CN111470659A - 一种除磷剂及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种除磷剂及其使用方法，属于水处理制剂的技术领域。除磷剂的原料以重量份计包括：聚合氯化铝铁20‑40份、镁盐15‑25份、蛭石3‑8份、蒙脱石粉3‑8份、聚丙烯酰胺1‑4份、铁盐13‑30份、铝盐12‑27份、pH调节剂3份以及水24‑70份。能够将化学法和吸附法相结合，最终使得处理后污水中总磷含量到达相同水平的时候，铝盐以及铁盐的使用量更低，同时，由于蛭石和蒙脱石粉的存在，还能使污水除磷的效果得以保证。使用方法包括S1：预投料；S2：化料；S3：搅拌。能够加快对污水的除磷效果。

Description

一种除磷剂及其使用方法
技术领域
本发明涉及水处理制剂的技术领域，更具体地说，它涉及一种除磷剂及其使用方法。
背景技术
伴随我国经济与工业生产效率的大幅度提升，生活与工业污水的排放量比较以往更多，并且污水含磷化合物浓度更高，不但对地方水体微生物环境造成了极大伤害，同时富营养化水体更易影响现代城市用水安全，使水资源管理质量难以得到有效落实。城市生活污水主要是人类生活中使用的各种厨房用水、洗涤用水和卫生间用水所产生的排放水，主要为无毒的无机盐，还有大量固体悬浮物、可化学或生物降解的溶解性或胶态分散有机物、含氮化合物、磷酸盐、钾钠及重金属离子、菌类生物群等。近年来，随着各种洗涤剂的广泛使用，生活污水中的磷含量也广泛升高，而含磷量高的污水更易导致水体富营养化等污染，因此生活污水在排放至河流湖泊之前，都需要进行处理以降低污水中磷的含量。
一般的对于水体除磷的方法有四种，分别是化学法、结晶法、生物法以及吸附法。其中，化学法是指使用大量的化学药剂，投放在待处理的水中，化学药剂与水中的磷酸根离子产生沉淀，从而将水中的磷除去，但是其耗药量大，成本较高。生物法：是指将微生物菌投入至待处理的水中，根据微生物厌氧释放磷以及好氧吸收磷的原理，从而将磷从水中除去。而吸附法则是利用吸附这一普遍的现象，通过吸附剂来吸附脱除或者固定离子，从而将磷从水中除去。但是，吸附法对于水中除磷的效果不稳定。
由于化学法与吸附法自身均存在有一些不足之处，为了节约成本并且使得除磷效果稳定，亟需提供一种能够将化学法和吸附法相结合的除磷剂。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种除磷剂，通过在除磷剂中添加铝盐和铁盐，同时添加蛭石和蒙脱石粉，从而能够使得一方面在水中形成沉淀以及胶体，同时蛭石和蒙脱石粉对水中的沉淀、胶体以及其他的杂质具有吸附作用，最终使得处理后污水中总磷含量到达相同水平的时候，铝盐以及铁盐的使用量更低，同时，由于蛭石和蒙脱石粉的存在，还能使污水除磷的效果得以保证。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种除磷剂，其原料以重量份计包括：聚合氯化铝铁20-40份、镁盐15-25份、蛭石3-8份、蒙脱石粉3-8份、聚丙烯酰胺1-4份、铁盐13-30份、铝盐12-27份、pH调节剂3份以及水24-70份。
通过采用上述技术方案，聚合氯化铝铁是一种由铝盐和铁盐混凝水解而成的一种无机高分子混凝剂，其水解速度快，水合作用弱。聚合氯化铝铁能够同时与水中电离出来铁离子以及铝离子分别相结合，同时对铝离子和铁离子的形态都有明显的改善，使得铁离子与铝离子能够充分的与水中的磷酸根离子反应生成沉淀或者胶体。通过加入镁盐，能够使得溶解于水中的镁盐电离出镁离子，镁离子能够与磷酸根离子形成微溶于水的Mg3(PO4)2，然后在蛭石以及蒙脱石粉的吸附下，使得铁离子、铝离子以及镁离子与磷酸根离子相互作用产生的沉淀以及胶体附着在蛭石和蒙脱石粉上，从而使得水中的粒子的体积变大，更加快速的沉淀至水的底部。聚丙烯酰胺具有良好的絮凝性，能够降低液体之间的摩擦力，而其中水作为溶剂，能够使得蛭石和聚丙烯酰胺预先溶解在水中，然后再整体投入至待处理的水中。通过在除磷剂中添加铝盐和铁盐，同时添加蛭石和蒙脱石粉，从而能够使得一方面在水中形成沉淀以及胶体，同时蛭石和蒙脱石粉对水中的沉淀、胶体以及其他的杂质具有吸附作用，最终使得处理后污水中总磷含量到达相同水平的时候，铝盐以及铁盐的使用量更低，同时，由于蛭石和蒙脱石粉的存在，还能使污水除磷的效果得以保证。
