CN112978974A - 一种造纸污水处理剂及其制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种造纸污水处理剂，包括絮凝剂，所述絮凝剂按照重量份的组分为：聚合硫酸铁5‑10份、聚硅酸铁10‑15份、10‑15份壳聚糖、海藻酸钠20‑30份、熟石灰5‑10份、聚丙烯酰胺5‑10份，醋酸1‑2份，还包括助凝剂5‑10份，所述助凝剂包括活化硅酸、活化水玻璃、泡花碱中的一种或多种。本发明采用的絮凝剂，加入壳聚糖和海藻酸钠，对重金属离子有很强的吸附性能，尤其对Ag⁺、Cd²⁺有很好的去除率，利用海藻酸钠和壳聚糖共同处理重金属离子可以得到单独使用海藻酸钠和壳聚糖所不能得到的效果，它能使金属离子形成明显的沉淀，沉积于溶液的底部，便于进一步分层清理。

Description

一种造纸污水处理剂及其制备方法及应用

技术领域

本发明涉及一种污水处理剂技术领域，具体是一种造纸污水处理剂及其制备方法。

背景技术

造纸废水主要来自造纸工业生产中的制浆和抄纸两个生产过程，制浆是把植物原料中的纤维分离出来，制成浆料，再经漂白；抄纸是把浆料稀释、成型、压榨、烘干，制成纸张。虽然造纸废水在生产过程中也有回收、处理、再用，但仍有大量的废水排入水体，造成了水环境严重污染。造纸废水成分复杂，含有大量的木质素、半纤维素、糖类和其他溶出物(残碱、无机盐、挥发酸、氨氮等)，若未加处理就排入受纳水体，除消耗溶解氧、影响到水生生物的生存外，还使生物的生理生化，群落结果以及体内组织发生变化，且易受各种有害微生物的侵袭，使水生生物的生物数量、质量下降。

目前，处理造纸污水污染问题有物理、化学、生物等各种方法，但是物理方法多存在处理效果不佳，处理率不稳定问题；生物方法处理成本过高，不适宜推广使用；更多采用化学方法来处理污水，但是现有的污水处理剂，其试剂成分存在二次污染问题，对环境也会有一定的影响。目前常通过添加PAC和PAM以使PAC、PAM与污水发生絮凝、沉降来去除污水中的悬浮颗粒物，然而，处理效果不够理想，尤其对于污水中重金属离子的吸附效果不够理想，所处理的造纸污水还需一系列操作处理才能满足排放标准。

发明内容

本发明提供一种造纸污水处理剂，其具有更好的吸附作用，能过有效吸附造纸污水中的重金属离子，形成沉淀，从而使得造纸污水中的重金属离子浓度大大降低，满足排放标准。

本发明的另一个目的在于提供一种造纸污水处理工艺，在污水中加入絮凝剂和吸附剂，降低，合理科学的改性方法对粘性黄土及硅藻土进行改性处理，增强其吸附性，同时和具有较强吸附作用的絮凝剂组合使用，可有效吸附污水中的重金属及其他有害物质。

本发明的上述目的是通过如下方案予以实现的：

一种造纸污水处理剂，包括絮凝剂，所述絮凝剂按照重量份的组分为：聚合硫酸铁5-10份、聚硅酸铁10-15份、10-15份壳聚糖、海藻酸钠20-30份、熟石灰5-10份、聚丙烯酰胺5-10份，醋酸1-2份。

进一步地，所属污水处理剂制备方法包括如下步骤：

将壳聚糖用醋酸溶解后，得壳聚糖溶液，在壳聚糖溶液中加入海藻酸钠，得第一混合液；

将聚硅酸盐、聚合磷酸铁、熟石灰和聚丙烯酰胺为主要原料，在硫酸下进行水浴共混，得第二混合液体；

将第一混合液与第二混合液进行混合，在160℃-240℃条件下进行高温微波处理时间为2h-6h，之后进行烘干，研磨，过筛，即得絮凝剂。

优选地，所述絮凝剂照重量份的组分为：聚合硫酸铁8份、聚硅酸铁13份、12份壳聚糖、海藻酸钠28份、熟石灰6份、聚丙烯酰胺8份，醋酸2份。

进一步地，还包括助凝剂5-10份，所述助凝剂包括活化硅酸、活化水玻璃、泡花碱中的一种或多种。助凝剂的密度和重量、促使沉淀加速；在微凝絮间起粘结架桥作用，使凝絮粗大而有广阔表面，充分发挥吸附卷带作用以提高澄清效果。在废水的混凝处理中，单独使用混凝剂不能取得良好效果时，可使用助凝剂加强絮凝效果。

