CN113149168B - 一种水处理组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种水处理组合物及其制备方法。所述水处理组合物包括如下组分：活性碳酸钙、硫酸铝、硫酸镁、聚丙烯酰胺、聚合硫酸铁、硝酸铁、硝酸镍、硫酸锌、改性膨润土、改性凹凸棒土、十二烷基苯磺酸钠和玉米淀粉。本发明具有絮凝效果好、成本低、浊度低、应用范围广、资源利用度高的优点。

Description

一种水处理组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种水处理组合物及其制备方法。

背景技术

造纸厂排出的造纸废水，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。这两项工艺都排出大量废水，洗浆时排出废水呈黑褐色，称为黑水，黑水中污染物浓度很高，含有大量纤维、无机盐和色素。漂白工序排出的废水也含有大量的酸碱物质。抄纸机排出的废水，称为白水，其中含有大量纤维和在生产过程中添加的填料和胶料。这些物质以悬浮状态存在。

目前造纸厂的污水治理的方法有沉降法、生物分解法、电解法等。沉降法的效果较差；生物分解法难以控制，且设备装置庞大，运行费用高，占地面积大；而电解法费用过高，效果也有待进一步提高。

沉降法中一般在该造纸废水中添加硫酸铝或聚合氯化铝等无机絮凝剂，使悬浮物质凝聚而进行造纸废水处理。

然而，造纸废水的处理中使用的硫酸铝等无机絮凝剂，由于悬浮物质的凝聚能力低，故必须增加无机絮凝剂的添加量，此外由于残留微细的悬浮物质，故难使浊度降到使凝聚处理后的处理水可在造纸工序中循环利用的程度。

另外，使用聚合氯化铝等含氯无机絮凝剂，由于凝聚的沉淀物中的氯浓度增高，故存在该沉淀物的处理、废弃变得困难的问题。聚氯化铝价格较高，污水处理成本较高，且处理效果不理想，仍达不到排放要求。

还有的采用聚合铁盐、碱性物料、聚丙烯酰胺等为主要原料按照一定比例加到造纸废水中，通过破解黑液的粘度及分子结构，使造纸黑液中的木质素、半纤维素、二氧化硅等成分进行降解、沉析，水渣分离。此法能去除上层水中的大部分COD，但沉渣不能综合利用。

中国专利申请CN201310006065.2提供了一种利用活性硅酸钙制备废水处理剂和造纸废水的处理方法。所述废水处理剂，重量组成中包括活性硅酸钙60-98份，无机絮凝剂0.5-40份和有机高分子絮凝剂0.01-0.5份；将各组分在复配改性器中进行混配复合即成为所述废水处理剂。所述造纸废水处理方法包括按待处理废水重量的0.2-2％将处理剂加入造纸废水中，对废水维持搅拌5-30min进行吸附处理，然后停止搅拌并静置5-30min，对处理后的废水实施固液分离，分离出的水可以作为制浆和抄造用水，分离出的固体物经净化处理后可用做纸板填料。该发明拓宽了活性硅酸钙的应用范畴，实现资源综合利用，降低了废水处理设施投资和运行成本。但是，该废水处理剂用于处理成分复杂以及浓度较高的废水效果不太理想，而且处理大批量的废水比较困难。

中国专利申请CN201410481614.6提供了一种造纸污水处理剂，其由以下组分组成：聚合硫酸铁、硫酸锌、醋酸钠、聚合氯化铝、聚乙烯亚胺、二氧化硅、十二烷基苯磺酸钠、硅藻土，该处理剂能够大大降低污水中的COD、BOD和SS等这些指标，尤其是对于COD的降低效果明显，而且造价较低，实用方便，仅仅添加到污水搅拌即可，提高了水质、保护了环境。但是该专利申请的造纸污水处理剂处理污水的效果有待进一步提高，且用于处理成分复杂以及浓度较高的废水效果不太理想。

