CN114590866A - 一种环保重金属污水处理剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保重金属污水处理剂以及该污水处理剂的应用，所述污水处理剂由特殊高吸附性凹凸棒石粘土主料、聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝和改性纤维素组成，所述环保重金属污水处理剂的制备方法为：将特殊高吸附性凹凸棒石粘土主料、聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝、改性纤维素混合均匀后，经造粒机造粒，干燥后既得，干燥后的污水处理剂的粒径为2‑8mm。本发明的环保重金属污水处理剂采用最简单的物理处理法对含重金属污水进行处理，原料本身及处理方法环保性高，且使用方法简单、易于操作；对凹凸棒石粘土进行特殊改性处理后与其他原料结合得到的污水处理剂大幅度提高了处理剂对水污染物质处理效率和水污染处理效果。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种环保重金属污水处理剂及其应用。
背景技术
人类社会在进步的同时会产生诸多的可能导致环境污染的物质，污水即是其中之一，未经处理的污水的排放会导致水资源、生活环境受到严重破坏。伴随着人类文明的不断进步，人们越发意识到保护环境的重要性，因此目前人们生产生活中产生的废水均需进行处理直至达标后才能排放或二次利用，以减少对环境的破坏。由于污水中污染物种类、含量不同，因此污水的种类繁多且往往含有不止一种的难降解物质，通过单一的水处理设备或水处理工艺很难有效去除，因此很多时候需要依据污水水质的特殊性，通过合理添加污水处理剂使处理后的污水符合国家排放标准。
在污水处理过程中加入的如絮凝剂、助凝剂、吸附剂等污水处理剂应当具备较好的净水效果，但现有技术中的污水处理剂在处理较难处理的重金属物污水时通常存在以下缺点：投药量大，处理效果不理想；处理完污水可能会残留在水中造成二次污染；残存或过量的处理药剂可能会对污水处理设备产生腐蚀或破坏作用；存在一定的结构不稳定性进而影响污水的处理效果等。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供了一种较环保的可高效处理重金属污水的污水处理剂、其制备方法和应用。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：
一种环保重金属污水处理剂，其由特殊高吸附性凹凸棒石粘土主料、聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝和改性纤维素组成，所述环保重金属污水处理剂的制备方法为：将特殊高吸附性凹凸棒石粘土主料、聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝、改性纤维素混合均匀后，经造粒机造粒，干燥后既得，干燥后的污水处理剂的粒径为2-8mm。
作为优选，所述的污水处理剂的组成以质量份计为：特殊高吸附性凹凸棒石粘土主料100份、聚丙烯酰胺3-15份、聚合硫酸铝2-20份、改性纤维1-10份。
作为优选，所述的特殊高吸附性凹凸棒石粘土主料的制备方法为：在制备容器中加入去离子水和醋酸乙醇胺离子液体，加热至70-80℃保温，于搅拌条件下缓慢加入凹凸棒石粘土，同时缓慢加入NaOH溶液，加入完成以后保温冷凝回流2-3h，然后升温至80-90℃下陈化20-30h，最后沉淀物经抽滤后水洗至中性，干燥、研磨后既得。
进一步地，所述去离子水和醋酸乙醇胺离子液体的体积比为3∶4-5，即每3体积份的去离子水需要与4-5体积份的醋酸乙醇胺离子液体混合；所述的凹凸棒石粘土的加入量为去离子水质量的3-5倍；所述NaOH溶液浓度为0.7-1mol/L，加入量为去离子水质量的1/5-1/3。
进一步地，所述的改性纤维素为天然纤维素聚丙烯酰胺接枝共聚物，所述的天然纤维包括但不限于棉纤维素、玉米秸秆纤维素、小麦秸秆纤维素、蔗渣纤维素，所述的天然纤维素聚丙烯酰胺接枝共聚物的制备方法采用常规纤维素聚丙烯酰胺接枝方法，包括但不限于以下方法：将天然纤维素溶解后加入过硫酸铵，在氮气或惰性气体条件下80℃水浴加热搅拌20min后加入聚丙烯酰胺继续搅拌反应3h，然后将pH值调节至中性，过滤去沉淀，经去离子水洗涤、干燥后得天然纤维素聚丙烯酰胺接枝共聚物粉末。
本发明中，所述的污水处理剂的应用为：用于重金属污水的处理。
进一步的，所述的污水处理剂的应用方法，包括以下步骤：将待处理重金属污水经初虑后置于处理池中，调节污水pH5-9，向处理池中投加污水处理剂，搅拌后静置；所述污水处理剂的投加量为0.5-2.5g/L，即每升污水中投加0.5-2.5g的污水处理剂，所述静置时间为2-6h。处理完以后将上部清水经检验合格后排放或者引出至其他地方待用或者进行后续处理，底部沉淀经分离处理后可循环使用。