本发明进一步设置为：所述蛭石为改性蛭石，所述改性蛭石的制备方法具体包括以下步骤：
步骤1：将蛭石使用清水冲洗2-3次，再用蒸馏水洗涤2-3次，烘干备用；
步骤2：将步骤1得到的蛭石使用浓度为0.12mol/L的硫酸铵浸泡8-12h；
步骤3：向经过步骤2处理后的液体中添加3-9份十六烷基三甲基溴化铵粉末，然后搅拌20-30min，静置10h得到改性蛭石。
通过采用上述技术方案，通过对蛭石进行改性，先将蛭石在硫酸铵的溶液中浸泡一定的时间，能够使得蛭石的表面的片状结构消失，使得蛭石为易腐蚀的状态。蛭石晶体结构中最薄弱的环节是层间阳离子的位子，所以在经过硫酸铵的浸泡之后，蛭石表面暴露处许多层间阳离子，然后经过十六烷基三甲基溴化铵的充分作用下，能够使得这些层间阳离子溶出，从而使得蛭石表面形成丰富的空隙和表面凹坑，从而使得蛭石对一些粒子的吸附性能增强，同时还能够对磷酸根粒子产生更强的吸附效果。
本发明进一步设置为：所述原料中还包括以重量份计的过硫酸钠1-3份。
通过采用上述技术方案，过硫酸钠自身性质稳定，并且具有强氧化性。由于水中溶解有铁盐和铝盐，铁盐在水中电离出铁离子，而铁离子具有很强的氧化性，为了防止铁离子被还原成亚铁离子，在除磷剂中添加过硫酸钠，能够作为铁离子以及除磷剂中其他离子的保护剂，从而防止铁离子被还原。
本发明进一步设置为：所述原料中还包括以重量份计的三甲基戊二醇二苯甲酸酯2-5份。
通过采用上述技术方案，三甲基戊二醇二苯甲酸酯在水的作用下，能够利用过硫酸钠对改性蛭石进行活化，改性蛭石被活化之后，改性蛭石表面形成多个小孔，使得蛭石的比表面积增大，自身的吸附性能增强，最终使得改性蛭石对水中的磷以及其他杂质的吸附性能增强。
本发明进一步设置为：所述原料中还包括以重量份计的羟鲸蜡基羟乙基二甲基氯化铵2-8份，且所述镁盐包括氯化镁。
通过采用上述技术方案，在原料中加入羟鲸蜡基羟乙基二甲基氯化铵，能够使得除磷剂的乳化效果增强，羟鲸蜡基羟乙基二甲基氯化铵在水中会水解出极少部分的铵根离子，而这部分铵根离子与氯化镁电离出来的氯离子以及三甲基戊二醇二苯甲酸酯三者共同作用，能够对水中细菌具有杀灭抑制的作用，从而使最终得到的除磷剂具有杀菌与抑菌的效果。
本发明进一步设置为：所述原料中还包括以重量份计的改性硅藻土4-9份，所述改性硅藻土的制备方法包括如下步骤：
a、先将硅藻土进行研磨粉碎，然后将研磨至80-100目的钢渣与研磨粉碎后的硅藻土混合搅拌均匀；
b、将浓度为0.2mol/L的硅酸钠加入至经过步骤a处理后的混合物中，添加量为5-8g/kg；添加后搅拌10-15min；
c、将经过步骤b处理后的混合物在700-900℃焙烧1-1.5h，然后冷却至室温，冷却时间为2-3℃/min；
d、将经过步骤c处理后的混合物研磨至80-100目得到改性硅藻土。
通过采用上述技术方案，将硅藻土经过700-900℃的焙烧，能够去除硅藻土表面的杂质，增加硅藻土的活性。同时，在700-900℃的高温下，钢渣中含Fe类物质的晶体结构被破坏，从而能够使得这些物质对硅藻土表面的结构进行改变，且在此温度下，硅酸钠也能促进钢渣和硅藻土反应生成团状聚合物，使得在后续使用的时候，有利于对水中磷的吸附反应的进行。
本发明进一步设置为：所述pH调节剂选用醋酸以及醋酸钠的混合溶液。
本发明的目的之二在于提供一种上述除磷剂的使用方法，能够加快对于水的除磷效果。
