CN111153454B - 一种高效纤维污水净水剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于污水处理技术领域，公开了一种高效纤维污水净水剂及其制备方法，该净水剂由甲、乙和丙型药剂组成，甲型药剂中含有改性硝酸铝，乙型药剂中含有活性氧化钙，这三种药剂单独配置完成后再混合，在一定的温度下搅拌1‑2h冷却至室温，并静置24h即得所述高效纤维污水净水剂；本发明净水剂可用于处理工业纤维污水，COD、BOD、SS去除率高，杂质沉降或气浮速度快，不会造成第二次污染。

Description

一种高效纤维污水净水剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种高效纤维污水净水剂及其制备方法。

背景技术

纤维污水，即使用各种纤维为原料的工业制造排放的污水，其成分复杂、酸碱性强、可生化性差，严重污染环境。其中，造纸业污水排放量占工业污水排放总量的15%，造纸业污水由于纤维物质用量大且污水成分典型，而成为了纤维工业污水处理研究的重点对象。

造纸厂污水的成分复杂，主要含有半纤维素、木质素、无机酸盐、细小纤维、无机填料以及油墨、染料等污染物。木质素、半纤维素主要形成废水的COD及BOD5；细小纤维、无机填料等主要形成SS；油墨、染料等主要形成色度及COD。这些污染物综合反映出废水的SS、COD指标均较高。COD越高，表明水体中还原性物质(如有机物)含量越高，而还原性物质可降低水体中溶解氧的含量，导致水生生物缺氧以至死亡，水质腐败变臭；BOD的值越高说明水中有机污染物质越多，污染也就越严重。

现有技术中，造纸厂污水通过格栅、筛网、纤维等物理回收工艺进行处理，然而污水中的木质素、纤维素等难降解物质，由于其色度高，细小胶体物质含量高等原因，而不能被有效去除。目前市场上流通的药剂，如聚合氯化铝，硫酸铝等，药剂中的成分虽然结合在一起，但是各种药剂中协同作用不明显，氧化、聚合、缩聚反应不能有机的结合在一起，药剂中强氧化性物质较为单一，持续性差，氧化能力有限，对于难生物降解有机物、色度、有毒物质等污染物的处理能力有限。因此，开发净化效果更好的用于纤维工业污水的净水剂已经成为环保水处理技术领域的迫切要求。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种高效纤维污水净水剂及其制备方法，此净水剂净化效果好，沉降或气浮速度快，且其制备方法简单。

为实现上述目的，本发明提供的一个技术方案为：

一种高效纤维污水净水剂，由甲、乙和丙型药剂组成，所述甲型药剂中含有改性硝酸铝，所述乙型药剂中含有活性氧化钙。

本发明提供的另一个技术方案为：

一种制备高效纤维污水净化剂的方法，该方法包括如下步骤：

将甲、乙、丙型药剂进行混合，在20-45℃下搅拌0.5-1h后冷却至室温，静置24h后，即得所述高效纤维污水净水剂。

进一步的，所述甲型药剂由如下方法制得：

①按重量份配比计，取改性硝酸铝10-40份溶于54-168份水中，在20-45℃下搅拌0.5-2h，得溶液A备用；

②边搅拌边加入盐酸18-42份，并依次加入硫酸铝7-18份、氢氧化铝5-16份、氧化铝300目以上3-8份、氧化亚铁2-6份，在100℃以上搅拌1-3h后冷却至室温，得溶液B备用；

③将混合溶液A和溶液B混合，在20-45℃下搅拌15-20min后冷却至室温，得甲型药剂备用。

进一步的，所述乙型药剂由如下方法制得：

按重量份配比计，取13-34份活性氧化钙、2-8份氧化锌与54-168份水混合，在38-62℃下搅拌0.5-2h，搅拌速度为210-500转/min，得乙型试剂备用。

进一步的，所述丙型药剂由如下方法制得：

按重量份配比计，取300目以上活性炭粉4-12份与氢氧化钾3-9份溶于去离子水10-28份，在常温下搅拌0.5-1h，搅拌速度为200-400转/min，得丙型药剂备用。

进一步的，所述改性硝酸铝的制备方法为：将硝酸铝置于液氮的保护下，在温度为-5℃~10℃的条件下静置反应15-30min，自然升温至室温后即得改性硝酸铝。

进一步的，所述盐酸的质量分数为37%、密度为1.19g/㎤。

进一步的，所述活性氧化钙的制备方法为：将石灰石放入1200℃-1250℃高温反应2-3h，自然冷却至常温后研磨至750-800目的粉末，并在2000-2280mmHg的条件下反应0.5-1h即得活性氧化钙。