在本发明中，所述特殊高吸附性凹凸棒石粘土主料中的凹凸棒石粘土中，由于凹凸棒石晶体有较多的纳米级孔道结构使其具有较高的比表面积，同时凹凸棒石晶体有较多的离子交换位点进而具有较高的离子交换容量，凹凸棒石材料的这些性能使其具有一定的吸附性能，可以被用于污水治理领域，但凹凸棒石材料的高表面能等性能同时使其自身较易团聚，使其在污水处理中的实际使用效果不佳，且凹凸棒石材料与其他材料的结合力较低，对其进行改性后的真实使用效果往往并不突出，因此虽然凹凸棒石材料是一种廉价、环保的污水处理原料，但是其在污水处理领域的实际使用率非常低。凹凸棒石晶体本身具备的上述性能使其可以有效的与醋酸乙醇胺离子液体进行结合，进而增大凹凸棒石晶体棒晶直径，减少晶间团聚，进而有利于重金属等物质在晶间的扩散、吸附，醋酸乙醇胺离子液体插入凹凸棒石晶间可以减小自身团聚、增加棒晶间距，提高其作为吸附剂的吸附性能，使得其在污水处理过程中的效率大大提高。所述特殊高吸附性凹凸棒石粘土主料结合聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝和改性纤维素的絮凝作用，在经絮凝后的水体中排除絮凝杂质的影响，提高了污水处理剂主料对重金属离子的吸附效果。
本发明具备的有益效果为：本发明的环保重金属污水处理剂采用最简单的混凝+物理处理法对含重金属污水进行处理，原料本身及处理方法环保性高，且使用方法简单、易于操作；对凹凸棒石粘土进行特殊改性处理后与其他原料结合得到的污水处理剂大幅度提高了处理剂对水污染物质处理效率和水污染处理效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步地说明。
实施例1：一种环保重金属污水处理剂，其由特殊高吸附性凹凸棒石粘土主料、聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝和改性纤维素组成，所述环保重金属污水处理剂的制备方法为：将特殊高吸附性凹凸棒石粘土主料、聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝、改性纤维素混合均匀后，经造粒机造粒，干燥后既得，干燥后的污水处理剂的粒径为2-8mm，在实际处理过程中，根据造粒机造粒工艺的需要可以向造粒混合物中均匀喷洒适量的水，在本发明所有的实施例及对比例中所采用的造粒工艺均为无差异相同工艺；所述的污水处理剂的组成以质量份计为：特殊高吸附性凹凸棒石粘土主料100份、聚丙烯酰胺11份、聚合硫酸铝12份、改性纤维5份。
进一步地，所述的特殊高吸附性凹凸棒石粘土主料的制备方法为：在制备容器中加入去离子水和醋酸乙醇胺离子液体，加热至75℃保温，于搅拌条件下缓慢加入凹凸棒石粘土，同时缓慢加入NaOH溶液，加入完成以后保温冷凝回流2.5h，然后升温至85℃下陈化25h，最后沉淀物经抽滤后水洗至中性，干燥、研磨后既得。
进-步地，所述去离子水和醋酸乙醇胺离子液体的体积比为2∶3；所述的凹凸棒石粘土的加入量为去离子水质量的4倍；所述NaOH溶液浓度为0.9mol/L，加入量为去离子水质量的1/4。
进一步地，所述的改性纤维素为棉纤维素聚丙烯酰胺接枝共聚物，在本发明的不同实施例中，所述的改性纤维素所采用的天然纤维素可能不同，但采用的纤维素聚丙烯酰胺接枝共聚物的制备方法均为相同条件下的纤维素聚丙烯酰胺接枝方法。
实施例2：一种环保重金属污水处理剂，其由特殊高吸附性凹凸棒石粘土主料、聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝和改性纤维素组成，所述环保重金属污水处理剂的制备方法为：将特殊高吸附性凹凸棒石粘土主料、聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝、改性纤维素混合均匀后，经造粒机造粒，干燥后既得；所述的污水处理剂的组成以质量份计为：特殊高吸附性凹凸棒石粘土主料100份、聚丙烯酰胺3份、聚合硫酸铝20份、改性纤维1份。
进一步地，所述的特殊高吸附性凹凸棒石粘土主料的制备方法为：在制备容器中加入去离子水和醋酸乙醇胺离子液体，加热至70℃保温，于搅拌条件下缓慢加入凹凸棒石粘土，同时缓慢加入NaOH溶液，加入完成以后保温冷凝回流3h，然后升温至80℃下陈化30h，最后沉淀物经抽滤后水洗至中性，干燥、研磨后既得。
进一步地，所述去离子水和醋酸乙醇胺离子液体的体积比为3∶4；所述的凹凸棒石粘土的加入量为去离子水质量的5倍；所述NaOH溶液浓度为0.7mol/L，加入量为去离子水质量的1/3；所述的改性纤维素为玉米秸秆纤维素聚丙烯酰胺接枝共聚物。
实施例3：一种环保重金属污水处理剂，其由特殊高吸附性凹凸棒石粘土主料、聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝和改性纤维素组成，所述环保重金属污水处理剂的制备方法为：将特殊高吸附性凹凸棒石粘土主料、聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝、改性纤维素混合均匀后，经造粒机造粒，干燥后既得；所述的污水处理剂的组成以质量份计为：特殊高吸附性凹凸棒石粘土主料100份、聚丙烯酰胺15份、聚合硫酸铝2份、改性纤维10份。