一种根据上述除磷剂的使用方法，包括如下步骤：
S1：预投料：先将聚合氯化铝铁、氯化镁、铁盐、铝盐、pH调节剂、蒙脱石粉、三甲基戊二醇二苯甲酸酯、羟鲸蜡基羟乙基二甲基氯化铵按重量份添加至待处理的水中，进行搅拌；除磷剂与待处理的水的重量比为1:2000；
S2：化料：接着先将聚丙烯酰胺、过硫酸钠、改性蛭石、改性硅藻土以及水按重量份混合，然后将混合后的液体倒入至S1处理后的水中，并且将液态混合物的pH调节至6-7；
S3：搅拌；持续搅拌2-4h；然后静置5-8h。
通过采用上述技术方案，先将S1步骤中的物料投入至待处理的水中，然后进行化料；先将改性蛭石、过硫酸钠以及聚丙烯酰胺进行溶解，能够使得聚丙烯酰胺在过硫酸钠的促进作用下，更快的形成絮凝剂，然后进入水中，能够更快的发挥其作用，同时改性蛭石也能够预先与水接触，从而更加容易在三甲基戊二醇二苯甲酸酯的作用下得到活化，最终能够加快对于污水的除磷效果。
综上所述，本发明的优点和有益效果是：
1、通过在除磷剂中添加铝盐和铁盐，同时添加蛭石和蒙脱石粉，从而能够使得一方面在水中形成沉淀以及胶体，同时蛭石和蒙脱石粉对水中的沉淀、胶体以及其他的杂质具有吸附作用，最终使得处理后污水中总磷含量到达相同水平的时候，铝盐以及铁盐的使用量更低，同时，由于蛭石和蒙脱石粉的存在，还能使污水除磷的效果得以保证；
2、通过对蛭石进行改性，从而使得蛭石对一些粒子的吸附性能增强，同时还能够对磷酸根粒子产生更强的吸附效果；
3、在除磷剂中添加过硫酸钠，能够作为铁离子以及除磷剂中其他离子的保护剂，从而防止铁离子被还原；
4、通过在原料中加入羟鲸蜡基羟乙基二甲基氯化铵，能够使得除磷剂的乳化效果增强，羟鲸蜡基羟乙基二甲基氯化铵在水中会水解出极少部分的铵根离子，而这部分铵根离子与氯化镁电离出来的氯离子以及三甲基戊二醇二苯甲酸酯三者共同作用，能够对水中细菌具有杀灭抑制的作用，从而使得最终得到的除磷剂具有杀菌与抑菌的效果；
5、通过先将S1步骤中的物料投入至待处理的水中，然后进行化料；将改性蛭石、过硫酸钠以及聚丙烯酰胺进行溶解，能够使得聚丙烯酰胺在过硫酸钠的促进作用下，更快的形成絮凝剂，然后进入水中，能够更快的发挥其作用，同时改性蛭石也能够预先与水接触，从而更加容易在三甲基戊二醇二苯甲酸酯的作用下得到活化，最终能够加快对污水的除磷效果。
附图说明
图1为本发明实施例1一种除磷剂的使用方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
一种除磷剂，其原料以重量份计包括聚合氯化铝铁30份、镁盐20份、改性蛭石5份、蒙脱石粉5份、聚丙烯酰胺2份、铁盐21份、铝盐20份、pH调节剂3份、改性硅藻土6份、水47份、过硫酸钠2份、三甲基戊二醇二苯甲酸酯4份以及羟鲸蜡基羟乙基二甲基氯化铵5份，其中镁盐选用氯化镁，铁盐选用氯化铁，pH调节剂选用醋酸与醋酸钠的混合液。
改性蛭石的制备方法包括以下步骤：
步骤1：将蛭石使用清水冲洗2-3次，再用蒸馏水洗涤2次，烘干备用。
步骤2：将步骤1得到的蛭石使用浓度为0.12mol/L的硫酸铵浸泡10h。
步骤3：向经过步骤2处理后的液体中添加6份十六烷基三甲基溴化铵粉末，然后搅拌25min，静置10h得到改性蛭石。
改性硅藻土的制备方法包括以下步骤：
a、先将硅藻土进行研磨粉碎，然后将研磨至90目的钢渣与研磨粉碎后的硅藻土混合搅拌均匀。
b、将浓度为0.2mol/L的硅酸钠加入至经过步骤a处理后的混合物中，添加量为6g/kg；添加后搅拌12min。
c、将经过步骤b处理后的混合物在800℃焙烧1h，然后冷却至室温，冷却时间为2℃/min。
d、将经过步骤c处理后的混合物研磨至90目得到改性硅藻土。
参照图1，对于这种除磷剂的使用方法包括以下步骤：
