CN112194213B - 污水处理剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种污水处理剂及其制备方法。污水处理剂的制备方法包括以下步骤：采用二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺、乙二胺四乙酸、聚乙二醇、脂肪胺、羟丙基甲基纤维素钠、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、氧化锌和膨润土和水获得改性聚丙烯酰胺；采用二氧化钛、氧化锗、氧化硼、氧化镓获得改性玻璃纤维；将改性聚丙烯酰胺、改性玻璃纤维、硅藻土、羟甲基丙烯酰胺、甲氧基苯甲酸甲酯、甘油硬脂酸脂、辅助添加剂在70℃‑80℃的温度条件和30MP至40MPa的压力条件下混合30min‑40min，卸压冷却，获得污水处理剂。通过本发明获得的污水处理剂能够对生活污水或工业污水进行高效地处理，并去除其中的有机污染物和有害微生物。

Description

污水处理剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及污水处理的技术领域，特别涉及一种污水处理剂及其制备方法。

背景技术

随着我国人民生活水平的日益提高，以及城市化进程的迅猛加快，各种废水如工业废水和生活污水产生量的增长速度惊人，数量巨大。据不完全统计，我国每年产生的高重金属含量工业废水便达数亿吨，这些工业废水中的有机物污染物和重金属，如酚类、染料、镉、铬、汞等常含有剧毒，因此，使得所处区域的水体环境严重污染，对局部环境造成了破坏与威胁。生活污水虽然重金属含量小，但当其排放到河流、湖泊中时，常会使得藻类滋生、水体富营养化、发臭，并严重污染了水源，这都严重威胁着城市居民的生活质量和健康，限制了城市自身的绿色发展。因此，提供一种能够对工业污水和生活污水进行有效处理的污水处理剂，是十分必要的。

聚丙烯酰胺污水处理剂是一种应用广泛、性能优异的污水处理剂，比如，公开号为CN104261494B的专利文献公开了一种聚丙烯酰胺污水处理剂及其制备方法，该污水处理剂以重量组分计包括：聚合氯化铝30-40份，聚丙烯酰胺15-25份，石英砂3-8份，硅藻土1-5份，二甲基二烯丙基氯化铵3-6份，丙烯酰胺5-10份，脂肪胺0.5-2份，聚乙二醇2000 0.5-1份，聚山梨酯0.8-1.5份，EDTA0.1-0.5份，羟丙基甲基纤维素钠1-5份，去离子水60-70份；制备方法为将二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺、EDTA、聚乙二醇2000、聚山梨酯和去离子水10-20份加入反应釜中搅拌均匀，在氮气保护下加入脂肪胺，升温反应得到中间物一；将剩余组分混合得到中间物二，最后将中间物一与中间物二混合即得。该现有技术提供的污水处理剂处理污水后可以使得水体中COD值降至75mg/L以下，SS值降至63mg/L以下，色度值降至6倍以下。尽管聚丙烯酰胺能够改善污水的COD值、SS值和色度值，但其对污水中有害有机物和微生物的处理效果不够理想。

利用光催化技术能够提高聚丙烯酰胺对污水中有害有机物和微生物的处理效果。具体而言，利用半导体光催化技术是最近三十年发展起来的一项新兴技术，广泛应用在工业废水处理领域。在众多的半导体催化剂中，二氧化钛颗粒具有很高的光催化性能。随着对二氧化钛多相光催化技术研究的不断深入，其在废水处理中的应用日益增多。染料、有机卤化物、农药、油类、腐殖酸等都能有效地进行光催化反应，达到脱色、去毒、矿化为无机小分子的目的。近年来，本领域技术人员已开始利用各种不同的方法如：微乳液法、溶剂热法、沉淀法、溶胶凝胶法、水热法等制备出了具有二氧化钛。

处理工业废水中有机物的早期研究主要是用悬浮状态的二氧化钛，但是悬浮相二氧化钛光催化剂难以分离回收，容易造成流失浪费，因而难以满足实际应用的需要。因此，选择二氧化钛光催化剂的良好载体，是提高二氧化钛的污水性能和效率的重要环节。

