CN114853134A - 复合型聚合氯化铝铁净水剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供的复合型聚合氯化铝铁净水剂及其制备方法，净水剂由聚合氯化铝铁与阳离子聚丙烯酰胺和壳聚糖中的一种或两种混合构成，对于高浓度污水，聚合氯化铝铁、阳离子型聚丙烯酰胺和壳聚糖的质量比为20:0.5:0.1～20:2:1；对于低浓度污水，聚合氯化铝铁和阳离子型聚丙烯酰胺的质量比为2.5:0.5～2.5:1。制备方法包括：将赤泥和盐酸溶液混合进行酸浸反应，经离心过滤后得到酸浸液上清液，分两次加入铝酸钙以进行两次聚合反应，经离心过滤后分别得到一次、二次聚合液上清液，将二次聚合液上清液与阳离子聚丙烯酰胺和壳聚糖中的一种或两种混合得到复合型聚合氯化铝铁净水剂。本公开可高效去浊除磷，使得水质稳定达标。
Description
技术领域
本公开属于水处理剂技术领域，具体涉及一种复合型聚合氯化铝铁净水剂及其制备方法。
背景技术
近年来，由于城镇污水处理厂出水水质提标，污水厂一般需通过化学法强化除磷来实现出水总磷(TP)的达标，因此高效的絮凝除磷净水剂受到越来越多的关注。聚合氯化铝铁(PAFC)具有良好的絮凝去浊、除磷能力，其电中和、吸附架桥和网捕卷扫作用强，具有生成的絮体大、形成和沉降速度快、pH适用范围广等优点，与有机絮凝剂混合复配可形成兼具无机絮凝剂电中和作用和有机高分子絮凝剂桥连作用的无机-有机复合絮凝除磷剂，水处理效率高，被越来越多地应用于污水厂深度除磷。
因此，聚合氯化铝铁的低成本制备和无机-有机复合絮凝除磷剂的复配配方成为需要重点关注和研究的问题。赤泥是一种氧化铝生产过程的主要有害副产物，铝、铁元素含量较高，可利用酸液进行提取用于聚合氯化铝铁的制备生产，实现赤泥无害化、资源化的目的，同时降低聚合氯化铝铁的生产成本，具有良好的经济效益和社会效益。但目前以赤泥为原料制备聚合氯化铝铁絮凝除磷剂并以此为基础制备兼具良好的去浊和除磷性能的复合型聚合氯化铝铁净水剂的研究相对较少。
发明内容
本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本公开第一方面实施例提供的可在实现赤泥无害化、资源化的同时，实现高效絮凝去浊、除磷的水处理效果，达到以废治废目的的复合型聚合氯化铝铁净水剂，所述复合型聚合氯化铝铁净水剂由聚合氯化铝铁与阳离子聚丙烯酰胺混合构成，所述聚合氯化铝铁为以赤泥为原料制备的聚合氯化铝铁。
在一些实施例中，所述聚合氯化铝铁与所述阳离子聚丙烯酰胺的质量比为2.5:0.5～2.5:1。
在一些实施例中，所述复合型聚合氯化铝铁净水剂用于浊度小于10NTU，TP浓度为0.5mg/L～0.6mg/L的污水。
本公开第二方面实施例提供的可在实现赤泥无害化、资源化的同时，实现高效絮凝去浊、除磷的水处理效果，达到以废治废目的的复合型聚合氯化铝铁净水剂，所述复合型聚合氯化铝铁净水剂由聚合氯化铝铁、阳离子聚丙烯酰胺和壳聚糖混合构成，所述聚合氯化铝铁为以赤泥为原料制备的聚合氯化铝铁。
在一些实施例中，所述聚合氯化铝铁、所述阳离子聚丙烯酰胺和所述壳聚糖的质量比为20:0.5:0.1～20:2:1。
在一些实施例中，所述复合型聚合氯化铝铁净水剂用于浊度为50NTU～100NTU，TP浓度为2.0mg/L～3.5mg/L的污水。
本公开第三方面实施例提供的复合型聚合氯化铝铁净水剂的制备方法，包括：
将赤泥和盐酸溶液所述混合进行酸浸反应，经离心过滤后得到酸浸液上清液，向酸浸液上清液中加入铝酸钙进行一次聚合反应，经离心过滤后得到一次聚合液上清液，向所述一次聚合液上清液中加入铝酸钙进行二次聚合反应，经离心过滤后得到聚合氯化铝铁溶液；