本发明还公开了一种采用上述方法制备得到的高效纤维污水净水剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明能迅速实现将污水中的纤维离子、杂质离子、有毒物离子、有色离子吸引-结合-聚合-缩合-再吸引-再结合-再聚合-再缩合的循环，实现水中杂质离子、纤维离子、有毒物离子、有色离子由小变大，由少变多，从而快速形成沉降和气浮，使药剂使用时的停留时间相较于其他水处理药剂大大缩短；加强传统净水剂的氧化性与吸附性能，能大大增加药剂处理过程中的混凝气浮或沉降效果，无需多余的混凝剂或絮凝剂的加入即能实现对污水中木质素、纤维素等难降解物质和其他悬浮物的去除。

2. 本发明的净水剂能够进一步促进净水剂中氢基、氯基和氮酸衍生的取代基的活化，进一步增加了净水剂的氧化性能，增加了对难降解的污染物的去除率，更快速对不可沉降悬浮物破碎的纤维碎片和杂细胞产生聚合和缩合反应，使其快速絮凝后产生气浮或沉降。

3.本发明的净水剂通过对多种物质改性处理，对污染物去除力发挥有效协同作用，分离后的水可循环使用，分离后的杂质可回收利用。

需要说明的是本发明的技术效果是个工艺步骤及参数相互协同、相互作用的结果，并非简单的工艺的叠加，各工艺的有机结合产生的效果远远超过各单一工艺功能和效果的叠加，具有较好的先进性和实用性。

附图说明

图1为实施例3（左）与对比例1（右）的净水剂在20℃下处理污水反应20min时的沉降效果图；

图2为实施例3（左）与对比例2（右）的净水剂在20℃下处理污水反应20min时的沉降效果图；

图3为实施例3（左）与对比例3（右）的净水剂在20℃下处理污水反应20min时的沉降效果图。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明方法和效果做进一步详细的说明。有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。

实施列1

一种高效纤维污水净水剂，由如下重量分数的甲型、乙型和丙型药剂组成。其中甲型药剂含有改性硝酸铝10g，硫酸铝7g，氢氧化铝5g，氧化铝300目以上3g，氧化亚铁2g，质量分数为37%、密度为1.19g/㎤的盐酸20ml，水60ml。乙型药剂含有活性氧化钙16g，氧化锌2g，水56ml。丙型药剂：活性炭粉300目以上4g，氢氧化钾3g，去离子水10ml。

其中改性硝酸铝的制备方法为：称取硝酸铝10g置于液氮的保护下，在温度为-8℃的条件下静置反应15min，自然升温至室温后得到改性硝酸铝。

活性氧化钙的制备方法为：将石灰石20g放入1200℃高温反应2h自然冷却为常温后用超细磨粉机研磨制成800目，将制成的石灰石粉末在受压2280mmHg（毫米汞柱）的条件下反应30min制得活性氧化钙。

该高效纤维污水净水剂的制备方法，具体步骤为：

①将改性硝酸铝溶于水中，在35℃下搅拌1h，得溶液A备用；

②边搅拌边加入盐酸，并依次加入硫酸铝、氢氧化铝、氧化铝和氧化亚铁，在120℃搅拌80min后冷却至室温，得溶液B备用；

③将混合溶液A和溶液B混合，在25℃下搅拌20min后冷却至室温，得甲型药剂备用；

④将活性氧化钙、氧化锌与水混合，在45℃下搅拌1h, 搅拌机转速为300转/min，得乙型试剂备用；

⑤将活性碳粉与氢氧化钾溶于去离子水中，在常温下搅拌1h，搅拌机转速200转/min，得丙型药剂备用；

⑥将甲、乙、丙型药剂进行混合，在25℃下搅拌0.5h后冷却至室温，静置24h后，即得所述高效纤维污水净水剂。

实施例2

一种高效纤维污水净水剂，由如下重量分数的甲型、乙型和丙型药剂组成。其中甲型药剂含有改性硝酸铝40g，硫酸铝18g，氢氧化铝16g，氧化铝300目以上8g，氧化亚铁6g，质量分数为37%、密度为1.19g/㎤的盐酸42ml，水168ml。乙型药剂含有活性氧化钙34g，氧化锌8g，水168g。丙型药剂：活性炭粉300目以上12g，氢氧化钾9g，去离子水28ml。

