CN113880123A - 一种高效复合净水剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高效复合净水剂及其制备方法与应用，所述高效复合净水剂是在铝酸钠制备过程中引入次氯酸根，得到的复合铝酸钠。制备：(1)将次氯酸盐溶液与溶剂混合，得到混合液；(2)向混合液中加入氢氧化铝并搅拌，得到浆液；(3)向浆液中加入氢氧化钠搅拌反应，得到复合铝酸钠。应用：将上述的复合铝酸钠用于地表污染水处理中。本发明通过将次氯酸根基团接枝在铝酸钠中来制备复合铝酸钠，其制备方法简单，成本低；本发明制备的复合铝酸钠稳定性比传统铝酸钠更好，并且将本发明的复合铝酸钠用于污水处理时，在其水处理过程中铝盐矾花比传统铝酸钠水处理剂的要大，且沉淀快；本发明制备的复合铝酸钠对降解污水COD有很好的处理效果。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种高效复合净水剂及其制备方法与应用。
背景技术
铝酸钠在铝盐系列混凝剂中是唯一一种碱性水处理剂，目前较多应用于高端二氧化钛产品包膜的过程中。由于工业的发展，我国酸雨情况加剧，导致部分地表水水质pH降低，因此使用常规的聚氯化铝等产品，不能取得满意的效果，因此使用铝酸钠可以一步到位解决问题，但是由于铝酸钠本身的强碱性，容易吸收空气中的二氧化碳，使其自身溶液的碱性平衡体系被打破，而水解出来氢氧化铝凝胶，虽然在制备氢氧化铝过程中常用该工艺，但是同时也就失去了水处理的功能。CN201711273442.3提出了一种稳定性铝酸钠的制备方法，在其中引入低聚表面活性剂含多个羟基和至少一个羧基，有机物的引入可能会导致水体中COD或者TOC的污染。
发明内容
本发明的目的是弥补传统水处理剂用铝酸钠稳定期短，治水过程中铝盐矾花小、不易沉淀以及传统水处理剂功能单一的缺点；本发明提供了一种高效复合净水剂(复合铝酸钠)的制备方法和其在废水或污水处理上的应用。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种高效复合净水剂，其特征在于，所述的高效复合净水剂是在铝酸钠制备过程中引入次氯酸根，而得到的复合铝酸钠产品。
本发明的高效复合净水剂(复合铝酸钠)通过将次氯酸根基团接枝在铝酸钠中来制备复合铝酸钠，本发明的复合铝酸钠稳定性比传统铝酸钠要好，净水过程中铝盐矾花比传统铝盐水处理剂的要大，且沉淀快；对降解污水COD有较好的处理效果。
一种高效复合净水剂的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)将次氯酸盐溶液与溶剂混合，得到混合液；
(2)向所述混合液中加入氢氧化铝并搅拌均匀，得到浆液；
(3)向所述浆液中加入氢氧化钠搅拌反应，得到复合铝酸钠。
进一步的，一种高效复合净水剂的制备方法：步骤(1)将次氯酸盐溶液与水进行混合，得到混合液；所述的次氯酸盐溶液为次氯酸钠溶液或次氯酸钙溶液。
进一步的，一种高效复合净水剂的制备方法：所述水与所述次氯酸盐溶液的质量比为(0.3-0.8)：1。
进一步的，一种高效复合净水剂的制备方法：所述次氯酸钠溶液中有效氯≥5％；
进一步的，一种高效复合净水剂的制备方法：步骤(2)有效氯离子与氢氧化铝的摩尔比为(1-3)：10。
进一步的，一种高效复合净水剂的制备方法：步骤(3)中所述氢氧化钠与所述氢氧化铝的质量比为(0.5-1.5)：1。
进一步的，一种高效复合净水剂的制备方法：步骤(3)中所述复合铝酸钠中氧化铝含量≥16％，苛化系数为1.6-2.2。
一种高效复合净水剂的应用，其特征在于，将上述的复合铝酸钠用于地表污染水处理中。本发明提供的复合铝酸钠稳定性比传统铝酸钠更好，净水过程中铝盐矾花比传统铝盐水处理剂的要大，且沉淀快；对降解污水COD有较好的处理效果。
本发明的有益效果：