将所述聚合氯化铝铁溶液和阳离子聚丙烯酰胺溶液按照溶质的质量比2.5:0.5～2.5:1混合，得到复合型聚合氯化铝铁净水剂。
本公开第四方面实施例提供的复合型聚合氯化铝铁净水剂的制备方法，包括：
将赤泥和盐酸溶液混合进行酸浸反应，经离心过滤后得到酸浸液上清液，向所述酸浸液上清液中加入铝酸钙进行一次聚合反应，经离心过滤后得到一次聚合液上清液，向所述一次聚合液上清液中加入铝酸钙进行二次聚合反应，经离心过滤后得到聚合氯化铝铁溶液；
将所述聚合氯化铝铁溶液、阳离子聚丙烯酰胺溶液和壳聚糖溶液按照溶质的质量比20:0.5:0.1～20:2:1混合，得到复合型聚合氯化铝铁净水剂。
在一些实施例中，所述盐酸溶液的摩尔浓度为6mol/L～8mol/L，所述盐酸溶液与所述赤泥的液固比为6mL/g～8mL/g，所述酸浸反应的时间为0.5小时～1小时，所述酸浸反应的温度为60℃～80℃。
在一些实施例中，所述赤泥、一次聚合投加所述铝酸钙和二次聚合投加所述铝酸钙的质量比为1.5:1:1～1.5:1.5:1，所述一次聚合反应和所述二次聚合反应的温度均控制在20℃～80℃，所述一次聚合反应和所述二次聚合反应的时长均控制在1小时～3小时。
本公开实施例提供的复合型聚合氯化铝铁净水剂及其制备，具有以下特点及有益效果：
1、将聚合氯化铝铁和阳离子型聚丙烯酰胺和壳聚糖混合复配形成的复合型聚合氯化铝铁净水剂，可通过有机絮凝助凝剂阳离子型聚丙烯酰胺和壳聚糖的电中和、吸附桥连等作用改善水中的絮凝现象，水中絮体生成和沉降速度快，从而进一步提高聚合氯化铝铁的去浊、除磷效果，并可通过调整复合型净水剂的复配成分和比例实现针对不同水质的高效去浊除磷效果，使水质稳定达标。
2、以赤泥为原料制备聚合氯化铝铁，可充分利用铝厂生产过程中产生的有毒有害的工业副产品赤泥，通过酸浸提取其中的铝、铁金属元素加以利用，实现赤泥的无害化和资源化，同时生产得到聚合氯化铝铁净水剂实现高效的去浊除磷效果，达到以废治废的目的。
3、以赤泥为原料的复合型聚合氯化铝铁净水剂的制备方法简便易行，操作简单，生产成本低，具有良好的经济效益和环境效益。
附图说明
图1为本公开第三方面和第四方面实施例提供的复合型聚合氯化铝铁净水剂的制备方法的流程图。
图2(a)和图2(b)分别为本公开第四方面实施例制备得到的聚合氯化铝铁净水剂在不同投加量下对高浓度污水(生活污水)的去浊、除磷效果。
图3(a)和图3(b)分别为本公开第三方面实施例制备得到的聚合氯化铝铁净水剂在不同投加量下对低浓度污水(污水厂生化池出水)的去浊、除磷效果。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，并不用于限定本申请。
相反，本申请涵盖任何由权利要求定义的在本申请精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本申请有更好的了解，在下文对本申请的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本申请。
本公开第一方面实施例提供的复合型聚合氯化铝铁净水剂，用于低浓度(浊度小于10NTU，TP浓度为0.5mg/L～0.6mg/L)污水，该复合型聚合氯化铝铁净水剂由聚合氯化铝铁与阳离子聚丙烯酰胺(PAM+)混合构成，所述聚合氯化铝铁为以赤泥为原料制备的聚合氯化铝铁。
进一步地，聚合氯化铝铁与阳离子聚丙烯酰胺的质量比为2.5:0.5～2.5:1。