在众多载体中，玻璃纤维材料具有绝缘性好、耐热性强、弹性模量大、塑性形变小、机械强度高、价廉易得等优点。其独特的纤维状结构使其成为理想的负载光催化剂的载体。比如，公开号为CN104722291B的专利文献公开了一种将另一种光催化材料纳米氧化锌，负载于玻璃纤维复合材料的方法，其包括如下步骤：取柠檬酸三铵加入水中；称取乙酸锌，加入上述溶液中；向溶液中滴加无水乙醇，无水乙醇与水质量比为1.6:20，制得溶胶；在玻璃纤维布的一面上涂覆溶胶，放入恒温干燥箱中；然后涂覆另一面干燥；在玻璃纤维布的两面上涂覆溶胶，然后放入箱式电阻炉中反应；取出玻璃纤维布，洗涤；在玻璃纤维布的两面上涂覆溶胶干燥；放入箱式电阻炉反应，玻璃纤维上生成纳米氧化锌；制得纳米氧化锌玻璃纤维复合材料。该发明将纳米氧化锌负载与玻璃纤维上，获得玻璃纤维复合材料，其能够快速降低污水浊度，有效去除污水中的难降解物质。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题的至少之一。

为此，本发明的第一目的在于提供一种污水处理剂的方法。

本发明的第二目的在于提供一种污水处理剂。

为实现本发明的第一目的，本发明实施例提供了一种污水处理剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺、乙二胺四乙酸、聚乙二醇、脂肪胺、羟丙基甲基纤维素钠和水加入反应釜，在40℃-50℃的温度条件下混合搅拌2小时-4小时，获得第一混合物；

步骤2，将聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、氧化锌、膨润土和水，在40℃-50℃的温度条件下混合搅拌0.5小时-1小时，获得第二混合物；

步骤3，将通过步骤1获得的所述第一混合物和通过步骤2获得的所述第二混合物混合搅拌均匀，获得改性聚丙烯酰胺；

步骤4，将焦磷酸钠、二氧化钛、氯化钙、壳聚糖和水，在60℃至70℃的温度条件下混合搅拌0.5小时-1小时，获得第三混合物；

步骤5，在30KV至40KV的静电场作用下，向通过步骤4获得的所述第三混合物中滴加磷酸氢二钾并搅拌，对获得的沉淀物进行过滤、洗涤和烘干，获得第四混合物，其中，按钙/磷为1：1.2的摩尔比，根据所述步骤4中所述氯化钙的添加量，确定所述磷酸氢二钾的滴加量；

步骤6，将通过步骤5获得的所述第四混合物、氧化锗、氧化硼、氧化镓混合均匀后加热至在700℃至750℃的温度条件下保温1小时-1.5小时后冷却，获得玻璃体；

步骤7，在320℃至350℃的温度条件下，将通过步骤6获得的所述玻璃体拉制成直径1mm-20mm的改性玻璃纤维；

步骤8，将通过步骤3获得的所述改性聚丙烯酰胺、通过步骤7获得的所述改性玻璃纤维、硅藻土、羟甲基丙烯酰胺、甲氧基苯甲酸甲酯、甘油硬脂酸脂、辅助添加剂在70℃-80℃的温度条件和30MP-40MPa的压力条件下混合30min-40min，卸压冷却，获得所述污水处理剂。

进一步的，所述步骤1中各原料的组分为：二甲基二烯丙基氯化铵，8质量份-10质量份；丙烯酰胺，8质量份-12质量份；乙二胺四乙酸，0.6质量份-1质量份；聚乙二醇，0.4质量份-1.2质量份；脂肪胺，1质量份-2质量份；羟丙基甲基纤维素钠，2质量份-6质量份；水，20质量份。

进一步的，所述步骤2中各原料的组分为：聚合氯化铝，24质量份-32质量份；聚丙烯酰胺，18质量份-24质量份；氧化锌，2质量份-6质量份；膨润土，2质量份-6质量份；水，50质量份。

进一步的，所述步骤4中各原料的组分为：焦磷酸钠，1质量份-2质量份；二氧化钛，6质量份-10质量份；氯化钙，8质量份-12质量份；壳聚糖，8质量份-12质量份；水，80质量份。

进一步的，所述步骤6中各原料的组分为：第四混合物，6质量份-10质量份；氧化锗，20质量份-30质量份；氧化硼，25质量份-35质量份；氧化镓，25质量份-35质量份。

进一步的，所述步骤8中各原料的组分为：改性聚丙烯酰胺，55质量份-60质量份；改性玻璃纤维，8质量份-12质量份；硅藻土，8质量份-12质量份；羟甲基丙烯酰胺，6质量份-8质量份；甲氧基苯甲酸甲酯，6质量份-8质量份；甘油硬脂酸脂，4质量份-6质量份；辅助添加剂，4质量份-6质量份。

