CN111547828A - 一种复合絮凝剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种复合絮凝剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于污水材料技术领域，公开了一种复合絮凝剂，其中，聚合硫酸铝铁有效发挥了强吸附作用；膨润土有助于吸附难絮凝沉淀的有机物及重金属离子，具有助凝、去色、去味的作用；聚丙烯酰胺具有高度架桥能力，可加速污染物的沉淀，提高絮凝效果；壳聚糖作为一种阳离子的高分子碱性多糖聚合物，具有强吸附和絮凝作用，有助于形成良好的活性污泥胶团，提高废水的处理效率；如此一来，各组分在经复配后相互协调作用，所得的复合絮凝剂的有效成分高，极易溶于水，能够应用于工业废水和生活废水的处理，尤其在高效去除污水中的SS、COD、BOD等，具有用量少、絮凝效果明显的特点，是一种省时高效且适用范围广的强效复合絮凝剂。

Description

一种复合絮凝剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于污水处理材料领域，具体涉及一种复合絮凝剂及其制备方法和应用。
背景技术
随着城市的发展，工业用水、居民生活用水等不断增加，由此产生的城市污水已经到了非治理不可的地步。目前，用于工业污水和生活废水处理中采用的方法有物理法、化学法、物理化学法以及生物化学处理法。大部分的水处理都需要前期的化学处理过程。化学法可分为中和法、絮凝沉淀法、氧化还原法、离子交换法、吸附法、电渗析法和污水生态处理技术等等，但应用最广泛、成本最低、使用最方便的处理方法还是以絮凝沉淀法为主。
应用于工业污水和生活废水中絮凝沉淀法，通常采用的是在废水中掺入一定量的絮凝剂，以吸附架桥和电中和方式与废水中的有害物质等发生分子间作用，使其进行反应和沉降，除去溶液中的粗粒子，从而达到水体净化的目的。但其关键主要在于絮凝剂的选择，而现有的絮凝剂的功能较为单一，絮凝效果不佳，无法满足高浊度、高浓度工业废水和生活废水的处理。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种复合絮凝剂，能够用于工业废水和生活废水的处理，用量少、絮凝效果明显，尤其在高效去除污水中的SS、COD、BOD、磷、氮及重金属离子具有较高的去除率，具有用量少、絮凝效果明显的特点，是一种省时高效且适用范围广的强效复合絮凝剂。同时，本发明还提供了该复合絮凝剂的制备方法和应用。
为了克服上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种复合絮凝剂，按重量份计，主要由以下原料组分制得：聚合硫酸铝铁30-60份、硅酸钠3-5份、聚丙烯酰胺3-20份、聚合氧化铁15-25份、硝酸锌3-5份、壳聚糖0.1-1份、膨润土3-5份、二甲基二烯丙基氯化铵0.01-0.2份、硼砂3-10份、粉煤灰5-10份。
作为上述方案的进一步改进，按重量份计，主要由以下原料组分制得：聚合硫酸铝铁30份、硅酸钠3份、聚丙烯酰胺3份、聚合氧化铁15份、硝酸锌3份、壳聚糖0.1份、膨润土3份、二甲基二烯丙基氯化铵0.01份、硼砂3份、粉煤灰5份。
作为上述方案的进一步改进，按重量份计，主要由以下原料组分制得：聚合硫酸铝铁60份、硅酸钠5份、聚丙烯酰胺20份、聚合氧化铁25份、硝酸锌5份、壳聚糖1份、膨润土5份、二甲基二烯丙基氯化铵0.2份、硼砂10份、粉煤灰10份。
作为上述方案的进一步改进，按重量份计，主要由以下原料组分制得：聚合硫酸铝铁45份、硅酸钠4份、聚丙烯酰胺12份、聚合氧化铁20份、硝酸锌4份、壳聚糖0.5份、膨润土4份、二甲基二烯丙基氯化铵0.1份、硼砂7份、粉煤灰7份。
作为上述方案的进一步改进，所述聚合硫酸铝铁中铁和铝的摩尔比为2/5。
作为上述方案的进一步改进，所述聚丙烯酰胺为非离子型聚丙烯酰胺。非离子型聚丙烯酰胺为有机高分子溶剂，具有分子量高、产品稳定性好、吸附架桥能力强，可使颗粒通过吸附架桥作用形成粗大的巩花，从而加速沉淀，提高絮凝效果。
作为上述方案的进一步改进，所述粉煤灰的粒径为1-2mm。
一种复合絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：按如上任一项所述复合絮凝剂的原料配方称取原料组分，加入反应釜中，在80～120℃，压强为0.17～0.32MPa下进行聚合反应，经熟化干燥，即得所述复合絮凝剂。