(1)本发明的制备方法简单，且成本较低。
(2)本发明制备的高效复合净水剂(复合铝酸钠)克服了传统铝酸钠水处理剂稳定期短，水处理过程中铝盐矾花小、不易沉淀以及功能单一的问题，本发明的制备工艺通过将次氯酸根基团接枝在铝酸钠中来制备复合铝酸钠，本发明制备的复合铝酸钠稳定性比传统铝酸钠更好，并且将本发明的复合铝酸钠用于污水处理时，在其水处理过程中铝盐矾花比传统铝酸钠水处理剂的要大，且沉淀快；本发明的复合铝酸钠高效净水剂对降解污水COD有很好的处理效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图
图1为实施例1制备的复合铝酸钠(C-SA)和传统铝酸钠(SA)的XRD图；
图2为实施例1制备的C-SA与传统水处理剂SA对地表水COD的去除率的效果对比图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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
一种高效复合净水剂，所述的高效复合净水剂是在铝酸钠制备过程中引入次氯酸根，而得到的复合铝酸钠产品，所述的次氯酸根来自于次氯酸钠溶液。
上述高效复合净水剂(复合铝酸钠)的制备方法，包括如下步骤：
(1)在烧杯中加入40.0g水，然后向烧杯中加入有效氯10％的次氯酸钠溶液53.0g并搅拌均匀，得到混合液；
(2)向所述混合液中加入78.0g的氢氧化铝并打浆均匀，得到浆液；
(3)向所得浆液中再加入60.0g的氢氧化钠搅拌反应至溶液完全透明，即可得到所述复合铝酸钠，并将该复合铝酸钠命名为C-SA；所述复合铝酸钠中氧化铝含量为19.7％，苛化系数为1.80。
实施例2
一种高效复合净水剂，所述的高效复合净水剂是在铝酸钠制备过程中引入次氯酸根，而得到的复合铝酸钠产品，所述的次氯酸根来自于次氯酸钙溶液。
上述高效复合净水剂(复合铝酸钠)的制备方法，包括如下步骤：
(1)在烧杯中加入15.0g水，然后向烧杯中加入有效氯10％的次氯酸钙溶液37.5g并搅拌均匀，得到混合液；
(2)向所述混合液中加入40.0g的氢氧化铝并打浆均匀，得到浆液；
(3)向所得浆液中再加入28.0g的氢氧化钠搅拌反应至溶液完全透明，即可得到所述复合铝酸钠；所述复合铝酸钠中氧化铝含量为16.8％，苛化系数为2.0。
实施例3
一种高效复合净水剂，所述的高效复合净水剂是在铝酸钠制备过程中引入次氯酸根，而得到的复合铝酸钠产品，所述的次氯酸根来自于次氯酸钠溶液。
上述高效复合净水剂(复合铝酸钠)的制备方法，包括如下步骤：
(1)在烧杯中加入50.0g水，然后向烧杯中加入有效氯10％的次氯酸钠溶液91.0g并搅拌均匀，得到混合液；
(2)向所述混合液中加入100.0g的氢氧化铝并打浆均匀，得到浆液；
(3)向所得浆液中再加入69.0g的氢氧化钠搅拌反应至溶液完全透明，即可得到所述复合铝酸钠；所述复合铝酸钠中氧化铝含量为21.0％，苛化系数为2.0。
对比例1
对比例1为普通的铝酸钠(SA)产品，该铝酸钠来自于淄博正河净水材料厂；该铝酸钠中氧化铝含量为18.2，苛化系数为1.94。
上述实施例1所制备的复合铝酸钠(C-SA)与对比例1中铝酸钠(SA)的具体指标比较，如表1所示。
表1为上述C-SA与SA的具体指标
| 样品 | SA | C-SA |
| 氧化铝含量/％ | 18.2 | 19.7 |
| 苛化系数/％ | 1.94 | 1.8 |
测试：
对上述实施例1制备的复合铝酸钠(C-SA)和对比例1所用的铝酸钠(SA)进行X射线衍射，其结果如图1所示，从图1中可以看出本发明实施例1制备的复合铝酸钠(C-SA)，在d003和d006位置出现了新峰或者加强峰，证明引入的次氯酸根与铝形成了新的复合物。
应用例1：
用上述实施例1所制得的复合铝酸钠(C-SA)进行水质处理实验，水处理实验用的原水取自徐州丰县某人工湿地水，经检测，该原水水质各指标数值如表2所示。