进一步的，所述步骤8中所述辅助添加剂的组分为：三甲铵乙酸盐，1质量份-1.5质量份；过硫酸钾，1质量份-1.5质量份；羟丙基淀粉磷酸钠，0.5质量份-0.6质量份；聚二噻唑，0.5质量份-0.6质量份；聚乙烯基咪唑，0.5质量份-0.8质量份；月桂醇聚醚硫酸酯钠，0.5质量份-1质量份。

为实现本发明的第二目的，本发明实施例提供了一种污水处理剂，本发明实施例提供的污水处理剂采用如本发明任一实施例的污水处理剂制备方法获得。

本发明的有益效果为：本发明的目的在于提供一种能够对生活污水或工业污水进行高效地处理的聚丙烯酰胺污水处理剂。其中，聚丙烯酰胺污水处理剂中添加有二氧化钛光催化材料。二氧化钛光催化材料用于对污水中的有害有机物和微生物进行分解降解。本发明以玻璃纤维作为二氧化钛光催化材料的载体。将氧化钛光催化材料负载与玻璃纤维。区别于将二氧化钛涂覆于玻璃纤维之上后进行烧结或热处理的现有技术，本发明将二氧化钛与制造玻璃纤维的原料一起进行混合，并采用包括二氧化钛的玻璃粉原料制备玻璃体，并拉丝获得玻璃纤维，以避免二氧化钛光催化材料流失浪费，提高其回收效率，提高其催化性能。具体而言，本发明在步骤5中按钙/磷为1：1.2的摩尔比向通过步骤4获得的第三混合物中滴加磷酸氢二钾并搅拌。磷酸氢二钾和部分的氯化钙反应生成羟基磷灰石。壳聚糖和剩余的氯化钙反应生成微球结构。由于氯化钙在静电电压的作用下分别与两种原料同步进行反应，因此步骤5获得了均匀而稳定并具有疏松多孔结构的第四混合物，第四混合物为负载有二氧化钛的壳聚糖微球和羟基磷灰石混合物，其具有比表面积高和孔隙多的特点。进而，本发明通过步骤6将第四混合物与氧化锗、氧化硼、氧化镓混合，制备玻璃体并进而制备玻璃纤维。二氧化钛为无机氧化物，其涂覆施加在其他载体上的分散性能不佳。本发明将负载有二氧化钛的疏松多孔的第四混合物与制造玻璃纤维的原料一起进行混合，制备玻璃体，并拉丝获得玻璃纤维。上述加工工艺二氧化钛在玻璃纤维的表面团聚，增加二氧化钛与有害有机生物或微生物的接触面积和接触效率，从而提高污水处理剂的处理效果。本发明选择氧化锗、氧化硼、氧化镓作为玻璃纤维的原料，氧化锗、氧化硼、氧化镓的熔融温度和软化温度低，因此本发明在制备玻璃纤维时不需要很高的加热温度，并由此使得第四混合物的疏松多孔结构能够完整保存，不会受到高温破坏。由此，本发明通过低温烧结和低温拉丝获得玻璃纤维，使得附着沉积有二氧化钛的多孔微球结构在玻璃材料中完好保存，保证二氧化钛与有机物或微生物的接触面积。本发明可避免二氧化钛在聚丙烯酰胺污水处理剂中流失浪费，提高聚丙烯酰胺污水处理剂的性能。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例1

本实施例提供了一种污水处理剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将80克二甲基二烯丙基氯化铵、80克丙烯酰胺、6克乙二胺四乙酸、4克聚乙二醇、10克脂肪胺、20克羟丙基甲基纤维素钠和20克水加入反应釜，在40℃的温度条件下混合搅拌4小时，获得第一混合物；

步骤2，将240克聚合氯化铝、180克聚丙烯酰胺、20克氧化锌、20克膨润土和50克水，在40℃的温度条件下混合搅拌1小时，获得第二混合物；

步骤3，将通过步骤1获得的所述第一混合物和通过步骤2获得的所述第二混合物混合搅拌均匀，获得改性聚丙烯酰胺；

步骤4，将10克焦磷酸钠、60克二氧化钛、80克氯化钙、80克壳聚糖和800克水，在60℃的温度条件下混合搅拌1小时，获得第三混合物；

步骤5，在30KV的静电场作用下，按钙/磷为1：1.2的摩尔比，向通过步骤4获得的所述第三混合物中滴加磷酸氢二钾并搅拌，对获得的沉淀物进行过滤、洗涤和烘干，获得第四混合物；