本公开第二方面实施例提供的复合型聚合氯化铝铁净水剂，用于高浓度(浊度为50NTU～100NTU，TP浓度为2.0mg/L～3.5mg/L)污水，该复合型聚合氯化铝铁净水剂由聚合氯化铝铁、阳离子聚丙烯酰胺(PAM+)和壳聚糖(CTS)混合构成，所述聚合氯化铝铁为以赤泥为原料制备的聚合氯化铝铁。
进一步地，聚合氯化铝铁、阳离子型聚丙烯酰胺和壳聚糖的质量比为：20:0.5:0.1～20:2:1。
参见图1，本公开第三方面实施例提供的复合型聚合氯化铝铁净水剂的制备方法，制得的复合型聚合氯化铝铁净水剂用于低浓度污水，该制备方法包括：
将赤泥和盐酸溶液混合进行酸浸反应，经离心过滤后得到酸浸液上清液，向酸浸液上清液中加入铝酸钙进行一次聚合反应，经离心过滤后得到一次聚合液上清液，向一次聚合液上清液中加入铝酸钙进行二次聚合反应，经离心过滤后得到聚合氯化铝铁溶液；
将聚合氯化铝铁溶液和阳离子聚丙烯酰胺溶液按照溶质的质量比2.5:0.5～2.5:1混合，得到复合型聚合氯化铝铁净水剂。
本公开第四方面实施例提供的复合型聚合氯化铝铁净水剂的制备方法，制得的复合型聚合氯化铝铁净水剂用于高浓度污水，该制备方法包括：
将赤泥和盐酸溶液混合进行酸浸反应，经离心过滤后得到酸浸液上清液，向酸浸液上清液中加入铝酸钙进行一次聚合反应，经离心过滤后得到一次聚合液上清液，向一次聚合液上清液中加入铝酸钙进行二次聚合反应，经离心过滤后得到聚合氯化铝铁溶液；
将聚合氯化铝铁溶液、阳离子聚丙烯酰胺溶液和壳聚糖溶液按照溶质的质量比20:0.5:0.1～20:2:1混合，得到复合型聚合氯化铝铁净水剂。
在一些实施例中，采用的盐酸溶液的摩尔浓度为6mol/L～8mol/L。
在一些实施例中，盐酸溶液与赤泥的液固比为6mL/g～8mL/g。
在一些实施例中，酸浸反应的时间为0.5小时～1小时。
在一些实施例中，酸浸反应的温度为60℃～80℃。
在一些实施例中，赤泥、一次聚合投加铝酸钙和二次聚合投加铝酸钙的质量比为1.5:1:1～1.5:1.5:1。
在一些实施例中，一次聚合反应和二次聚合反应的温度均控制在20℃～80℃。
在一些实施例中，一次聚合反应和二次聚合反应的时长均控制在1小时～3小时。
在一些实施例中，本公开第三方面或第四方面实施例提供的复合型聚合氯化铝铁净水剂的制备方法，还包括：对得到的聚合氯化铝铁净水剂进行喷雾干燥，干燥温度为120℃～180℃，得到固体的聚合氯化铝铁净水剂。
以下描述本公开提供的复合型聚合氯化铝铁净水剂的制备方法的具体实施例：
实施例1：针对高浓度污水的复合型聚合氯化铝铁净水剂(记为cPAFC-1-①)的制备
第一步，PAFC净水剂(记为PAFC①)的制备：将15g的赤泥加入到三口烧瓶中，加入120mL浓度为8mol/L的盐酸溶液，于80℃条件下搅拌反应0.5h，经离心过滤得到酸浸液上清液A1。在搅拌状态下，将15g的铝酸钙粉加入到酸浸液上清液A1中，在60℃条件下反应2h，经离心得到一次聚合液上清液B1。向一次聚合液上清液B1中再次加入10g铝酸钙粉，在60℃条件下反应2h，经离心过滤得到二次聚合液上清液C1，所得溶液C1在室温下静置陈化18h，即得液体聚合氯化铝铁，于180℃下进行喷雾干燥，得到固体聚合氯化铝铁粉末。
第二步，PAFC溶液的制备：将0.20g的PAFC粉末加入到烧杯中，加入20mL水并搅拌至完全溶解，得到PAFC溶液。
第三步，PAM+溶液的制备：将0.02g的PAM+加入到烧杯中，加入20mL水并搅拌至完全溶解，得到PAM+溶液。