S1：预投料：先将聚合氯化铝铁、氯化镁、铁盐、铝盐、pH调节剂、蒙脱石粉、三甲基戊二醇二苯甲酸酯、羟鲸蜡基羟乙基二甲基氯化铵按重量份添加至待处理的水中，进行搅拌；除磷剂与待处理的水的重量比为1:2000。
S2：化料：接着先将聚丙烯酰胺、过硫酸钠、改性蛭石、改性硅藻土以及水按重量份混合，然后将混合后的液体倒入至S1处理后的水中，并且通过控制醋酸以及醋酸钠各自的含量将液态混合物的pH调节至6。
S3：搅拌；持续搅拌3h；然后静置7h。
实施例2-5与实施例1的区别在于，除磷剂的原料以重量份计如表1所示：单位：份
表1
Figure BDA0002456661870000061
实施例6-9与实施例1的区别在于，制备改性蛭石的步骤3中十六烷基三甲基溴化铵粉末的添加量如表2所示：单位：份
表2
实施例6 实施例7 实施例8 实施例9
添加量 3 9 4 8
实施例10-12与实施例1的区别在于，制备改性硅藻土的步骤b中硅酸钠的添加量如表3所示：单位：g/kg
表3
实施例10 实施例11 实施例12
添加量 5 7 8
实施例13与实施例1的区别在于，除磷剂的原料以重量份计包括聚合氯化铝铁30份、镁盐20份、蛭石5份、蒙脱石粉5份、聚丙烯酰胺2份、铁盐21份、铝盐20份、pH调节剂3份以及水47份，其中镁盐选用氯化镁，铁盐选用氯化铁，pH调节剂选用醋酸与醋酸钠的混合液。
实施例14与实施例1的区别在于，除磷剂的原料以重量份计包括聚合氯化铝铁30份、镁盐20份、改性蛭石5份、蒙脱石粉5份、聚丙烯酰胺2份、铁盐21份、铝盐20份、pH调节剂3份以及水47份，其中镁盐选用氯化镁，铁盐选用氯化铁，pH调节剂选用醋酸与醋酸钠的混合液。
实施例15与实施例1的区别在于，除磷剂的原料以重量份计包括聚合氯化铝铁30份、镁盐20份、改性蛭石5份、蒙脱石粉5份、聚丙烯酰胺2份、铁盐21份、铝盐20份、pH调节剂3份、水47份以及过硫酸钠2份，其中镁盐选用氯化镁，铁盐选用氯化铁，pH调节剂选用醋酸与醋酸钠的混合液。
实施例16与实施例1的区别在于，除磷剂的原料以重量份计包括聚合氯化铝铁30份、镁盐20份、改性蛭石5份、蒙脱石粉5份、聚丙烯酰胺2份、铁盐21份、铝盐20份、pH调节剂3份、水47份、过硫酸钠2份以及三甲基戊二醇二苯甲酸酯4份，其中镁盐选用氯化镁，铁盐选用氯化铁，pH调节剂选用醋酸与醋酸钠的混合液。
实施例17与实施例1的区别在于，除磷剂的原料以重量份计包括聚合氯化铝铁30份、镁盐20份、改性蛭石5份、蒙脱石粉5份、聚丙烯酰胺2份、铁盐21份、铝盐20份、pH调节剂3份、水47份、过硫酸钠2份、三甲基戊二醇二苯甲酸酯4份以及羟鲸蜡基羟乙基二甲基氯化铵5份，其中镁盐选用氯化镁，铁盐选用氯化铁，pH调节剂选用醋酸与醋酸钠的混合液。
对比例1：选用北京中航豫泓环保技术有限公司生产的无铁除磷剂。
对比例2：与实施例1的区别在于，除磷剂的原料以重量份计包括聚合氯化铝铁30份、铁盐21份以及铝盐20份。
对比例3：与实施例1的区别在于，除磷剂的原料中无三甲基戊二醇二苯甲酸酯。
对比例4：与实施例1的区别在于，除磷剂的使用方法为将除磷剂的原料同时全部加入至待处理的水中，持续搅拌3h，静置7h。
试验一：总磷(TP)去除率测试
取待除磷污水，测得TP为138.2mg/L，使用实施例1、实施例13-17、对比例1-3的公开的除磷剂使用实施例1公开的使用方法进行除磷，除磷作用时间为8h，用量均为除磷剂与待处理的水的重量比为1:2000。使用实施例1公开的除磷剂，并且使用对比例4公开的使用方法进行除磷，除磷作用时间为8h，用量为除磷剂与待处理的水的重量比为1:2000。并且将TP去除率记录至表4中，单位：％
试验二：抗菌性能测试，对试验一中的污水抗菌效果进行检测，并且将抑菌率记录至表4中，单位：％
表4
实施例 总磷去除率 抑菌率
实施例1 99.3 83.2
实施例13 90.4 21.3
