙烯酸酯类共聚物。与现有技术相比，本发明通过絮凝处理水中微塑料丙烯酸酯类共聚物，能够有效解决粒径小于或等于1mm且表面亲水的微塑料丙烯酸酯类共聚物与水体分离问题；且絮凝反应过程简单，添加的絮凝剂为常见无机盐，易与微塑料形成絮体，避免对水环境的二次污染；絮凝处理后水样浊度去除率可达到99.2％‑99.8％。

Description

一种水中微塑料丙烯酸酯类共聚物的絮凝处理方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体的说，是涉及一种水中微塑料丙烯酸酯类共聚物的处理方法。
背景技术
生活废水中微塑料的一个重要来源是人们日常所用的个人护理用品，如磨砂洁面乳、沐浴乳、牙膏和化妆品等。根据美国某研究所初步计算，一支普通的深层净化洁面乳含有多达360,000个塑料微粒。荷兰阿姆斯特丹自由大学研究发现，市面上常见的一瓶磨砂啫喱中含有高达10.6％微塑料。根据国家食品药品监督管理总局公布的清单，2017年，我国登记注册的个人护理品中，发现含丙烯酸酯类共聚物产品占比3.67％。这些含有微塑料的个人护理用品一经使用，则含有大量微塑料的生活污水便经由下水道进入污水处理厂，最终排进河流和海洋，造成严重的环境问题。
目前，去除水中微塑料主要采用浮选法，而浮选技术受微塑料颗粒粒径大小和表面亲水性等因素的限制尤为明显，其处理粒径大于1mm且疏水的微塑料效果较好，对于像洗护用品中具有一定亲水性的丙烯酸酯类共聚物的小粒径微塑料效果不甚理想。另外，浮选处理过程复杂，设备包括反应器、搅拌和控温装置、加压装置、充气装置、加药装置和分离装置等；且浮选液常为密度小于水的短链醇，水处理成本较高，对水环境容易造成二次污染。
发明内容
本发明着力于解决浮选方法去除水中小粒径微塑料效果不甚理想的技术问题，提供一种水中微塑料丙烯酸酯类共聚物的絮凝处理方法，通过絮凝处理水中微塑料丙烯酸酯类共聚物，可以有效使表面亲水的小粒径(粒径小于或等于1mm)微塑料形成大量的絮体沉降，从而易于与水体脱离。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：
一种水中微塑料丙烯酸酯类共聚物的絮凝处理方法，该方法按照以下步骤进行：
(1)取含粒径为0.5mm-1.0mm丙烯酸酯类共聚物的废水，置于絮凝反应装置中；
(2)将絮凝剂投加到含丙烯酸酯类共聚物的废水中；
(3)在絮凝温度条件下，先以250r/min-300r/min的速率快速搅拌5min-10min，再以65r/min-85r/min的速率慢速搅拌10min-20min，最后静置沉降20min-40min；
(4)通过絮凝反应装置出水口收集处理后水样，使得含丙烯酸酯类共聚物絮体与水体分离。
进一步地，步骤(1)中所述絮凝反应器配置有自动加药装置、搅拌和控温装置。
进一步地，步骤(2)中所述絮凝剂为硫酸铝或氧化钙。
进一步地，步骤(3)中所述絮凝温度为25℃-35℃。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种水中微塑料丙烯酸酯类共聚物絮凝处理方法，能够有效解决粒径小于或等于1mm且表面亲水的微塑料丙烯酸酯类共聚物与水体分离问题；且絮凝反应过程简单，添加的絮凝剂为常见无机盐，易与微塑料形成絮体，避免对水环境的二次污染；絮凝处理后水样浊度去除率可达到99.2％-99.8％。
具体实施方式
为使本领域技术人员能够更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
以下实施例所使用的各种物料：磨砂洗面奶(含粒径为0.5mm-1.0mm丙烯酸酯类共聚物)，硫酸铝(分析纯)，氧化钙(分析纯)。
以下实施例所用仪器：TA6-3程序混凝实验搅拌仪(武汉恒岭科技有限公司)，HI83414型浊度仪(意大利哈纳公司)。
实施例1
(1)取含粒径为0.5mm丙烯酸酯类共聚物的洗护废水，测试浊度，将其置于絮凝反应器中；
(2)将絮凝剂硫酸铝投加到含丙烯酸酯类共聚物洗护废水中，硫酸铝投加量为0.5g/L；
(3)在25℃下，先以250r/min速率快速搅拌5min，再以65r/min慢速搅拌10min，最后静置沉降20min；