步骤6，按第四混合物：氧化锗：氧化硼：氧化镓=6：20：25：25的质量比，将通过步骤5获得的所述第四混合物、氧化锗、氧化硼、氧化镓混合均匀后加热至在700℃温度条件下保温1.5小时后冷却，获得玻璃体；

步骤7，在320℃至350℃的温度条件下，将通过步骤6获得的所述玻璃体拉制成直径1mm-20mm的改性玻璃纤维；

步骤8，按改性聚丙烯酰胺：改性玻璃纤维：硅藻土：羟甲基丙烯酰胺：甲氧基苯甲酸甲酯：甘油硬脂酸脂：三甲铵乙酸盐：过硫酸钾：羟丙基淀粉磷酸钠：聚二噻唑：聚乙烯基咪唑：月桂醇聚醚硫酸酯钠=55：8：8：6：6：4：1：1：0.5：0.5：0.5：0.5的质量比，将通过步骤3获得的所述改性聚丙烯酰胺、通过步骤7获得的所述改性玻璃纤维、硅藻土、羟甲基丙烯酰胺、甲氧基苯甲酸甲酯、甘油硬脂酸脂、三甲铵乙酸盐、过硫酸钾、羟丙基淀粉磷酸钠、聚二噻唑、聚乙烯基咪唑、月桂醇聚醚硫酸酯钠在70℃的温度条件和30MP的压力条件下混合40min，卸压冷却，获得所述污水处理剂。

实施例2

本实施例提供了一种污水处理剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将100克二甲基二烯丙基氯化铵、120克丙烯酰胺、10克乙二胺四乙酸、12克聚乙二醇、20克脂肪胺、60克羟丙基甲基纤维素钠和20克水加入反应釜，在50℃的温度条件下混合搅拌2小时，获得第一混合物；

步骤2，将320克聚合氯化铝、240克聚丙烯酰胺、60克氧化锌、60克膨润土和50克水，在50℃的温度条件下混合搅拌0.5小时，获得第二混合物；

步骤3，将通过步骤1获得的所述第一混合物和通过步骤2获得的所述第二混合物混合搅拌均匀，获得改性聚丙烯酰胺；

步骤4，将20克焦磷酸钠、100克二氧化钛、120克氯化钙、120克壳聚糖和800克水，在70℃的温度条件下混合搅拌0.5小时，获得第三混合物；

步骤5，在40KV的静电场作用下，按钙/磷为1：1.2的摩尔比，向通过步骤4获得的所述第三混合物中滴加磷酸氢二钾并搅拌，对获得的沉淀物进行过滤、洗涤和烘干，获得第四混合物；

步骤6，按第四混合物：氧化锗：氧化硼：氧化镓=10：30：35：35的质量比，将通过步骤5获得的所述第四混合物、氧化锗、氧化硼、氧化镓混合均匀后加热至在750℃温度条件下保温1小时后冷却，获得玻璃体；

步骤7，在320℃至350℃的温度条件下，将通过步骤6获得的所述玻璃体拉制成直径1mm-20mm的改性玻璃纤维；

步骤8，按改性聚丙烯酰胺：改性玻璃纤维：硅藻土：羟甲基丙烯酰胺：甲氧基苯甲酸甲酯：甘油硬脂酸脂：三甲铵乙酸盐：过硫酸钾：羟丙基淀粉磷酸钠：聚二噻唑：聚乙烯基咪唑：月桂醇聚醚硫酸酯钠=60：12：12：8：8：6：1.5：1.5：0.6：0.6：0.8：1的质量比，将通过步骤3获得的所述改性聚丙烯酰胺、通过步骤7获得的所述改性玻璃纤维、硅藻土、羟甲基丙烯酰胺、甲氧基苯甲酸甲酯、甘油硬脂酸脂、三甲铵乙酸盐、过硫酸钾、羟丙基淀粉磷酸钠、聚二噻唑、聚乙烯基咪唑、月桂醇聚醚硫酸酯钠在780℃的温度条件和40MP的压力条件下混合30min，卸压冷却，获得所述污水处理剂。