表2为上述原水水质各指标数值
上述水质处理过程为：首先将实施例1所制备的复合铝酸钠(C-SA)稀释至有效铝1mg/mL浓度，然后投入上述原水中进行水质处理实验，该实验为混凝搅拌实验(混凝搅拌实验程序参数参见表3)，该实验过程分为6段，在前两段中需要加入复合铝酸钠(C-SA)；在后4段中不加入复合铝酸钠(C-SA)，待混凝搅拌实验程序运行完成后，检测该原水的浊度/NTU和对CODMn的净化效果，其检测结果分别如图2和表4所示；上述复合铝酸钠(C-SA)在处理水中的投加量为15mg/L。
表3为上述混凝搅拌实验程序参数
表4为不同水处理剂(C-SA、SA)沉淀出水CODMn
应用例2
应用例2与应用例1的区别在于复合铝酸钠(C-SA)在处理水中的投加量不同，其余的水质处理条件均相同；该应用例2中C-SA的投加量为20mg/L；最后检测该原水的浊度/NTU和对CODMn的净化效果，其检测结果分别如图2和表4所示。
应用例3
应用例3与应用例1的区别在于复合铝酸钠(C-SA)在处理水中的投加量不同，其余的水质处理条件均相同；该应用例3中C-SA的投加量为25mg/L；最后检测该原水的浊度/NTU和对CODMn的净化效果，其检测结果分别如图2和表4所示。
应用例4
应用例4与应用例1的区别在于复合铝酸钠(C-SA)在处理水中的投加量不同，其余的水质处理条件均相同；该应用例4中C-SA的投加量为30mg/L；最后检测该原水的浊度/NTU和对CODMn的净化效果，其检测结果分别如图2和表4所示。
应用例5
应用例5与应用例1的区别在于复合铝酸钠(C-SA)在处理水中的投加量不同，其余的水质处理条件均相同；该应用例5中C-SA的投加量为35mg/L；最后检测该原水的浊度/NTU和对CODMn的净化效果，其检测结果分别如图2和表4所示。
应用例6
应用例6与应用例1的区别在于复合铝酸钠(C-SA)在处理水中的投加量不同，其余的水质处理条件均相同；该应用例6中C-SA的投加量为40mg/L；最后检测该原水的浊度/NTU和对CODMn的净化效果，其检测结果分别如图2和表4所示。
应用例7
用上述对比例1中的铝酸钠(SA)进行水质处理实验，水处理实验用的原水取自徐州丰县某人工湿地水，经检测，该原水水质各指标数值如表2所示，应用例1与应用例7所用的原水水质相同。
表2为上述原水水质各指标数值
上述水质处理过程为：首先将对比例1中的铝酸钠(SA)稀释至有效铝1mg/mL浓度，然后投入上述原水中进行水质处理实验，该实验为混凝搅拌实验(混凝搅拌实验程序参数参见上述表3)，该实验过程分为6段，在前两段中需要加入铝酸钠(SA)；在后4段中不加入铝酸钠(SA)，待混凝搅拌实验程序运行完成后，检测该原水的浊度/NTU和对CODMn的净化效果，其检测结果分别如图2和表4所示；上述铝酸钠(SA)在处理水中的投加量为15mg/L。
应用例8
应用例8与应用例7的区别在于铝酸钠(SA)在处理水中的投加量不同，其余的水质处理条件均相同；在该应用例8中SA的投加量为20mg/L；最后检测该原水的浊度/NTU和对CODMn的净化效果，其检测结果分别如图2和表4所示。
应用例9
应用例9与应用例7的区别在于铝酸钠(SA)在处理水中的投加量不同，其余的水质处理条件均相同；在该应用例9中SA的投加量为25mg/L；最后检测该原水的浊度/NTU和对CODMn的净化效果，其检测结果分别如图2和表4所示。
应用例10
应用例10与应用例7的区别在于铝酸钠(SA)在处理水中的投加量不同，其余的水质处理条件均相同；在该应用例10中SA的投加量为30mg/L；最后检测该原水的浊度/NTU和对CODMn的净化效果，其检测结果分别如图2和表4所示。
应用例11