(4)通过絮凝反应器出水口收集处理后水样，使得含丙烯酸酯类共聚物絮体与水体分离，测试絮凝处理后水样浊度；
(5)根据公式R(％)＝(1-C洗护废水/C处理后水样)×100％，计算水样浊度去除率。
实施例2
(1)取含粒径为0.8mm丙烯酸酯类共聚物的洗护废水，测试浊度，将其置于絮凝反应器中；
(2)将絮凝剂硫酸铝投加到含丙烯酸酯类共聚物洗护废水中，硫酸铝投加量为0.8g/L；
(3)在30℃下，先以270r/min速率快速搅拌8min，再以75r/min慢速搅拌15min，最后静置沉降30min；
(4)通过絮凝反应器出水口收集处理后水样，使得含丙烯酸酯类共聚物絮体与水体分离，测试絮凝处理后水样浊度；
(5)根据公式R(％)＝(1-C洗护废水/C处理后水样)×100％，计算水样浊度去除率。
实施例3
(1)取含粒径为1.0mm丙烯酸酯类共聚物的洗护废水，测试浊度，将其置于絮凝反应器中；
(2)将絮凝剂硫酸铝投加到含丙烯酸酯类共聚物洗护废水中，硫酸铝投加量为1.0g/L；
(3)在35℃下，先以300r/min速率快速搅拌10min，再以85r/min慢速搅拌20min，最后静置沉降40min；
(4)通过絮凝反应器出水口收集处理后水样，使得含丙烯酸酯类共聚物絮体与水体分离，测试絮凝处理后水样浊度；
(5)根据公式R(％)＝(1-C洗护废水/C处理后水样)×100％，计算水样浊度去除率。
实施例4
(1)取含粒径为0.5mm丙烯酸酯类共聚物的洗护废水，测试浊度，将其置于絮凝反应器中；
(2)将絮凝剂氧化钙投加到含丙烯酸酯类共聚物洗护废水中，氧化钙投加量为0.5g/L；
(3)在25℃下，先以250r/min速率快速搅拌5min，再以65r/min慢速搅拌10min，最后静置沉降20min；
(4)通过絮凝反应器出水口收集处理后水样，使得含丙烯酸酯类共聚物絮体与水体分离，测试絮凝处理后水样浊度；
(5)根据公式R(％)＝(1-C洗护废水/C处理后水样)×100％，计算水样浊度去除率。
实施例5
(1)取含粒径为0.8mm丙烯酸酯类共聚物的洗护废水，测试浊度，将其置于絮凝反应器中；
(2)将絮凝剂氧化钙投加到含丙烯酸酯类共聚物洗护废水中，氧化钙投加量为0.8g/L；
(3)在30℃下，先以270r/min速率快速搅拌8min，再以75r/min慢速搅拌15min，最后静置沉降30min；
(4)通过絮凝反应器出水口收集处理后水样，使得含丙烯酸酯类共聚物絮体与水体分离，测试絮凝处理后水样浊度；
(5)根据公式R(％)＝(1-C洗护废水/C处理后水样)×100％，计算水样浊度去除率。
实施例6
(1)取含粒径为1.0mm丙烯酸酯类共聚物的洗护废水，测试浊度，将其置于絮凝反应器中；
(2)将絮凝剂氧化钙投加到含丙烯酸酯类共聚物洗护废水中，氧化钙投加量为1.0g/L；
(3)在35℃下，先以300r/min速率快速搅拌10min，再以85r/min慢速搅拌20min，最后静置沉降40min；
(4)通过絮凝反应器出水口收集处理后水样，使得含丙烯酸酯类共聚物絮体与水体分离，测试絮凝处理后水样浊度；
(5)根据公式R(％)＝(1-C洗护废水/C处理后水样)×100％，计算水样浊度去除率。
实施方案1-6絮凝处理前后水样浊度及浊度去除率见表1。
表1
Figure GDA0003343436050000041
Figure GDA0003343436050000051
对比例1
(1)取含粒径为0.8mm丙烯酸酯类共聚物的洗护废水，测试浊度，将其置于絮凝反应器中；
(2)将絮凝剂聚合氯化铝投加到含丙烯酸酯类共聚物洗护废水中，聚合氯化铝投加量为0.8g/L；
(3)在30℃下，先以300r/min速率快速搅拌10min，再以85r/min慢速搅拌20min，最后静置沉降30min；
(4)通过絮凝反应器出水口收集处理后水样，使得含丙烯酸酯类共聚物絮体与水体分离，测试絮凝处理后水样浊度；
(5)根据公式R(％)＝(1-C洗护废水/C处理后水样)×100％，计算水样浊度去除率。
对比例2
将对比例1中的絮凝剂替换为聚丙烯酰胺，其他条件同对比例1。
对比例3
将对比例1中的絮凝剂替换为硅藻土，其他条件同对比例1。
对比例4
将对比例1中的絮凝剂替换为聚合硫酸铁，其他条件同对比例1。