因此，利用开发一种能解决上述技术问题的水处理组合物及其制备方法是非常必要的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种絮凝效果好、成本低、浊度低、应用范围广、资源利用度高的水处理组合物及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种水处理组合物，包括如下组分：活性碳酸钙、硫酸铝、硫酸镁、聚丙烯酰胺、聚合硫酸铁、硝酸铁、硝酸镍、硫酸锌、改性膨润土、改性凹凸棒土、十二烷基苯磺酸钠和玉米淀粉。

优选地，所述水处理组合物，按照重量份数计，包括如下组分：活性碳酸钙3-8份、硫酸铝8-14份、硫酸镁6-12份、聚丙烯酰胺5-10份、聚合硫酸铁10-20份、硝酸铁13-20份、硝酸镍2-6份、硫酸锌1-3份、改性膨润土16-25份、改性凹凸棒土15-30份、十二烷基苯磺酸钠2-10份和玉米淀粉10-15份。

优选地，所述改性凹凸棒土的制备工艺包括如下步骤：凹凸棒土与甲酸溶液混合，超声，过滤，将滤渣加入改性剂A溶液，再加入丙烯酰胺，过滤，水洗至中性，干燥，即得。

更优选地，所述改性剂A占凹凸棒土质量的1-3％。

更优选地，所述改性剂A为十二烷基二甲基苄基氯化铵和壳聚糖的混合物，两者质量比为2-4:1。

更优选地，所述丙烯酰胺占凹凸棒土质量的0.5-2％。

更优选地，所述改性凹凸棒土的制备工艺包括如下步骤：凹凸棒土与10-15倍量的3-8mol/L甲酸溶液混合，超声0.5-1h，过滤，将滤渣加入5-10倍量的改性剂A溶液，反应1-2h，再加入丙烯酰胺，反应1-2h，过滤，水洗至中性，干燥，即得。

更优选地，所述改性凹凸棒土的制备工艺包括如下步骤：凹凸棒土与10-15倍量的3-8mol/L甲酸溶液混合，超声0.5-1h，过滤，将滤渣加入5-10倍量的改性剂A溶液，所述改性剂A占凹凸棒土质量的1-3％，所述改性剂A为十二烷基二甲基苄基氯化铵和壳聚糖的混合物，两者质量比为2-4:1，反应1-2h，再加入丙烯酰胺(占凹凸棒土质量的0.5-2％)，反应1-2h，过滤，水洗至中性，干燥，即得。

优选地，所述改性膨润土的制备工艺包括如下步骤：将膨润土加入盐酸溶液中，搅拌，过滤，水洗至中性，加入改性剂B溶液，搅拌，过滤，干燥，煅烧，即得。

更优选地，所述改性膨润土的制备工艺包括如下步骤：将膨润土加入10-20倍量的5-10％盐酸溶液中，在50-65℃下搅拌1-2h，过滤，水洗至中性，加入5-10倍量的改性剂B溶液，在50-65℃下搅拌0.5-2h，过滤，干燥，在300-400℃煅烧0.5-1h，即得。

更优选地，所述改性剂B为聚丙烯酰胺与十八烷基三甲基氯化铵的混合物，两者质量比为1.3-2.5:1。

更优选地，所述改性膨润土的制备工艺包括如下步骤：将膨润土加入10-20倍量的5-10％盐酸溶液中，在50-65℃下搅拌1-2h，过滤，水洗至中性，加入5-10倍量的改性剂B溶液，在50-65℃下搅拌0.5-2h，过滤，干燥，在300-400℃煅烧0.5-1h，即得。所述改性剂B为聚丙烯酰胺与十八烷基三甲基氯化铵的混合物，两者质量比为1.3-2.5:1。

