CN111807489A - 一种城市污水处理的复合絮凝剂及其使用方法 - Google Patents

一种城市污水处理的复合絮凝剂及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种城市污水处理的复合絮凝剂及其使用方法，该复合絮凝剂的组成成分包括如下重量份数原料：高岭土粉末10‑15份、羟乙基纤维素15‑25份、次氯酸钠3‑7份、木质素磺酸盐10‑15份、催化剂0.5‑1.5份、丙烯酰胺10‑20份、聚合氯化铝7‑13份、稳定剂0.5‑1.5份、稀盐酸30‑35份、去离子水150‑180份。本发明该城市污水处理的复合絮凝剂对工业废水中的重金属离子具有良好的吸附作用，生物降解性好，不容易引发二次污染。

Description

一种城市污水处理的复合絮凝剂及其使用方法
技术领域
本发明涉及絮凝剂技术领域，具体涉及一种城市污水处理的复合絮凝剂及其使用方法。
背景技术
絮凝剂又称沉降剂，作为一类可使液体中不易沉降的固体悬浮颗粒凝聚沉淀的物质，在发酵工业后处理、食品加工、土木疏浚施工、废水处理等领域应用广泛。絮凝剂可分为无机系、生物系及合成高分子系三大类，合成高分子絮凝剂，如单宁，由于具有高絮凝活性和低成本而得到较广泛的应用，但其残留物不易被生物降解，且其单体具有强烈的神经毒性和三致效应(致畸、致突变、致癌)，造成二次污染使其应用大受限制。现在许多领域尤其是食品工业中已禁止使用目前人们已把研究目光转向微生物絮凝剂的研究开发和应用上来。
当前水环境污染严重，生活污水、工业废水及微污染水源水水质日益复杂，对絮凝剂的需要也日趋多样水处理过程中，不同种类絮凝剂复配使用成为强化絮凝的有效手段之一。
现有的絮凝剂难以对工业废水中的重金属离子进行有效去除，生物降解性差，容易引发二次污染。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种城市污水处理的复合絮凝剂及其使用方法，该城市污水处理的复合絮凝剂对工业废水中的重金属离子具有良好的吸附作用，生物降解性好，不容易引发二次污染。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种城市污水处理的复合絮凝剂，该复合絮凝剂的组成成分包括如下重量份数原料：高岭土粉末10-15份、羟乙基纤维素15-25份、次氯酸钠3-7份、木质素磺酸盐10-15份、催化剂0.5-1.5份、丙烯酰胺10-20份、聚合氯化铝7-13份、稳定剂0.5-1.5份、稀盐酸30-35份、去离子水150-180份。
优选的，该复合絮凝剂的组成成分包括如下重量份数原料：高岭土粉末12.5份、羟乙基纤维素20份、次氯酸钠5份、木质素磺酸盐12.5份、催化剂1份、丙烯酰胺15份、聚合氯化铝10份、稳定剂1份、稀盐酸32.5份、去离子水165份。
优选的，所述催化剂为过硫酸铵。
优选的，所述稳定剂为硫代硫酸铵、次亚磷酸钠或硫氢化钠中的一种。
该城市污水处理的复合絮凝剂的制备方法包括如下几个步骤：
(1)按比例称取高岭土粉末，加入焙烧炉中，加热至800℃，取出后，将煅烧后的高岭土粉末加入稀盐酸中，以150-180r/min的转速搅拌30min，备用；
(2)按比例称取羟乙基纤维素、次氯酸钠以及去离子水总质量的1/4，共同加入反应容器中，在30℃的温度条件下，以300-350r/min的转速搅拌30min，备用；
(3)按比例称取去离子水总质量的1/4和木质素磺酸盐，加入反应容器中，搅拌使其充分溶解，置于恒温水浴环境中，加入称取的催化剂，反应4-5min，加入称取的丙烯酰胺，以300-350r/min的转速搅拌4h，备用；