进一步地，还包括PH调节剂5-10份，所述PH调节剂为氢氧化钠，絮凝剂的作用需要一定的PH范围，添加PH调节剂，在进行沉淀时，需先用PH调节剂进行调节，将污水调至合适的PH值范围。

进一步地，还包括膨润土和硅藻土，膨润土与硅藻土的重量比为(3-4):1，添加膨润土,和膨润土，进行改性处理后，与絮凝剂协同作用，可更好起到对造纸污水重金属离子的吸附作用。

进一步地，还包括偶联剂，所述偶联剂是1，3-二环己基碳二亚胺、3-四甲基铵四氟硼酸盐中的任意一种或者两种组合。

一种污水处理工艺，采用权利要求1-5所述的造纸污水处理剂，其特征在于，具体步骤如下：

(1)将污水进行收集于污水处理池A中进行搅拌40-60min，搅拌后静置2h，加入PH调节剂，调整污水ph至3-5；

(2)称取一定量的膨润土与硅藻土，重量比为(3-4):1，将膨润土、硅藻土磨碎至60目，按一定的固液比加入体积分数Ψ＝5％的盐酸，在60℃进行水浴加热1.5h，再于室温下放置12-18小时，用布氏漏斗抽滤，用水洗至中性；

(3)将步骤(2)处理后的膨润土、硅藻土进行干燥和焙烧,在120℃下烘1～1.5h，干燥后再置于400℃马弗炉焙烧2h。

(4)然后向混合物1中加入8-10份偶联剂；充分混匀后得到改性混合土，备用；

(5)向污水处理池中加入絮凝剂和助凝剂，进行絮凝沉淀，时间为15-20min，所述的絮凝剂加入量为20-30g/m³，絮凝处理结束后进行固液分离；

本发明的有益效果为，本发明采用的絮凝剂，除传统有机和无机的复合式絮凝剂外，还含有壳聚糖和海藻酸钠，海藻酸钠与壳聚糖对重金属离子有很强的吸附性能。单独使用海藻酸钠或壳聚糖对Cu²⁺和Pb²⁺具有良好的去除效果，但形成的胶体悬浮于溶液中不便于进一步去除，但对Ag⁺、Cd²⁺没有很好的去除率。而利用海藻酸钠和壳聚糖共同处理重金属离子可以得到单独使用海藻酸钠和壳聚糖所不能得到的效果，它能使金属离子形成明显的沉淀，沉积于溶液的底部，便于进一步分层清理。

本发明采用的处理工艺中，还加入膨润土和硅藻土进行改性处理，得到改性混合土，先通过絮凝剂对污水的大颗粒、悬浮物等有害物质进行絮凝沉淀，然后进行固液分离，接着进行对污水进行改性混合土混合，将污水中的重金属及其他有害物质完全吸附排出，并对污水进行脱色，通过合理的规划阶段性净化处理，能有效杀灭污水中存在的重金属有害物质、杂质，使得净化后的水质更加优质，本发明污水处理效率高。

具体实施方式

实施例1：

一种造纸污水处理剂由如下重量份的原料组成，聚合硫酸铁8份、聚硅酸铁13份、12份壳聚糖、海藻酸钠28份、熟石灰6份、聚丙烯酰胺8份，醋酸2份，活化硅酸8份，其制备方法包括以下步骤：

(1)将8份壳聚糖溶解在2份醋酸水溶液中，得壳聚糖溶液，在壳聚糖溶液中加入28份海藻酸钠，得第一混合液。

(2)聚合硫酸铁8份、聚硅酸铁13份、熟石灰6份、聚丙烯酰胺8份中加入质量为该4种原料9倍的无水乙醇，在85℃下超声处理50min，超声功率为850w，得超声处理混合物；