本发明还涉及上述的水处理组合物的制备方法，包括如下步骤：

(1)将硫酸铝和硫酸镁粉碎，加入活性碳酸钙和聚丙烯酰胺，得到混合物A；

(2)将改性膨润土、改性凹凸棒土粉碎，加入十二烷基苯磺酸钠和玉米淀粉，得到混合物B；

(3)依次将聚合硫酸铁、硝酸铁、硝酸镍、硫酸锌、混合物A和混合物B混合，即得。

优选地，步骤(1)中硫酸铝和硫酸镁粉碎至80-120目。

优选地，步骤(2)中改性膨润土、改性凹凸棒土粉碎至80-120目。

本发明的有益效果是：

本发明中硫酸铝和硫酸镁为无机絮凝剂，聚丙烯酰胺为有机絮凝剂，将活性碳酸钙、无机絮凝剂和有机絮凝剂复配使用，协同作用，避免了无机絮凝剂存在的絮体小不易沉降的问题，絮凝效果显著提高。除此之外，本发明还添加了聚合硫酸铁，避免了单一种类絮凝剂的不足，在提高絮凝效果的同时，降低了生产成本。

本发明分别对膨润土和凹凸棒土进行了改性，通过优化改性剂的组成，延长了吸附时间，增大了吸附量，提高了对废水中多类杂质的吸附效果。改性膨润土、改性凹凸棒土、十二烷基苯磺酸钠和玉米淀粉四者协同作用，吸附效果显著提高。

本发明的原料来源广，成本低，适合工业化生产。

本发明水处理组合物的制备工艺简单，通过优化原料的混合顺序，有利于各组分充分发挥协同作用，水处理效果显著提高。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

本发明各实施例和对比例中的活性碳酸钙购自宣城市庆源化工有限责任公司，货号003。聚丙烯酰胺购自江苏富淼科技股份有限公司，产品号码01-C 798。聚合硫酸铁购自河北联程环保科技有限公司，货号：LCJT-80。玉米淀粉购自苏州鼎昊化工科技有限责任公司，货号：dh-035。壳聚糖购自郑州跃高化工产品有限公司，货号052。

实施例1

一种水处理组合物，按照重量份数计，包括如下组分：活性碳酸钙3份、硫酸铝8份、硫酸镁6份、聚丙烯酰胺5份、聚合硫酸铁10份、硝酸铁13份、硝酸镍2份、硫酸锌1份、改性膨润土16份、改性凹凸棒土15份、十二烷基苯磺酸钠2份和玉米淀粉10份。

所述改性凹凸棒土的制备工艺包括如下步骤：凹凸棒土与10倍量的3mol/L甲酸溶液混合，超声0.5h，过滤，将滤渣加入5倍量的改性剂A溶液，所述改性剂A占凹凸棒土质量的1％，所述改性剂A为十二烷基二甲基苄基氯化铵和壳聚糖的混合物，两者质量比为2:1，反应1h，再加入丙烯酰胺(占凹凸棒土质量的0.5％)，反应1h，过滤，水洗至中性，干燥，即得。

所述改性膨润土的制备工艺包括如下步骤：将膨润土加入10倍量的5％盐酸溶液中，在50℃下搅拌1h，过滤，水洗至中性，加入5倍量的改性剂B溶液，在50℃下搅拌0.5h，过滤，干燥，在300℃煅烧0.5h，即得。所述改性剂B为聚丙烯酰胺与十八烷基三甲基氯化铵的混合物，两者质量比为1.3:1。

上述水处理组合物的制备方法，包括如下步骤：

(1)将硫酸铝和硫酸镁粉碎至80目，加入活性碳酸钙和聚丙烯酰胺，得到混合物A；

(2)将改性膨润土、改性凹凸棒土粉碎至80目，加入十二烷基苯磺酸钠和玉米淀粉，得到混合物B；

(3)依次将聚合硫酸铁、硝酸铁、硝酸镍、硫酸锌、混合物A和混合物B混合，即得。

实施例2

一种水处理组合物，按照重量份数计，包括如下组分：活性碳酸钙8份、硫酸铝14份、硫酸镁12份、聚丙烯酰胺10份、聚合硫酸铁20份、硝酸铁20份、硝酸镍6份、硫酸锌3份、改性膨润土25份、改性凹凸棒土30份、十二烷基苯磺酸钠10份和玉米淀粉15份。