第四步，CTS溶液的制备：将0.01g的CTS粉末加入到烧杯中，加入20mL 2％的乙酸溶液并搅拌至完全溶解，得到CTS溶液。
第五步，复合型聚合氯化铝铁净水剂的制备：将上述得到的PAFC溶液、PAM+溶液和CTS溶液以2:2:1的体积比混合复配，得到复合型聚合氯化铝铁净水剂，则该复合型聚合氯化铝铁净水剂中PAFC、PAM+和CTS三者的复配质量比为20:2:0.5。
需要说明的是，本公开中将PAFC溶液、PAM+溶液和CTS溶液进行混合时，对三者的先后加入顺序无严格的要求，均满足本公开的制备要求。
实施例2：针对低浓度污水的复合型聚合氯化铝铁净水剂(记为cPAFC-2-①)的制备
本实施例与实施例1的不同之处在于：
无需进行第四步；
第五步，复合型聚合氯化铝铁净水剂的制备：将上述得到的PAFC溶液和PAM+溶液以1:2的体积比混合复配，得到复合型聚合氯化铝铁净水剂，则该复合型聚合氯化铝铁净水剂中PAFC和PAM+两者的复配质量比为2.5:0.5。
本实施例的其余操作均与实施例1相同，此处不再赘述。
实施例3：针对高浓度污水的复合型聚合氯化铝铁净水剂(记为cPAFC-1-②)的制备
本实施例与实施例1的不同之处在于：
第五步，复合型聚合氯化铝铁净水剂的制备：将上述得到的PAFC溶液、PAM+溶液和CTS溶液以1:1:1的体积比混合复配，得到复合型聚合氯化铝铁净水剂，则该复合型聚合氯化铝铁净水剂中PAFC、PAM+和CTS三者的复配质量比为20:2:1。
本实施例的其余操作均与实施例1相同，此处不再赘述。
实施例4：针对高浓度污水的复合型聚合氯化铝铁净水剂(记为cPAFC-1-③)的制备
本实施例与实施例1的不同之处在于：
第五步，复合型聚合氯化铝铁净水剂的制备：将上述得到的PAFC溶液、PAM+溶液和CTS溶液以2:1:2的体积比混合复配，得到复合型聚合氯化铝铁净水剂，则该复合型聚合氯化铝铁净水剂中PAFC、PAM+和CTS三者的复配质量比为20:1:1。
本实施例的其余操作均与实施例1相同，此处不再赘述。
实施例5：针对高浓度污水的复合型聚合氯化铝铁净水剂(记为cPAFC-1-④)的制备
本实施例与实施例1的不同之处在于：
第五步，复合型聚合氯化铝铁净水剂的制备：将上述得到的PAFC溶液、PAM+溶液和CTS溶液以2:1:1的体积比混合复配，得到复合型聚合氯化铝铁净水剂，则该复合型聚合氯化铝铁净水剂中PAFC、PAM+和CTS三者的复配质量比为20:0.5:0.5。
本实施例的其余操作均与实施例1相同，此处不再赘述。
实施例6：针对低浓度污水的复合型聚合氯化铝铁净水剂(记为cPAFC-2-②)的制备
本实施例与实施例2的不同之处在于：
第五步，复合型聚合氯化铝铁净水剂的制备：将上述得到的PAFC溶液和PAM+溶液以1:4的体积比混合复配，得到复合型聚合氯化铝铁净水剂，则该复合型聚合氯化铝铁净水剂中PAFC和PAM+两者的复配质量比为2.5:1。
本实施例的其余操作均与实施例2相同，此处不再赘述。
实施例7：PAFC净水剂(记为PAFC②)的制备
本实施例与实施例1第一步的不同之处在于：
赤泥与盐酸溶液的酸浸反应的温度为60℃。
本实施例的其余操作均与实施例1第一步相同，此处不再赘述。
实施例8：PAFC净水剂(记为PAFC③)的制备
本实施例与实施例1第一步的不同之处在于：
赤泥与盐酸溶液的酸浸反应的时间为1h。
本实施例的其余操作均与实施例1第一步相同，此处不再赘述。
实施例9：PAFC净水剂(记为PAFC④)的制备
本实施例与实施例1第一步的不同之处在于：
铝酸钙粉与赤泥酸浸液的一次聚合反应和二次聚合反应的温度为20℃。