其中改性硝酸铝的制备方法为：把硝酸铝40g置于液氮的保护下，在温度为-10℃的条件下静置反应30min，自然升温至室温后得到改性硝酸铝。

活性氧化钙的制备：将石灰石40g放入1250℃高温反应3h后自然冷却为常温后用超细磨粉机研磨制成750目，将制成的石灰石粉末在受压2000mmHg（毫米汞柱）的条件下反应1h制得活性氧化钙。

该高效纤维污水净水剂的制备方法，具体步骤为：

①将改性硝酸铝溶于水中，在45℃下搅拌2h，得溶液A备用；

②边搅拌边加入盐酸，并依次加入硫酸铝、氢氧化铝、氧化铝和氧化亚铁，在150℃搅拌2.5h后冷却至室温，得溶液B备用；

③将混合溶液A和溶液B混合，在35℃下搅拌20min后冷却至室温，得甲型药剂备用；

④将活性氧化钙、氧化锌与水混合，在62℃下搅拌2h, 搅拌机转速为500转/min，得乙型试剂备用；

⑤将活性碳粉与氢氧化钾溶于去离子水中，在常温下搅拌1h，搅拌机转速400转/min，得丙型药剂备用；

⑥将甲、乙、丙型药剂进行混合，在45℃下搅拌1h后冷却至室温，静置24h后，即得所述高效纤维污水净水剂。

实施例3

一种高效纤维污水净水剂，由如下重量分数的甲型、乙型和丙型药剂组成。其中甲型药剂含有改性硝酸铝25g，硫酸铝12g，氢氧化铝11g，氧化铝300目以上5g，氧化亚铁4g，质量分数为37%、密度为1.19g/㎤的盐酸30ml，水120ml。乙型药剂含有活性氧化钙22g，氧化锌6g，水89ml。丙型药剂：活性炭粉300目以上8g，氢氧化钾6g，去离子水20ml。

其中所述改性硝酸铝的制备：把硝酸铝25g置于液氮的保护下，在温度为-10℃的条件下静置反应25min，自然升温至室温后得到改性硝酸铝。

所述活性氧化钙的制备：将石灰石25g放入1200℃高温反应3h后自然冷却为常温后用超细磨粉机研磨制成800目，将制成的石灰石粉末在受压2280mmHg（毫米汞柱）的条件下反应30min制得活性氧化钙。

该高效纤维污水净水剂的制备方法，具体步骤为：

①将改性硝酸铝溶于水中，在35℃下搅拌1h，得溶液A备用；

②边搅拌边加入盐酸，并依次加入硫酸铝、氢氧化铝、氧化铝和氧化亚铁，在150℃搅拌2h后冷却至室温，得溶液B备用；

③将混合溶液A和溶液B混合，在35℃下搅拌20min后冷却至室温，得甲型药剂备用；

④将活性氧化钙、氧化锌与水混合，在52℃下搅拌2h, 搅拌机转速为380转/min，得乙型试剂备用；

⑤将活性碳粉与氢氧化钾溶于去离子水中，在常温下搅拌1h，搅拌机转速300转/min，得丙型药剂备用；

⑥将甲、乙、丙型药剂进行混合，在35℃下搅拌1h后冷却至室温，静置24h后，即得所述高效纤维污水净水剂。

对比例1

与实施例3相比，未添加改性硝酸铝，其余成分及工艺均与实施例3相同。

对比例2

与实施例3相比，未添加活性氧化钙，其余成分及工艺均与实施例3相同。

对比例3

与实施例3相比，未添加改性硝酸铝和活性氧化钙，其余成分及工艺均与实施例3相同。

指标检测：

称取实施例1-3及对比例1-3制备的高效纤维污水净水剂10ml,分别加入到1000ml温度为16-20℃的造纸厂污水中，污水品质相同，在室温下用玻璃棒手动搅拌2min，反应结束后，取各清液分别测量其PH、生化需氧量（BOD5）、化学需氧量（COD），以及悬浮物（SS）含量，检测结果如表1所示，其去除率计算公式为：

去除率=（处理前含量-处理后含量）/处理前含量*100%；

检测过程中实施例3及对比例1-3的沉降效果图如图1-图3所示。

表1

。

从表1可看出，实施例1-3的BOD5去除率均高于80%，COD去除率均高于83%，SS去除率均高于95%；对比例1与实施例3相比，未添加改性硝酸铝，BOD5去除率为69%，COD去除率为78%，SS去除率为82%，由此可见，若净水剂中不添加改性硝酸铝成分，BOD5、COD、SS的去除率明显降低，即明显影响净水剂的净化效果。