作为上述方案的进一步改进，所述聚合反应的反应时长为10-15h，所述熟化干燥的温度为50-80℃。
将如上所述复合絮凝剂应用于工业废水和生活废水的处理，控制投量为20～200mg/L。
本发明的有益效果是：本发明提供一种复合絮凝剂，包括聚合硫酸铝铁、硅酸钠、聚丙烯酰胺、聚合氧化铁、硝酸锌、壳聚糖、膨润土、二甲基二烯丙基氯化铵、硼砂和粉煤灰。其中，聚合硫酸铝铁有效发挥了强吸附作用；膨润土有助于吸附难絮凝沉淀的有机物及重金属离子，具有助凝、去色、去味的作用；聚丙烯酰胺具有高度架桥能力，可加速污染物的沉淀，提高絮凝效果；壳聚糖作为一种阳离子的高分子碱性多糖聚合物，具有强吸附和絮凝作用，有助于形成良好的活性污泥胶团，提高废水的处理效率；如此一来，各组分在经复配后相互协调作用，所得的复合絮凝剂的有效成分高，极易溶于水，能够应用于工业废水和生活废水的处理，尤其在高效去除污水中的SS、COD、BOD、磷、氮及重金属离子，具有较高的去除率，具有用量少、絮凝效果明显的特点，是一种省时高效且适用范围广的强效复合絮凝剂。此外，本发明工艺简单，原料易得，成本低廉，所得的复合絮凝剂应用前景广泛，值得大力推广。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行具体描述，以便于所属技术领域的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术熟练人员，根据上述发明内容对本发明所作出的非本质性的改进和调整，应仍属于本发明的保护范围。同时，下述所提及的原料未详细说明的，均为市售产品；未详细提及的工艺步骤或提取方法为均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或提取方法。
实施例1
一种复合絮凝剂，按重量份计，主要由以下原料组分制得：聚合硫酸铝铁30份、硅酸钠3份、聚丙烯酰胺3份、聚合氧化铁15份、硝酸锌3份、壳聚糖0.1份、膨润土3份、二甲基二烯丙基氯化铵0.01份、硼砂3份、粉煤灰5份。
一种复合絮凝剂的制备方法：按如上配方称取原料组分，加入反应釜中，在80℃，压强为0.17MPa下进行聚合反应10h后，在50℃下进行熟化干燥，冷却，得复合絮凝剂成品1。
实施例2
一种复合絮凝剂，按重量份计，主要由以下原料组分制得：聚合硫酸铝铁60份、硅酸钠5份、聚丙烯酰胺20份、聚合氧化铁25份、硝酸锌5份、壳聚糖1份、膨润土5份、二甲基二烯丙基氯化铵0.2份、硼砂10份、粉煤灰10份。
一种复合絮凝剂的制备方法：按如上配方称取原料组分，加入反应釜中，在120℃，压强为0.32MPa下进行聚合反应15h后，在80℃下进行熟化干燥，冷却，得复合絮凝剂成品2。
实施例3
一种复合絮凝剂，按重量份计，主要由以下原料组分制得：聚合硫酸铝铁40份、硅酸钠4份、聚丙烯酰胺15份、聚合氧化铁18份、硝酸锌6份、壳聚糖0.3份、膨润土3.5份、二甲基二烯丙基氯化铵0.1份、硼砂5份、粉煤灰7份。
一种复合絮凝剂的制备方法：按如上配方称取原料组分，加入反应釜中，在100℃，压强为0.25MPa下进行聚合反应12.5h后，在65℃下进行熟化干燥，冷却，得复合絮凝剂成品3。
实施例4
一种复合絮凝剂，按重量份计，主要由以下原料组分制得：聚合硫酸铝铁40份、硅酸钠4份、聚丙烯酰胺12份、聚合氧化铁20份、硝酸锌7份、壳聚糖0.4份、膨润土5份、二甲基二烯丙基氯化铵0.1份、硼砂5份、粉煤灰7份。
一种复合絮凝剂的制备方法：按如上配方称取原料组分，加入反应釜中，在100℃，压强为0.25MPa下进行聚合反应12.5h后，在65℃下进行熟化干燥，冷却，得复合絮凝剂成品4。
实施例5
一种复合絮凝剂，按重量份计，主要由以下原料组分制得：聚合硫酸铝铁50份、硅酸钠5份、聚丙烯酰胺15份、聚合氧化铁18份、硝酸锌4份、壳聚糖0.6份、膨润土4份、二甲基二烯丙基氯化铵0.1份、硼砂6份、粉煤灰6份。
一种复合絮凝剂的制备方法：按如上配方称取原料组分，加入反应釜中，在100℃，压强为0.25MPa下进行聚合反应12.5h后，在65℃下进行熟化干燥，冷却，得复合絮凝剂成品5。
实施例6
一种复合絮凝剂，按重量份计，主要由以下原料组分制得：聚合硫酸铝铁45份、硅酸钠4份、聚丙烯酰胺12份、聚合氧化铁20份、硝酸锌4份、壳聚糖0.5份、膨润土4份、二甲基二烯丙基氯化铵0.1份、硼砂7份、粉煤灰7份。
一种复合絮凝剂的制备方法：按如上配方称取原料组分，加入反应釜中，在100℃，压强为0.25MPa下进行聚合反应12.5h后，在65℃下进行熟化干燥，冷却，得复合絮凝剂成品6。