本实施例的其余操作均与实施例1第一步相同，此处不再赘述。
实施例10：PAFC净水剂(记为PAFC⑤)的制备
本实施例与实施例1第一步的不同之处在于：
铝酸钙粉与赤泥酸浸液的一次聚合反应和二次聚合反应的时间为3h。
本实施例的其余操作均与实施例1第一步相同，此处不再赘述。
本公开实施例提供的复合型聚合氯化铝铁净水剂的制备方法的反应机理为：
在加热和搅拌的条件下，赤泥中的Al2O3和Fe2O3会与盐酸溶液反应而溶出，以Al3+、Fe3+和水合离子[Al(H2O)6]3+、[Fe(H2O)6]3+的形式存在于溶液中。向酸浸液中加入铝酸钙粉后，一方面，铝酸钙粉中的Al2O3会与酸浸液反应而浸出，补充溶液中的铝元素，另一方面，由于铝酸钙粉呈碱性，体系中pH升高，铝、铁水合离子中的配位水离子会发生水解，生成一系列配位离子[Al(OH)(H2O)5]2+、[Al(OH)2(H2O)4]+、[Al(OH)3(H2O)3]、[Fe(OH)(H2O)5]2+、[Fe(OH)2(H2O)4]+、[Fe(OH)3(H2O)3]。随着体系中pH不断上升，溶液中OH-浓度不断升高，发生配位水水解和水解产物的缩聚反应，OH-与铝、铁之间发生架桥聚合反应，生成多核羟基铝铁共聚物——聚合氯化铝铁(PAFC)。
PAM+由于自身的高分子量和正电荷，可通过电中和和吸附架桥作用使水中带负电的胶体颗粒和悬浮颗粒失稳聚集或吸附于PAM+长链上形成絮体从而沉降去除，具有凝聚和絮凝双重作用。而CTS骨架上具有丰富的游离氨基和羟基，配位吸附能力强。由于氨基基团在酸性介质中发生质子化会呈现正电性，可通过电中和作用使水中带负电的胶粒聚集形成易沉降的大颗粒絮体。同时，CTS在水中溶解后形成长链式结构，可吸附水中的胶粒并桥连成类似网状结构，使絮体增大从而沉降去除。此外，CTS分子中的羟基和氨基还可以与水中污染物的对应基团发生理化作用形成稳定的螯合物从而去除。因此，将PAFC、PAM+和CTS复合使用可提高絮凝除磷剂的絮凝性能，吸附架桥能力增强，可促进水中絮体颗粒的沉降，并通过网捕卷扫等作用进一步去除单独PAFC投加时不易沉降的细小颗粒以及吸附在其上的磷，提高对污水的去浊、除磷效果。
本公开实施例制得的聚合氯化铝铁对高浓度污水(生活污水)的去浊除磷效果的验证：
利用上述实施例1第一步制得的PAFC对生活污水进行处理，以探究不同投加量下本公开制得的聚合氯化铝铁净水剂对高浓度污水的去浊、除磷效果。生活污水取自某城市污水处理厂细格栅出水，其pH＝7.61，初始浊度为90NTU，初始TP(以P计)为3.5mg/L。
取十只烧杯，在烧杯中各加入500mL生活污水，然后向其中分别投加上述实施例1第一步制得的PAFC 0.25、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0mL，则十只烧杯中的PAFC的投加量分别为5、10、20、40、60、80、100、120、140、160mg/L。在烧杯中进行絮凝实验，实验条件为快速搅拌(300rpm)1min，慢速搅拌(70rpm)15min，静置沉淀30min，然后于液面下2～3cm处取上清液测定浊度和TP。不同投加量下PAFC对生活污水的去浊、除磷效果如图2(a)、图2(b)所示。
由图2(a)、图2(b)可以看出，PAFC对生活污水具有良好的絮凝去浊和除磷效果。随投加量增大，PAFC的去浊和除磷效率均先升高然后趋于稳定，PAFC投加量增至60mg/L时，可实现92％的去浊率和88％的除磷率，出水TP浓度降至0.44mg/L，实现一级A达标。