对比例2与实施例3相比，未添加活性氧化钙，BOD5去除率为66%，COD去除率为74%，SS去除率为76%，由此可见，若净水剂中不添加活性氧化钙成分，BOD5、COD、SS的去除率明显降低，即明显影响净水剂的净化效果，且比对比例1或对比例2未添加改性硝酸铝或活性氧化钙的净化效果更差。

对比例3与实施例3相比，未添加改性硝酸铝和活性氧化钙，BOD5去除率仅为20%，COD去除率仅为29%，SS去除率仅为32%，由此可见，若净水剂中不添加改性硝酸铝和活性氧化钙成分，BOD5、COD、SS的去除率显著降低，即显著降低净水剂的净化效果，且明显差于比对比例1或对比例2未添加改性硝酸铝或活性氧化钙的净化效果。

从图1-3可看出，在反应20min时，实施例3的杂质能基本完全沉降，而对比例1-3的杂质均沉降部分，且沉降量：对比例1﹥对比例2﹥对比例3，即反应实施例3的沉降速度明显高于对比例1-3的沉降速度，沉降更快，且沉降速度：对比例1﹥对比例2﹥对比例3。

综上所述，只有同时添加改性硝酸铝和活性氧化钙成分的净水剂的COD、BOD5、SS去除率高，沉降速度快，在不添加其他净水剂的情况下可一次性达到国家排放标准，即净化效果好。

产生上述结果的原因是：未添加改性硝酸铝的净水剂，因为不能使硝酸根离子与氯离子有效混合与结合，加强其氧化性与吸附性能能大大增加药剂处理过程中的混凝气浮或沉降效果，而且带有正电荷的铝离子能够与污水中的阳离子迅速结合，加强分子间的聚合力和缩合力而大大减弱去污水污染物的能力；未添加活性氧化钙的净水剂，其不能产生有效羟基，使整个净水凝聚效果变差，因为分子间聚合缩合反应变慢变差，不仅净化时间变的更久，而且不能使分子迅速凝聚，SS,COD,BOD含量自然增加；未添加改性硝酸铝和活性氧化钙的净水剂，其产生的效果更差，作用力更低，不能到达国家排放标准。

以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种高效纤维污水净水剂，由甲、乙和丙型药剂组成，其特征在于，所述甲型药剂中含有改性硝酸铝，所述乙型药剂中含有活性氧化钙；

其中，所述甲型药剂由如下方法制得：

①按重量份配比计，取改性硝酸铝10-40份溶于54-168份水中，在20-45℃下搅拌0.5-2h，得溶液A备用；

②边搅拌边加入盐酸18-42份，并依次加入硫酸铝7-18份、氢氧化铝5-16份、氧化铝300目以上3-8份、氧化亚铁2-6份，在100℃以上搅拌1-3h后冷却至室温，得溶液B备用；

③将混合溶液A和溶液B混合，在20-45℃下搅拌15-20min后冷却至室温，得甲型药剂备用；

所述乙型药剂由如下方法制得：

按重量份配比计，取13-34份活性氧化钙、2-8份氧化锌与54-168份水混合，在38-62℃下搅拌0.5-2h，搅拌速度为210-500转/min，得乙型试剂备用；

所述丙型药剂由如下方法制得：

按重量份配比计，取300目以上活性炭粉4-12份与氢氧化钾3-9份溶于去离子水10-28份，在常温下搅拌0.5-1h，搅拌速度为200-400转/min，得丙型药剂备用；

所述改性硝酸铝的制备方法为：将硝酸铝置于液氮的保护下，在温度为-5℃~10℃的条件下静置反应15-30min，自然升温至室温后即得改性硝酸铝；

所述活性氧化钙的制备方法为：将石灰石放入1200℃-1250℃高温反应2-3h，自然冷却至常温后研磨至750-800目的粉末，并在2000-2280mmHg的条件下反应0.5-1h即得活性氧化钙。

2.如权利要求1所述的高效纤维污水净水剂，其特征在于，所述盐酸的质量分数为37%、密度为1.19g/㎤。

3.一种制备权利要求1或2所述高效纤维污水净水剂的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

将甲、乙、丙型药剂进行混合，在20-45℃下搅拌0.5-1h后冷却至室温，静置24h后，即得所述高效纤维污水净水剂。

4.一种采用权利要求3所述方法制备得到的高效纤维污水净水剂。

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