(4)按比例称取聚合氯化铝、稳定剂和剩余的去离子水，并在65-70℃的条件下，与步骤(1)、(2)、(3)所得混合物，以700-750r/min的转速搅拌2-3h，即得。
优选的，所述步骤(3)中恒温水浴温度为65-68℃。
一种城市污水处理的复合絮凝剂的使用方法，所述城市污水处理的复合絮凝剂用于废水处理时，絮凝剂的投入量为190-200mL/L。
本发明的有益效果为：
将高岭土粉末加热至800℃，经过煅烧的高岭土粉末的结构发生变化，活性增强，浸入0.5-0.8mol/l的盐酸溶液中，使高岭土粉末的孔道通畅，吸附性能增强，以此提高了改性后的高岭土粉末对Cu2+，Cd2+，Cr3+三种重金属离子均具有良好的吸附作用，用于制备絮凝剂，有利于去除工业废水中的Cu2+，Cd2+，Cr3+等重金属离子。
在次氯酸钠的作用下，羟乙基纤维素主链上的柔软侧链中的一OH被氧化生成羧基，使其在支链结构上具有与聚丙烯酸相似的官能团，具有良好的絮凝作用，同时羟乙基纤维素衍生物可生物降解，符合绿色环保的理念，不易引发二次污染。此外，氧化后的羟乙基纤维素衍生物的支链结构构成新型聚阴离子，用于制备絮凝剂，有利于增强絮凝剂对工业废水的絮凝效果。
丙烯酰胺在催化剂的作用下对木质素磺酸盐进行接枝改性，改性后形成了高分子木质素磺酸盐，因其网状结构具有的强大吸附作用和网捕作用，改性后高分子木质素磺酸盐分子与其他胶体或悬浮粒子相互搭结，形成坚实絮体而沉淀出来，此外，改性后的高分子木质素磺酸盐分子中引入了-CONH2活性基团，能捕获胶体和悬浮体，用于制备絮凝剂，有利于增强絮凝剂对工业废水的絮凝效果。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种城市污水处理的复合絮凝剂，该复合絮凝剂的组成成分包括如下重量份数原料：高岭土粉末12.5份、羟乙基纤维素20份、次氯酸钠5份、木质素磺酸盐12.5份、过硫酸铵1份、丙烯酰胺15份、聚合氯化铝10份、硫代硫酸铵1份、稀盐酸32.5份、去离子水165份。
该城市污水处理的复合絮凝剂的制备方法，包括如下几个步骤：
(1)按比例称取高岭土粉末，加入焙烧炉中，加热至800℃，取出后，将煅烧后的高岭土粉末加入稀盐酸中，以165r/min的转速搅拌30min，备用；
(2)按比例称取羟乙基纤维素、次氯酸钠以及去离子水总质量的1/4，共同加入反应容器中，在30℃的温度条件下，以325r/min的转速搅拌30min，备用；
(3)按比例称取去离子水总质量的1/4和木质素磺酸盐，加入反应容器中，搅拌使其充分溶解，置于67.5℃的恒温水浴环境中，加入称取的过硫酸铵，反应4.5min，加入称取的丙烯酰胺，以325r/min的转速搅拌4h，备用；
(4)按比例称取聚合氯化铝、硫代硫酸铵和剩余的去离子水，并在67.5℃的条件下，与步骤(1)、(2)、(3)所得混合物，以725r/min的转速搅拌2.5h，即得。
该城市污水处理的复合絮凝剂的使用方法，城市污水处理的复合絮凝剂用于废水处理时，絮凝剂的投入量为195mL/L。
实施例2：
一种城市污水处理的复合絮凝剂，该复合絮凝剂的组成成分包括如下重量份数原料：高岭土粉末10份、羟乙基纤维素15份、次氯酸钠3份、木质素磺酸盐10份、过硫酸铵0.5份、丙烯酰胺10份、聚合氯化铝7份、硫氢化钠0.5份、稀盐酸30份、去离子水150份。
该城市污水处理的复合絮凝剂的制备方法，包括如下几个步骤：