性能测试

配制30mg/l的pH为 7的亚甲基蓝溶液，将通过实施例1和实施例2获得的污水处理剂分别放入两份亚甲基蓝溶液中，制备样品1和样品2，采用500W的氙灯照射2小时后，滤除污水处理剂，并检测亚甲基蓝溶液的浓度。样品1的亚甲基蓝溶液的浓度为12mg/l，样品2的亚甲基蓝溶液的浓度为15mg/l。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种污水处理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺、乙二胺四乙酸、聚乙二醇、脂肪胺、羟丙基甲基纤维素钠和水加入反应釜，在40℃-50℃的温度条件下混合搅拌2小时-4小时，获得第一混合物；

步骤2，将聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、氧化锌、膨润土和水，在40℃-50℃的温度条件下混合搅拌0.5小时-1小时，获得第二混合物；

步骤3，将通过步骤1获得的所述第一混合物和通过步骤2获得的所述第二混合物混合搅拌均匀，获得改性聚丙烯酰胺；

步骤4，将焦磷酸钠、二氧化钛、氯化钙、壳聚糖和水，在60℃至70℃的温度条件下混合搅拌0.5小时-1小时，获得第三混合物；

步骤5，在30kV 至40kV 的静电场作用下，向通过步骤4获得的所述第三混合物中滴加磷酸氢二钾并搅拌，对获得的沉淀物进行过滤、洗涤和烘干，获得第四混合物，其中，按钙/磷为1：1.2的摩尔比，根据所述步骤4中所述氯化钙的添加量，确定所述磷酸氢二钾的滴加量；

步骤6，将通过步骤5获得的所述第四混合物、氧化锗、氧化硼、氧化镓混合均匀后加热至在700℃至750℃的温度条件下保温1小时-1.5小时后冷却，获得玻璃体；

步骤7，在320℃至350℃的温度条件下，将通过步骤6获得的所述玻璃体拉制成直径1mm-20mm的改性玻璃纤维；

步骤8，将通过步骤3获得的所述改性聚丙烯酰胺、通过步骤7获得的所述改性玻璃纤维、硅藻土、羟甲基丙烯酰胺、甲氧基苯甲酸甲酯、甘油硬脂酸脂、辅助添加剂在70℃-80℃的温度条件和30MPa -40MPa的压力条件下混合30min-40min，卸压冷却，获得所述污水处理剂；

所述步骤6中各原料的组分为：

第四混合物，6质量份-10质量份；

氧化锗，20质量份-30质量份；

氧化硼，25质量份-35质量份；

氧化镓，25质量份-35质量份；

所述步骤4中各原料的组分为：

焦磷酸钠，1质量份-2质量份；

二氧化钛，6质量份-10质量份；

氯化钙，8质量份-12质量份；

壳聚糖，8质量份-12质量份；

水，80质量份。

2.根据权利要求1所述的污水处理剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中各原料的组分为：

二甲基二烯丙基氯化铵，8质量份-10质量份；

丙烯酰胺，8质量份-12质量份；

乙二胺四乙酸，0.6质量份-1质量份；

聚乙二醇，0.4质量份-1.2质量份；

脂肪胺，1质量份-2质量份；

羟丙基甲基纤维素钠，2质量份-6质量份；

水，20质量份。

3.根据权利要求1所述的污水处理剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中各原料的组分为：

聚合氯化铝，24质量份-32质量份；

聚丙烯酰胺，18质量份-24质量份；

氧化锌，2质量份-6质量份；

膨润土，2质量份-6质量份；

水，50质量份。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的污水处理剂的制备方法，其特征在于，所述步骤8中各原料的组分为：

改性聚丙烯酰胺，55质量份-60质量份；

改性玻璃纤维，8质量份-12质量份；

硅藻土，8质量份-12质量份；

羟甲基丙烯酰胺，6质量份-8质量份；

甲氧基苯甲酸甲酯，6质量份-8质量份；

甘油硬脂酸脂，4质量份-6质量份；

辅助添加剂，4质量份-6质量份。

5.根据权利要求4所述的污水处理剂的制备方法，其特征在于，所述步骤8中所述辅助添加剂的组分为：

三甲铵乙酸盐，1质量份-1.5质量份；

过硫酸钾，1质量份-1.5质量份；

羟丙基淀粉磷酸钠，0.5质量份-0.6质量份；

聚二噻唑，0.5质量份-0.6质量份；

聚乙烯基咪唑，0.5质量份-0.8质量份；

月桂醇聚醚硫酸酯钠，0.5质量份-1质量份。

6.一种污水处理剂，其特征在于，所述污水处理剂采用如权利要求1至5中任一项所述的制备方法获得。