对比例1-4絮凝处理前后水样浊度及浊度去除率见表2。
表2
Figure GDA0003343436050000052
对比例5
(1)取含粒径为0.8mm丙烯酸酯类共聚物的洗护废水，测试浊度，将其置于絮凝反应器中；
(2)将絮凝剂硫酸铝投加到含丙烯酸酯类共聚物洗护废水中，硫酸铝投加量为0.8g/L；
(3)在20℃下，先以200r/min速率快速搅拌3min，再以60r/min慢速搅拌8min，最后静置沉降15min；
(4)通过絮凝反应器出水口收集处理后水样，使得含丙烯酸酯类共聚物絮体与水体分离，测试絮凝处理后水样浊度；
(5)根据公式R(％)＝(1-C洗护废水/C处理后水样)×100％，计算水样浊度去除率。
对比例6
(1)取含粒径为0.8mm丙烯酸酯类共聚物的洗护废水，测试浊度，将其置于絮凝反应器中；
(2)将絮凝剂硫酸铝投加到含丙烯酸酯类共聚物洗护废水中，硫酸铝投加量为0.8g/L；
(3)在40℃下，先以350r/min速率快速搅拌15min，再以90r/min慢速搅拌25min，最后静置沉降50min；
(4)通过絮凝反应器出水口收集处理后水样，使得含丙烯酸酯类共聚物絮体与水体分离，测试絮凝处理后水样浊度；
(5)根据公式R(％)＝(1-C洗护废水/C处理后水样)×100％，计算水样浊度去除率。
对比例7
(1)取含粒径为0.8mm丙烯酸酯类共聚物的洗护废水，测试浊度，将其置于絮凝反应器中；
(2)将絮凝剂硫酸铝投加到含丙烯酸酯类共聚物洗护废水中，硫酸铝投加量为0.8g/L；
(3)在30℃下，先以200r/min速率快速搅拌15min，再以60r/min慢速搅拌25min，最后静置沉降50min；
(4)通过絮凝反应器出水口收集处理后水样，使得含丙烯酸酯类共聚物絮体与水体分离，测试絮凝处理后水样浊度；
(5)根据公式R(％)＝(1-C洗护废水/C处理后水样)×100％，计算水样浊度去除率。
对比例8
(1)取含粒径为0.8mm丙烯酸酯类共聚物的洗护废水，测试浊度，将其置于絮凝反应器中；
(2)将絮凝剂硫酸铝投加到含丙烯酸酯类共聚物洗护废水中，硫酸铝投加量为0.8g/L；
(3)在30℃下，先以350r/min速率快速搅拌5min，再以90r/min慢速搅拌15min，最后静置沉降20min；
(4)通过絮凝反应器出水口收集处理后水样，使得含丙烯酸酯类共聚物絮体与水体分离，测试絮凝处理后水样浊度；
(5)根据公式R(％)＝(1-C洗护废水/C处理后水样)×100％，计算水样浊度去除率。
对比例5-8絮凝处理前后水样浊度及浊度去除率见表3。
表3
Figure GDA0003343436050000071
通过实施例与对比例的测试结果可知，本发明通过试验优选硫酸铝与氧化钙作为絮凝剂，处理水中微塑料丙烯酸酯类共聚物效果显著，满足水质浊度处理要求，其他常规絮凝剂处理效果不理想。同时，本发明通过试验，优选出的絮凝温度、絮凝搅拌时间和速度、沉降时间等条件，处理水中微塑料丙烯酸酯类共聚物效果显著，满足水质浊度处理要求，超出优选条件范围，处理效果不理想。
尽管上面对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种水中微塑料丙烯酸酯类共聚物的絮凝处理方法，其特征在于，该方法按照以下步骤进行：
(1)取含粒径为0.5mm-1.0mm丙烯酸酯类共聚物的废水，置于絮凝反应装置中；
(2)将絮凝剂投加到含丙烯酸酯类共聚物的废水中；所述絮凝剂为硫酸铝或氧化钙；
(3)在絮凝温度条件下，先以250r/min-300r/min的速率快速搅拌5min-10min，再以65r/min-85r/min的速率慢速搅拌10min-20min，最后静置沉降20min-40min；
(4)通过絮凝反应装置出水口收集处理后水样，使得含丙烯酸酯类共聚物絮体与水体分离。
2.根据权利要求1所述的一种水中微塑料丙烯酸酯类共聚物的絮凝处理方法，其特征在于，步骤(1)中所述絮凝反应装置配置有自动加药装置、搅拌和控温装置。
3.根据权利要求1所述的一种水中微塑料丙烯酸酯类共聚物的絮凝处理方法，其特征在于，步骤(3)中所述絮凝温度为25℃-35℃。
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