(2)将第一混合液与第二混合液进行混合，在180℃条件下进行高温微波处理时间为2h-6h，之后进行烘干，研磨，过筛，即得絮凝剂。

改性混合土包括膨润土和硅藻土，膨润土与硅藻土的重量比为3:1，制备方法如下：

(1)按照一定比例称取膨润土和硅藻土，使两者重量比为3：1，将膨润土、硅藻土磨碎至60目，按一定的固液比加入体积分数Ψ＝5％的盐酸，在60℃进行水浴加热1.5h，再于室温下放置15小时，用布氏漏斗抽滤，用水洗至中性；

(2)将膨润土、硅藻土磨碎至60目，按一定的固液比加入体积分数Ψ＝5％的盐酸，在60℃进行水浴加热1.5h，再于室温下放置12小时，用布氏漏斗抽滤，用水洗至中性；

(3)将步骤(2)处理后的膨润土、硅藻土进行干燥和焙烧,在120℃下烘1.5h，干燥后再置于400℃马弗炉焙烧2h，得混合物。

(4)然后向混合物中加入其总量8.0％-10.0％偶联剂；充分混匀后得到改性混合土。

实施例2：

一种造纸污水处理剂由如下重量份的原料组成，聚合硫酸铁5份、聚硅酸铁10份、10份壳聚糖、海藻酸钠20份、熟石灰5份、聚丙烯酰胺5份，醋酸1份，活化硅酸5份，其制备方法包括以下步骤：

(1)将10份壳聚糖溶解在1份醋酸水溶液中，得壳聚糖溶液，在壳聚糖溶液中加入20份海藻酸钠，得第一混合液。

(2)聚合硫酸铁5份、聚硅酸铁10份、熟石灰5份、聚丙烯酰胺5份中加入质量为该4种原料9倍的无水乙醇，在85℃下超声处理50min，超声功率为850w，得超声处理混合物；

(3)将第一混合液与第二混合液进行混合，在180℃条件下进行高温微波处理时间为2h-6h，之后进行烘干，研磨，过筛，即得絮凝剂。

改性混合土包括膨润土和硅藻土，膨润土与硅藻土的重量比为4:1，制备方法如下：

(1)按照一定比例称取膨润土和硅藻土，使两者重量比为4：1，将膨润土、硅藻土磨碎至60目，按一定的固液比加入体积分数Ψ＝5％的盐酸，在60℃进行水浴加热1.5h，再于室温下放置15小时，用布氏漏斗抽滤，用水洗至中性；

(2)将膨润土、硅藻土磨碎至60目，按一定的固液比加入体积分数Ψ＝5％的盐酸，在60℃进行水浴加热1.5h，再于室温下放置12小时，用布氏漏斗抽滤，用水洗至中性；

(3)将步骤(2)处理后的膨润土、硅藻土进行干燥和焙烧,在120℃下烘1.5h，干燥后再置于400℃马弗炉焙烧2h，得混合物。

(4)然后向混合物中加入其总量8份1，3-二环己基碳二亚胺；充分混匀后得到改性混合土。

实施例3：

一种造纸污水处理剂由如下重量份的原料组成，聚合硫酸铁10份、聚硅酸铁15份、15份壳聚糖、海藻酸钠30份、熟石灰10份、聚丙烯酰胺10份，醋酸2份，活化水玻璃5份，其制备方法包括以下步骤：

(1)将15份壳聚糖溶解在2份醋酸水溶液中，得壳聚糖溶液，在壳聚糖溶液中加入30份海藻酸钠，得第一混合液。

(2)聚合硫酸铁10份、聚硅酸铁15份、熟石灰10份、聚丙烯酰胺10份中加入质量为该4种原料9倍的无水乙醇，在85℃下超声处理50min，超声功率为850w，得超声处理混合物；