实施例14 92.5 21.2
实施例15 94.3 21.1
实施例16 96.7 21.2
实施例17 97.5 82.1
对比例1 73.4 20.3
对比例2 65.3 21.1
对比例3 87.2 21.4
对比例4 82.5 81.2
结论：从上表可以分析出，通过使用本发明记载的除磷剂及其使用方法，最终能够使得对于污水的总磷去除率最高。并且，通过在除磷剂中添加羟鲸蜡基羟乙基二甲基氯化铵、三甲基戊二醇二苯甲酸酯三者以及氯化镁三者共同作用，能够使得除磷剂在兼具除磷效果的同时，还具备抗菌效果。
同时，通过使用本发明记载的除磷剂及其使用方法，相比于现有技术而言，在相同的作用时间以及相同的使用量对同等总磷含量的污水进行除磷时，本发明记载的除磷剂以及使用方法，能够使得污水的除磷率最高，从而使得污水中总磷含量到达相同水平的时候，铝盐以及铁盐的使用量更低。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种除磷剂，其特征在于：其原料以重量份计包括：聚合氯化铝铁20-40份、镁盐15-25份、蛭石3-8份、蒙脱石粉3-8份、聚丙烯酰胺1-4份、铁盐13-30份、铝盐12-27份、pH调节剂3份以及水24-70份。
2.根据权利要求1所述的一种除磷剂，其特征在于：所述蛭石为改性蛭石，所述改性蛭石的制备方法包括以下步骤：
步骤1：将蛭石使用清水冲洗2-3次，再用蒸馏水洗涤2-3次，烘干备用；
步骤2：将步骤1得到的蛭石使用浓度为0.12mol/L的硫酸铵浸泡8-12h；
步骤3：向经过步骤2处理后的液体中添加3-9份十六烷基三甲基溴化铵粉末，然后搅拌20-30min，静置10h得到改性蛭石。
3.根据权利要求2所述的一种除磷剂，其特征在于：所述原料中还包括以重量份计的过硫酸钠1-3份。
4.根据权利要求3所述的一种除磷剂，其特征在于：所述原料中还包括以重量份计的三甲基戊二醇二苯甲酸酯2-5份。
5.根据权利要求4所述的一种除磷剂，其特征在于：所述原料中还包括以重量份计的羟鲸蜡基羟乙基二甲基氯化铵2-8份，且所述镁盐包括氯化镁。
6.根据权利要求5所述的一种除磷剂，其特征在于：所述原料中还包括以重量份计的改性硅藻土4-9份，所述改性硅藻土的制备方法包括如下步骤：
a、先将硅藻土进行研磨粉碎，然后将研磨至80-100目的钢渣与研磨粉碎后的硅藻土混合搅拌均匀；
b、将浓度为0.2mol/L的硅酸钠加入至经过步骤a处理后的混合物中，添加量为5-8g/kg，添加后进行搅拌10-15min；
c、将经过步骤b处理后的混合物在700-900℃焙烧1-1.5h，然后冷却至室温，冷却时间为2-3℃/min；
d、将经过步骤c处理后的混合物研磨至80-100目得到改性硅藻土。
7.根据权利要求1所述的一种除磷剂，其特征在于：所述pH调节剂选用醋酸以及醋酸钠的混合溶液。
8.根据权利要求6所述的一种除磷剂的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：预投料：先将聚合氯化铝铁、氯化镁、铁盐、铝盐、pH调节剂、蒙脱石粉、三甲基戊二醇二苯甲酸酯、羟鲸蜡基羟乙基二甲基氯化铵按重量份添加至待处理的水中，进行搅拌；除磷剂与待处理的水的重量比为1:2000；
S2：化料：接着先将聚丙烯酰胺、过硫酸钠、改性蛭石、改性硅藻土以及水按重量份混合，然后将混合后的液体倒入至S1处理后的水中，并且将液态混合物的pH调节至6-7；
S3：搅拌；持续搅拌2-4h；然后静置5-8h。
CN202010308443.2A 2020-04-18 2020-04-18 一种除磷剂及其使用方法 Pending CN111470659A (zh)

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