(1)按比例称取高岭土粉末，加入焙烧炉中，加热至800℃，取出后，将煅烧后的高岭土粉末加入稀盐酸中，以150r/min的转速搅拌30min，备用；
(2)按比例称取羟乙基纤维素、次氯酸钠以及去离子水总质量的1/4，共同加入反应容器中，在30℃的温度条件下，以300r/min的转速搅拌30min，备用；
(3)按比例称取去离子水总质量的1/4和木质素磺酸盐，加入反应容器中，搅拌使其充分溶解，置于65℃的恒温水浴环境中，加入称取的过硫酸铵，反应4min，加入称取的丙烯酰胺，以300r/min的转速搅拌4h，备用；
(4)按比例称取聚合氯化铝、硫氢化钠和剩余的去离子水，并在65℃的条件下，与步骤(1)、(2)、(3)所得混合物，以700r/min的转速搅拌2h，即得。
该城市污水处理的复合絮凝剂的使用方法，城市污水处理的复合絮凝剂用于废水处理时，絮凝剂的投入量为190mL/L。
实施例3：
一种城市污水处理的复合絮凝剂，该复合絮凝剂的组成成分包括如下重量份数原料：高岭土粉末15份、羟乙基纤维素25份、次氯酸钠7份、木质素磺酸盐15份、过硫酸铵1.5份、丙烯酰胺20份、聚合氯化铝13份、次亚磷酸钠1.5份、稀盐酸35份、去离子水180份。
该城市污水处理的复合絮凝剂的制备方法，包括如下几个步骤：
(1)按比例称取高岭土粉末，加入焙烧炉中，加热至800℃，取出后，将煅烧后的高岭土粉末加入稀盐酸中，以180r/min的转速搅拌30min，备用；
(2)按比例称取羟乙基纤维素、次氯酸钠以及去离子水总质量的1/4，共同加入反应容器中，在30℃的温度条件下，以350r/min的转速搅拌30min，备用；
(3)按比例称取去离子水总质量的1/4和木质素磺酸盐，加入反应容器中，搅拌使其充分溶解，置于68℃的恒温水浴环境中，加入称取的过硫酸铵，反应5min，加入称取的丙烯酰胺，以350r/min的转速搅拌4h，备用；
(4)按比例称取聚合氯化铝、次亚磷酸钠和剩余的去离子水，并在70℃的条件下，与步骤(1)、(2)、(3)所得混合物，以750r/min的转速搅拌3h，即得。
该城市污水处理的复合絮凝剂的使用方法，城市污水处理的复合絮凝剂用于废水处理时，絮凝剂的投入量为200mL/L。
对比例1：
本对比例与实施例1之间的区别仅在于，未添加高岭土粉末。
对比例2：
本对比例与实施例1之间的区别仅在于，未对高岭土粉末进行煅烧处理。
对比例3：
本对比例与实施例1之间的区别仅在于，未添加稀盐酸。
对比例4：
本对比例与实施例1之间的区别仅在于，未添加羟乙基纤维素。
对比例5：
本对比例与实施例1之间的区别仅在于，未添加次氯酸钠。
对比例6：
本对比例与实施例1之间的区别仅在于，未添加木质素磺酸盐。
对比例7：
本对比例与实施例1之间的区别仅在于，未添加硫代硫酸铵。
对比例8：
本对比例与实施例1之间的区别仅在于，未添加丙烯酰胺。
性能检测：
将上述实施例1-3、对比例1-8所得城市污水处理的复合絮凝剂进行性能测试，测得对Cu2+，Cd2+，Cr3+三种重金属离子的吸附率，结果参见表1。
表1实施例1-3、对比例1-8所得城市污水处理的复合絮凝剂的絮凝效果
组别 Cu<sup>2+</sup>的吸附率/％ Cd<sup>2+</sup>的吸附率/％ Cr<sup>2+</sup>的吸附率/％
实施例1 99.1 98.8 99.0
实施例2 98.7 98.6 98.8
实施例3 98.5 98.7 98.6
对比例1 85.6 85.3 85.0
对比例2 82.6 82.4 82.3
对比例3 84.1 84.4 84.2
对比例4 85.7 85.1 85.4
对比例5 85.8 85.3 85.5