所述改性凹凸棒土的制备工艺包括如下步骤：凹凸棒土与15倍量的8mol/L甲酸溶液混合，超声1h，过滤，将滤渣加入10倍量的改性剂A溶液，所述改性剂A占凹凸棒土质量的3％，所述改性剂A为十二烷基二甲基苄基氯化铵和壳聚糖的混合物，两者质量比为4:1，反应2h，再加入丙烯酰胺(占凹凸棒土质量的2％)，反应2h，过滤，水洗至中性，干燥，即得。

所述改性膨润土的制备工艺包括如下步骤：将膨润土加入20倍量的10％盐酸溶液中，在65℃下搅拌2h，过滤，水洗至中性，加入10倍量的改性剂B溶液，在65℃下搅拌2h，过滤，干燥，在400℃煅烧1h，即得。所述改性剂B为聚丙烯酰胺与十八烷基三甲基氯化铵的混合物，两者质量比为2.5:1。

上述水处理组合物的制备方法，包括如下步骤：

(1)将硫酸铝和硫酸镁粉碎至120目，加入活性碳酸钙和聚丙烯酰胺，得到混合物A；

(2)将改性膨润土、改性凹凸棒土粉碎至120目，加入十二烷基苯磺酸钠和玉米淀粉，得到混合物B；

(3)依次将聚合硫酸铁、硝酸铁、硝酸镍、硫酸锌、混合物A和混合物B混合，即得。

实施例3

一种水处理组合物，按照重量份数计，包括如下组分：活性碳酸钙5份、硫酸铝11份、硫酸镁9份、聚丙烯酰胺7份、聚合硫酸铁15份、硝酸铁16份、硝酸镍4份、硫酸锌2份、改性膨润土20份、改性凹凸棒土18份、十二烷基苯磺酸钠6份和玉米淀粉12份。

所述改性凹凸棒土的制备工艺包括如下步骤：凹凸棒土与12倍量的5mol/L甲酸溶液混合，超声0.75h，过滤，将滤渣加入7倍量的改性剂A溶液，所述改性剂A占凹凸棒土质量的2％，所述改性剂A为十二烷基二甲基苄基氯化铵和壳聚糖的混合物，两者质量比为3:1，反应1.5h，再加入丙烯酰胺(占凹凸棒土质量的1.2％)，反应1.5h，过滤，水洗至中性，干燥，即得。

所述改性膨润土的制备工艺包括如下步骤：将膨润土加入15倍量的8％盐酸溶液中，在55℃下搅拌1.5h，过滤，水洗至中性，加入8倍量的改性剂B溶液，在55℃下搅拌1h，过滤，干燥，在350℃煅烧0.75h，即得。所述改性剂B为聚丙烯酰胺与十八烷基三甲基氯化铵的混合物，两者质量比为2:1。

上述水处理组合物的制备方法，包括如下步骤：

(1)将硫酸铝和硫酸镁粉碎至100目，加入活性碳酸钙和聚丙烯酰胺，得到混合物A；

(2)将改性膨润土、改性凹凸棒土粉碎至100目，加入十二烷基苯磺酸钠和玉米淀粉，得到混合物B；

(3)依次将聚合硫酸铁、硝酸铁、硝酸镍、硫酸锌、混合物A和混合物B混合，即得。

对比例1

与实施例3的区别仅在于水处理组合物中不含无机絮凝剂硫酸铝和硫酸镁，改变活性碳酸钙和聚丙烯酰胺的用量，其余条件均相同，具体如下：

一种水处理组合物，按照重量份数计，包括如下组分：活性碳酸钙13.3份、聚丙烯酰胺18.7份、聚合硫酸铁15份、硝酸铁16份、硝酸镍4份、硫酸锌2份、改性膨润土20份、改性凹凸棒土18份、十二烷基苯磺酸钠6份和玉米淀粉12份。