(3)将第一混合液与第二混合液进行混合，在180℃条件下进行高温微波处理时间为2h-6h，之后进行烘干，研磨，过筛，即得絮凝剂。

改性混合土包括膨润土和硅藻土，膨润土与硅藻土的重量比为7:2，制备方法如下：

(1)按照一定比例称取膨润土和硅藻土，使两者重量比为7:2，将膨润土、硅藻土磨碎至60目，按一定的固液比加入体积分数Ψ＝5％的盐酸，在60℃进行水浴加热1.5h，再于室温下放置15小时，用布氏漏斗抽滤，用水洗至中性；

(2)将膨润土、硅藻土磨碎至60目，按一定的固液比加入体积分数Ψ＝5％的盐酸，在60℃进行水浴加热1.5h，再于室温下放置12小时，用布氏漏斗抽滤，用水洗至中性；

(3)将步骤(2)处理后的膨润土、硅藻土进行干燥和焙烧,在120℃下烘1.5h，干燥后再置于400℃马弗炉焙烧2h，得混合物。

(4)然后向混合物中加入其总量10份3-四甲基铵四氟硼酸盐；充分混匀后得到改性混合土。

实施例4：污水处理工艺

一种污水处理工艺，具体步骤如下：

(1)将污水进行收集于污水处理池A中进行搅拌50min，搅拌后静置2h，加入PH调节剂，调整污水ph至4；

(2)称取一定量的膨润土与硅藻土，重量比为3:1，将膨润土、硅藻土磨碎至60目，按一定的固液比加入体积分数Ψ＝5％的盐酸，在60℃进行水浴加热1.5h，再于室温下放置16小时，用布氏漏斗抽滤，用水洗至中性；

(3)将步骤(2)处理后的膨润土、硅藻土进行干燥和焙烧,在120℃下烘1.5h，干燥后再置于400℃马弗炉焙烧2h。

(4)然后向混合物1中加入1，3-二环己基碳二亚胺；充分混匀后得到改性混合土，备用；

(5)向污水处理池中加入实施例1制得的絮凝剂，进行絮凝沉淀，时间为15-20min，所述的絮凝剂加入量为30g/m³，絮凝处理结束后进行固液分离；

实施例5：污水重金属离子吸附对比实验

该实验絮凝剂样本分为4组，两组为实验组，两组为对照组，四组采用的污水处理剂如下：

第一组为实施例1制得的絮凝剂

第二组为实施例2制得得絮凝剂

第三组为对照组1，该组处理剂不含有壳聚糖，其余组分及制备方法与实施1相同

第四组为对照组2，该组处理剂不含有海藻酸钠，其余组分及制备方法与实施1相同

实验步骤如下：

(1)取600ML造纸废水作为实验污水，将其平均分为4组，每组150ml

(2)分别加入第一组到第四组的絮凝剂样本；

(3)静置10小时后，分别测量4组污水的铜离子、镉离子、铅离子、汞离子、银离子含量。

实验结果表格如下：

由以上实验结果可知，同时添加海藻酸钠和壳聚糖，能发挥其协同作用，对于镉离子和银离子的吸附沉淀有着特别的效果。带正电荷的壳聚糖和带负电荷的海藻酸互相沉淀，形成一个同时带羧酸和胺基基团的高分子网络，其结构特征类似EDTA，是一种具有很强螯合作用的高分子絮凝剂。当海藻酸钠和壳聚糖互相沉淀后，所吸附的银离子和镉离子也同时被分离出废水溶液。在处理造纸污水时，混合使用海藻酸钠和壳聚糖可以起到单独使用这二种高分子材料所不能达到的效果。