应用例11与应用例7的区别在于铝酸钠(SA)在处理水中的投加量不同，其余的水质处理条件均相同；在该应用例11中SA的投加量为35mg/L；最后检测该原水的浊度/NTU和对CODMn的净化效果，其检测结果分别如图2和表4所示。
应用例12
应用例12与应用例7的区别在于铝酸钠(SA)在处理水中的投加量不同，其余的水质处理条件均相同；在该应用例12中SA的投加量为40mg/L；最后检测该原水的浊度/NTU和对CODMn的净化效果，其检测结果分别如图2和表4所示。
结论：由上述应用例1-12的浊度/NTU测试结果(即图2)可以看出本发明制备的高效复合净水剂(复合铝酸钠)相对于传统的铝酸钠在处理污染水方面具有更加优异的效果；经本发明复合铝酸钠(C-SA)处理后的污水其剩余浊度/NTU相对于传统的铝酸钠(SA)要更低，经本发明制备的C-SA处理后原水的浊度/NTU由初始的15.9下降至1.1左右，而经对比例1的SA处理后原水的浊度/NTU由初始的15.9下降至3.0左右，由此可见本发明制备的C-SA相对于传统的SA对地表水COD的去除率的效果更好；并且从图2中还可以看出当复合铝酸钠的投加量达到20mg/L时，其处理效果趋于稳定，因此可以确定本发明的复合铝酸钠在处理上述类型的污水时的最佳投加量为20mg/L。
结论：由上述应用例1-12对CODMn的净化效果(即表4)可以看出本发明制备的复合铝酸钠(C-SA)其对CODMn的净化效果也要明显优于传统的铝酸钠(SA)。
综上所述，本发明通过将次氯酸根基团接枝在铝酸钠中来制备复合铝酸钠，使得其对降解污水COD有很好的效果。
上述为本发明的较佳实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。凡由本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种高效复合净水剂，其特征在于，所述的高效复合净水剂是在铝酸钠制备过程中引入次氯酸根，而得到的复合铝酸钠产品。
2.根据权利要求1所述的一种高效复合净水剂的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)将次氯酸盐溶液与溶剂混合，得到混合液；
(2)向所述混合液中加入氢氧化铝并搅拌均匀，得到浆液；
(3)向所述浆液中加入氢氧化钠搅拌反应，得到复合铝酸钠。
3.根据权利要求2所述的一种高效复合净水剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)将次氯酸盐溶液与水进行混合，得到混合液；所述的次氯酸盐溶液为次氯酸钠溶液或次氯酸钙溶液。
4.根据权利要求3所述的一种高效复合净水剂的制备方法，其特征在于，所述水与所述次氯酸盐溶液的质量比为(0.3-0.8)：1。
5.根据权利要求3所述的一种高效复合净水剂的制备方法，其特征在于，所述次氯酸钠溶液中有效氯≥5％。
6.根据权利要求5所述的一种高效复合净水剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)有效氯离子与氢氧化铝的摩尔比为(1-3)：10。
7.根据权利要求6所述的一种高效复合净水剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述氢氧化钠与所述氢氧化铝的质量比为(0.5-1.5)：1。
8.根据权利要求3所述的一种高效复合净水剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述复合铝酸钠中氧化铝含量≥16％，苛化系数为1.6-2.2。
9.一种高效复合净水剂的应用，其特征在于，将权利要求1所述的复合铝酸钠或权利要求2-8任一项所述的制备方法制得的复合铝酸钠用于地表污染水处理中。
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