对比例2

与实施例3的区别仅在于水处理组合物中不含活性碳酸钙和聚丙烯酰胺，改变硫酸铝和硫酸镁的用量，其余条件均相同，具体如下：

一种水处理组合物，按照重量份数计，包括如下组分：硫酸铝17.6份、硫酸镁14.4份、聚合硫酸铁15份、硝酸铁16份、硝酸镍4份、硫酸锌2份、改性膨润土20份、改性凹凸棒土18份、十二烷基苯磺酸钠6份和玉米淀粉12份。

对比例3

与实施例3的区别仅在于改性剂A的组成不同，仅为十二烷基二甲基苄基氯化铵，其余条件均相同。

对比例4

与实施例3的区别仅在于改性剂A的组成不同，仅为壳聚糖，其余条件均相同。

对比例5

与实施例3的区别仅在于改性剂B的组成不同，为聚丙烯酰胺与十八烷基三甲基氯化铵的混合物，两者质量比为1:2，其余条件均相同。

对比例6

与实施例3的区别仅在于水处理组合物中各组分之间的配比发生变化，其余条件均相同。具体如下：

一种水处理组合物，按照重量份数计，包括如下组分：活性碳酸钙10份、硫酸铝6份、硫酸镁4份、聚丙烯酰胺12份、聚合硫酸铁15份、硝酸铁10份、硝酸镍7份、硫酸锌5份、改性膨润土26份、改性凹凸棒土10份、十二烷基苯磺酸钠12份和玉米淀粉8份。

测试例1

采用实施例1-3和对比例1-6的水处理组合物(用量为100mg/L)进行造纸废水处理，处理效果如表1所示。

表1

而且废水经实施例1-3的水处理组合物处理后，pH在6.9-7.3范围内，浊度由249NTU下降到35NTU以下。

上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种水处理组合物，按照重量份数计，包括如下组分：活性碳酸钙5份、硫酸铝11份、硫酸镁9份、聚丙烯酰胺7份、聚合硫酸铁15份、硝酸铁16份、硝酸镍4份、硫酸锌2份、改性膨润土20份、改性凹凸棒土18份、十二烷基苯磺酸钠6份和玉米淀粉12份；

所述改性凹凸棒土的制备工艺包括如下步骤：凹凸棒土与12倍量的5mol/L甲酸溶液混合，超声0.75h，过滤，将滤渣加入7倍量的改性剂A溶液，所述改性剂A占凹凸棒土质量的2%，所述改性剂A为十二烷基二甲基苄基氯化铵和壳聚糖的混合物，两者质量比为3:1，反应1.5h，再加入丙烯酰胺，占凹凸棒土质量的1.2%，反应1.5h，过滤，水洗至中性，干燥，即得；

所述改性膨润土的制备工艺包括如下步骤：将膨润土加入15倍量的8%盐酸溶液中，在55℃下搅拌1.5h，过滤，水洗至中性，加入8倍量的改性剂B溶液，在55℃下搅拌1h，过滤，干燥，在350℃煅烧0.75h，即得；所述改性剂B为聚丙烯酰胺与十八烷基三甲基氯化铵的混合物，两者质量比为2:1；

所述水处理组合物的制备方法，包括如下步骤：

（1）将硫酸铝和硫酸镁粉碎至100目，加入活性碳酸钙和聚丙烯酰胺，得到混合物A；

（2）将改性膨润土、改性凹凸棒土粉碎至100目，加入十二烷基苯磺酸钠和玉米淀粉，得到混合物B；

（3）依次将聚合硫酸铁、硝酸铁、硝酸镍、硫酸锌、混合物A和混合物B混合，即得。