进一步地，所述的特殊高吸附性凹凸棒石粘土主料的制备方法同实施例1；所述的改性纤维素为小麦秸秆纤维素聚丙烯酰胺接枝共聚物。
实施例4：一种环保重金属污水处理剂，其由特殊高吸附性凹凸棒石粘土主料、聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝和改性纤维素组成，所述环保重金属污水处理剂的制备方法为：将特殊高吸附性凹凸棒石粘土主料、聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝、改性纤维素混合均匀后，经造粒机造粒，干燥后既得；所述的污水处理剂的组成以质量份计为：特殊高吸附性凹凸棒石粘土主料100份、聚丙烯酰胺12份、聚合硫酸铝15份、改性纤维3份。
进一步地，所述的特殊高吸附性凹凸棒石粘土主料的制备方法同实施例1；所述的改性纤维素为蔗渣纤维素聚丙烯酰胺接枝共聚物。
对比例1：一种环保重金属污水处理剂，其由凹凸棒石粘土主料、聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝和改性纤维素组成，所述环保重金属污水处理剂的制备方法为：将凹凸棒石粘土主料、聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝、改性纤维素混合均匀后，经造粒机造粒，干燥后既得；所述的污水处理剂的组成以质量份计为：凹凸棒石粘土主料100份、聚丙烯酰胺11份、聚合硫酸铝12份、改性纤维5份，所述的凹凸棒石粘土主料为实施例1-4中制备特殊高吸附性凹凸棒石粘土主料所采用的凹凸棒石粘土；所述的改性纤维素为蔗渣纤维素聚丙烯酰胺接枝共聚物。
将上述实施例1-4以及对比例1得到的污水处理剂用于工业重金属污水的处理，处理方法包括以下步骤：将待处理重金属污水经初虑后置于处理池中，调节污水pH5-9，向处理池中投加污水处理剂，搅拌后静置；所述污水处理剂的投加量为0.5-2.5g/L，即每升污水中投加0.5-2.5g的污水处理剂，所述静置时间为2-6h。处理完以后将上部清水经检验后排放或者引出至其他地方待用或者进行后续处理，底部沉淀经分离处理后可循环使用。
将上述实施例1-4以及对比例1得到的污水处理剂进行相同条件下的污水处理测试，所取用的污水为经初虑后置于同一处理池中的污水作为待测试污水，将所取的待测试污水在搅拌状态下均分为6份，按照2g/L的投加量向其中的5份待测试污水中分别投加实施例1-4以及对比例1得到的污水处理剂，另一份待测试污水为空白组，观察澄清(沉淀)时间并测试处理后的各种污染物的含量，结果如下表所示。
以上实施例进一步地说明了本发明的基本原理、主要特征及优点，本领域的技术人员应该了解，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种环保重金属污水处理剂，其特征在于：由特殊高吸附性凹凸棒石粘土主料、聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝和改性纤维素组成，所述环保重金属污水处理剂的制备方法为：将特殊高吸附性凹凸棒石粘土主料、聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝、改性纤维素混合均匀后，经造粒机造粒，干燥后既得。
2.根据权利要求1所述的一种环保重金属污水处理剂，其特征在于：所述的污水处理剂的组成以质量份计为：特殊高吸附性凹凸棒石粘土主料100份、聚丙烯酰胺3-15份、聚合硫酸铝2-20份、改性纤维1-10份。
3.根据权利要求1所述的一种环保重金属污水处理剂，其特征在于：所述的特殊高吸附性凹凸棒石粘土主料的制备方法为：在制备容器中加入去离子水和醋酸乙醇胺离子液体，加热至70-80℃保温，于搅拌条件下缓慢加入凹凸棒石粘土，同时缓慢加入NaOH溶液，加入完成以后保温冷凝回流2-3h，然后升温至80-90℃下陈化20-30h，最后沉淀物经抽滤后水洗至中性，干燥、研磨后既得。
4.根据权利要求3所述的一种环保重金属污水处理剂，其特征在于：所述去离子水和醋酸乙醇胺离子液体的体积比为3∶4-5；所述的凹凸棒石粘土的加入量为去离子水质量的3-5倍；所述NaOH溶液浓度为0.7-1mol/L，加入量为去离子水质量的1/5-1/3。
5.根据权利要求1所述的一种环保重金属污水处理剂，其特征在于：所述的改性纤维素为天然纤维素聚丙烯酰胺接枝共聚物。
6.一种权利要求1-5任一项所述的环保重金属污水处理剂的应用，其特征在于：用于重金属污水的处理。
7.根据权利要求6所述的所述的环保重金属污水处理剂的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：将待处理重金属污水经初虑后置于处理池中，调节污水pH5-9，向处理池中投加污水处理剂，搅拌后静置；所述污水处理剂的投加量为0.5-2.5g/L，所述静置时间为2-6h。
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