对比例1
采用无机絮凝剂氯化铁溶液，购自天津海环净水剂有限公司。
对比例2
采用脱色絮凝剂，购自无锡蓝波化学品有限公司，货号为bwdali154544。
废水处理效果检测
将实施例1-6的复合絮凝剂成品1-6和对比例1-2的絮凝剂成品加入相同的8组均来自某电子厂排出的废水样品中进行废水处理，发现，实施例1-6所得的复合絮凝剂成品1-6在投入20min就出现明显的凝聚反应，在处理时间2-3h后，效果明显，现对8组废水样品处理前后的SS(SS代表的是悬浮物，指悬浮在水中的固体物质，包括不溶于水中的无机物、有机物及泥砂、黏土、微生物等)、COD、NH3-N、Cu、总磷的检测结果如表下1所示，(其中，进水表示处理前，出水表示处理后)：
表1实施例1-6及对比例1-2的絮凝剂对某电子厂排出的废水处理结果
Figure BDA0002445928030000051
从表1可以看出，实施例1-6所得的复合絮凝剂对污水中的SS、COD、BOD、磷、氮及重金属离子等具有较高的去除率，且用量少、絮凝效果明显，其中，实施例6的废水处理效果达到最佳。这主要是得益于聚合硫酸铝铁有效发挥了强吸附作用；膨润土有助于吸附难絮凝沉淀的有机物及重金属离子，具有助凝、去色、去味的作用；聚丙烯酰胺具有高度架桥能力，可加速污染物的沉淀，提高絮凝效果；并且壳聚糖作为一种阳离子的高分子碱性多糖聚合物，具有强吸附和絮凝作用，有助于形成良好的活性污泥胶团，提高废水的处理效率；如此一来，各组分在经复配后相互协调作用，因此，实施例1-6所得的复合絮凝剂中有效成分高，在去除污水中的SS、COD、BOD、磷、氮及重金属离子时具有较高的去除率，是一种省时高效且适用范围广的强效复合絮凝剂，应用前景广泛，值得大力推广。
对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下还可以做出若干简单推演或替换，而不必经过创造性的劳动。因此，本领域技术人员根据本发明的揭示，对本发明做出的简单改进都应该在本发明的保护范围之内。上述实施例为本发明的优选实施例，凡与本发明类似的工艺及所作的等效变化，均应属于本发明的保护范畴。

Claims (10)

1.一种复合絮凝剂，其特征在于，按重量份计，主要由以下原料组分制得：聚合硫酸铝铁30-60份、硅酸钠3-5份、聚丙烯酰胺3-20份、聚合氧化铁15-25份、硝酸锌3-5份、壳聚糖0.1-1份、膨润土3-5份、二甲基二烯丙基氯化铵0.01-0.2份、硼砂3-10份、粉煤灰5-10份。
2.根据权利要求1所述的复合絮凝剂，其特征在于，按重量份计，主要由以下原料组分制得：聚合硫酸铝铁30份、硅酸钠3份、聚丙烯酰胺3份、聚合氧化铁15份、硝酸锌3份、壳聚糖0.1份、膨润土3份、二甲基二烯丙基氯化铵0.01份、硼砂3份、粉煤灰5份。
3.根据权利要求1所述的复合絮凝剂，其特征在于，按重量份计，主要由以下原料组分制得：聚合硫酸铝铁60份、硅酸钠5份、聚丙烯酰胺20份、聚合氧化铁25份、硝酸锌5份、壳聚糖1份、膨润土5份、二甲基二烯丙基氯化铵0.2份、硼砂10份、粉煤灰10份。
4.根据权利要求1所述的复合絮凝剂，其特征在于，按重量份计，主要由以下原料组分制得：聚合硫酸铝铁45份、硅酸钠4份、聚丙烯酰胺12份、聚合氧化铁20份、硝酸锌4份、壳聚糖0.5份、膨润土4份、二甲基二烯丙基氯化铵0.1份、硼砂7份、粉煤灰7份。
5.根据权利要求1所述的复合絮凝剂，其特征在于，所述聚合硫酸铝铁中铁和铝的摩尔比为2/5。
6.根据权利要求1所述的复合絮凝剂，其特征在于，所述聚丙烯酰胺为非离子型聚丙烯酰胺。
7.根据权利要求1所述的复合絮凝剂，其特征在于，所述粉煤灰的粒径为1-2mm。
8.一种复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按权利要求1-7任一项所述复合絮凝剂的原料配方称取原料，加入反应釜中，在80～120℃，压强为0.17～0.32MPa下进行聚合反应，经熟化干燥，即得所述复合絮凝剂。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述聚合反应的反应时长为10-15h，所述熟化干燥的温度为50-80℃。
10.一种复合絮凝剂的应用，其特征在于，将权利要求1-7任一项所述复合絮凝剂应用于工业废水和/或生活废水的处理中，控制投量为20～200mg/L。
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