实施例6：污水脱色效果对比实验

该实验絮凝剂样本分为4组，两组为实验组，两组为对照组，四组采用的污水处理剂如下：

实验组1：采用实施例1制得得改性混合土和絮凝剂；

实验组2：采用实施例2制得得改性混合土和絮凝剂；

对照组1：采用实施例1制得的絮凝剂；

对照组2：采用实施例2制得的改性混合土。

实验步骤如下：

(1)另取750ML造纸废水作为实验污水，将其平均分为5组，分别为实验组1，实验组2，对照组1和对照组2，以及对照组3，每组150ml；

(2)向对照组1和实验组1中加入实施例1制备所得的絮凝剂，向对照组2和实验组2中加入按实施例2方法制得得改性混合土，对照组3不做任何处理

(3)再向实验组1中加入实施例1制备所得改性混合土，向实验组2中加入实施例2制的絮凝剂。

(4)在40℃下进行脱水反应30分钟；

(5)用PC2401型紫外可见分光光度计分别测定每一组废水的吸光度，根据吸光度来计算每组的脱色率。

脱色率的计算方法如下：

η＝(A0-A)/A0×100％式中:η为脱色率；A0为废水原液的吸光度值；A为脱色后废水吸光度值。

实验结果如下：

根据实验结果可知，改性混合土本身对于污水的脱水效果比单纯加入絮凝剂好，如在加入絮凝剂对污水进行沉淀后再加入改性混合土，污水的吸光度大大降低，脱色率较高。采用本发明的污水处理工艺，即在加入絮凝剂后再加入改性混合土，可达到很好的脱色效果。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (8)

1.一种造纸污水处理剂，包括絮凝剂，其特征在于，所述絮凝剂按照重量份计包括以下组分：聚合硫酸铁5-10份、聚硅酸铁10-15份、10-15份壳聚糖、海藻酸钠20-30份、熟石灰5-10份、聚丙烯酰胺5-10份，醋酸1-2份。

2.根据权利要求1所述的污水处理剂，其特征在于，所述絮凝剂按照重量份计包括以下组分：聚合硫酸铁8份、聚硅酸铁13份、12份壳聚糖、海藻酸钠28份、熟石灰6份、聚丙烯酰胺8份，醋酸2份。

3.根据权利要求1所述的污水处理剂，其特征在于，还包括助凝剂5-10份，所述助凝剂包括活化硅酸、活化水玻璃、泡花碱中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的造纸污水处理剂，其特征在于，其制备方法包括如下步骤：

(1)将壳聚糖用醋酸溶解后，得壳聚糖溶液，在壳聚糖溶液中加入海藻酸钠，得第一混合液；

(2)将聚硅酸盐、聚合磷酸铁、熟石灰和聚丙烯酰胺为主要原料，在硫酸下进行水浴共混，水浴温度为30℃-40℃，得第二混合液体；

(3)将第一混合液与第二混合液进行混合，在160℃-240℃条件下进行高温微波处理时间为2h-6h，之后进行烘干，研磨，过筛，即得絮凝剂。

5.根据权利要求1所述的污水处理剂，其特征在于，还包括PH调节剂5-10份，所述PH调节剂为氢氧化钠。

6.根据权利要求1所述的污水处理剂，其特征在于，还包括膨润土和硅藻土，膨润土与硅藻土的重量比为(3-4):1。

7.根据权利要求1所述的污水处理剂，其特征在于，还包括8-10份偶联剂，所述偶联剂是1，3-二环己基碳二亚胺、3-四甲基铵四氟硼酸盐中的任意一种或者两种组合。

8.一种污水处理工艺，采用权利要求1-7所述的造纸污水处理剂，其特征在于，具体步骤如下：

(1)将污水进行收集于污水处理池A中进行搅拌40-60min，搅拌后静置2h，加入PH调节剂，调整污水ph至3-5；

(2)称取一定量的膨润土与硅藻土，重量比为(3-4):1，将膨润土、硅藻土磨碎至60目，按一定的固液比加入体积分数Ψ＝5％的盐酸，在60℃进行水浴加热1.5h，再于室温下放置12-18小时，用布氏漏斗抽滤，用水洗至中性；

(3)将步骤(2)处理后的膨润土、硅藻土进行干燥和焙烧,在120℃下烘1～1.5h，干燥后再置于400℃马弗炉焙烧2h；

(4)然后向混合物1中加入8-10份偶联剂；充分混匀后得到改性混合土，备用；

(5)向污水处理池中加入絮凝剂和助凝剂，进行絮凝沉淀，时间为15-20min，所述的絮凝剂加入量为20-30g/m3，絮凝处理结束后进行固液分离。