对比例6 84.3 84.9 84.5
对比例7 86.7 85.6 85.7
对比例8 85.3 84.8 85.2
综上所述，将高岭土粉末加热至800℃，经过煅烧的高岭土粉末的结构发生变化，活性增强，浸入0.5-0.8mol/l的盐酸溶液中，使高岭土粉末的孔道通畅，吸附性能增强，以此提高了改性后的高岭土粉末对Cu2+，Cd2+，Cr3+三种重金属离子均具有良好的吸附作用，用于制备絮凝剂，有利于去除工业废水中的Cu2+，Cd2+，Cr3+等重金属离子。在次氯酸钠的作用下，羟乙基纤维素主链上的柔软侧链中的一OH被氧化生成羧基，使其在支链结构上具有与聚丙烯酸相似的官能团，具有良好的絮凝作用，同时羟乙基纤维素衍生物可生物降解，符合绿色环保的理念，不易引发二次污染。此外，氧化后的羟乙基纤维素衍生物的支链结构构成新型聚阴离子，用于制备絮凝剂，有利于增强絮凝剂对工业废水的絮凝效果。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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精神和范围。

Claims (7)

1.一种城市污水处理的复合絮凝剂，其特征在于，该复合絮凝剂的组成成分包括如下重量份数原料：高岭土粉末10-15份、羟乙基纤维素15-25份、次氯酸钠3-7份、木质素磺酸盐10-15份、催化剂0.5-1.5份、丙烯酰胺10-20份、聚合氯化铝7-13份、稳定剂0.5-1.5份、稀盐酸30-35份、去离子水150-180份。
2.根据权利要求1所述的城市污水处理的复合絮凝剂，其特征在于，该复合絮凝剂的组成成分包括如下重量份数原料：高岭土粉末12.5份、羟乙基纤维素20份、次氯酸钠5份、木质素磺酸盐12.5份、催化剂1份、丙烯酰胺15份、聚合氯化铝10份、稳定剂1份、稀盐酸32.5份、去离子水165份。
3.根据权利要求2所述的城市污水处理的复合絮凝剂，其特征在于，所述催化剂为过硫酸铵。
4.根据权利要求2所述的城市污水处理的复合絮凝剂，其特征在于，所述稳定剂为硫代硫酸铵、次亚磷酸钠或硫氢化钠中的一种。
5.根据权利要求1-4中的城市污水处理的复合絮凝剂，其特征在于，该复合絮凝剂的制备方法包括如下几个步骤：
(1)按比例称取高岭土粉末，加入焙烧炉中，加热至800℃，取出后，将煅烧后的高岭土粉末加入稀盐酸中，以150-180r/min的转速搅拌30min，备用；
(2)按比例称取羟乙基纤维素、次氯酸钠以及去离子水总质量的1/4，共同加入反应容器中，在30℃的温度条件下，以300-350r/min的转速搅拌30min，备用；
(3)按比例称取去离子水总质量的1/4和木质素磺酸盐，加入反应容器中，搅拌使其充分溶解，置于恒温水浴环境中，加入称取的催化剂，反应4-5min，加入称取的丙烯酰胺，以300-350r/min的转速搅拌4h，备用；
(4)按比例称取聚合氯化铝、稳定剂和剩余的去离子水，并在65-70℃的条件下，与步骤(1)、(2)、(3)所得混合物，以700-750r/min的转速搅拌2-3h，即得。
6.根据权利要求5所述的城市污水处理的复合絮凝剂，其特征在于，所述步骤(3)中恒温水浴温度为65-68℃。
7.一种权利要求1-6中任意一项所述的城市污水处理的复合絮凝剂的使用方法，其特征在于，所述城市污水处理的复合絮凝剂用于废水处理时，絮凝剂的投入量为190-200mL/L。
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