本公开实施例制得的针对高浓度污水(生活污水)的复合型聚合氯化铝铁净水剂去浊除磷的效果验证：
利用上述实施例1第一步及实施例1、3～5分别制得的PAFC、cPAFC-1-①、cPAFC-1-②、cPAFC-1-③、cPAFC-1-④对生活污水进行处理，以探究本公开制得的复合型聚合氯化铝铁净水剂对高浓度污水的去浊、除磷效果以及其相较于单独投加PAFC的水处理效果的提高作用。
取五只烧杯，在烧杯中各加入500mL生活污水，然后向其中分别投加上述实施例1第一步及实施例1、3～5制得的PAFC、cPAFC-1-①、cPAFC-1-②、cPAFC-1-③、cPAFC-1-④1.0mL、2.5mL、3mL、2.5mL和2.0mL，则五只烧杯中的PAFC的浓度均为20mg/L。在烧杯中进行絮凝实验，实验条件为快速搅拌(300rpm)1min，慢速搅拌(70rpm)15min，静置沉淀30min，然后于液面下2～3cm处取上清液测定浊度和TP。PAFC、cPAFC-1-①、cPAFC-1-②、cPAFC-1-③、cPAFC-1-④的去浊、除磷效果如表1所示。
由表1可知，对于生活污水，PAFC可实现75.62％的去浊率和75.24％的除磷率，出水TP为0.85mg/L；cPAFC-1-①可实现97.51％的去浊率和96.50％的除磷率，出水TP为0.12mg/L；cPAFC-1-②可实现98.09％的去浊率和93.58％的除磷率，出水TP为0.22mg/L；cPAFC-1-③可实现95.38％的去浊率和92.12％的除磷率，出水TP为0.27mg/L；cPAFC-1-④可实现91.17％的去浊率和90.36％的除磷率，出水TP为0.33mg/L。生活污水经上述cPAFC处理后出水TP均可达到一级A排放标准，去浊、除磷效果优于PAFC单独投加60mg/L时的水处理效果。相较于单独投加PAFC，cPAFC-1-①的去浊率可提高21.89％，除磷率可提高21.16％；cPAFC-1-②的去浊率可提高22.47％，除磷率可提高18.34％；cPAFC-1-③的去浊率可提高17.96％，除磷率可提高16.88％；cPAFC-1-④的去浊率可提高15.55％，除磷率可提高15.12％。由此表明，本发明中将PAFC、PAM+和CTS混合复配形成的复合型聚合氯化铝铁，可在大幅降低药剂投加量的基础上，有效提高对生活污水中浊度和TP的去除，出水TP达到一级A排放标准，实现降本增效。
表1实施例制得的针对高浓度污水的cPAFC对生活污水浊度和TP的去除效果
本公开实施例制得的聚合氯化铝铁对低浓度污水(污水厂生化池出水)的去浊除磷效果的验证：
利用上述实施例1第一步制得的PAFC对污水厂生化池出水进行处理，以探究不同投加量下本公开制得的聚合氯化铝铁净水剂对低浓度污水的去浊、除磷效果。低浓度污水取自某城市污水处理厂生化池出水，其pH＝7.98，初始浊度为9.5NTU，初始TP(以P计)为0.58mg/L。
取六只烧杯，在烧杯中各加入500mL生化池出水，然后向其中分别投加上述实施例1第一步制得的PAFC 0.125、0.25、0.375、0.5、0.625、0.75mL，则十只烧杯中的PAFC的投加量分别为2.5、5、7.5、10、12.5、15mg/L。在烧杯中进行絮凝实验，实验条件为快速搅拌(300rpm)1min，慢速搅拌(70rpm)15min，静置沉淀30min，然后于液面下2～3cm处取上清液测定浊度和TP。不同投加量下PAFC对生活污水的去浊、除磷效果如图2所示。
由图2可以看出，上述实施例制得的PAFC对低浓度的生化池出水具有良好的去浊、除磷效果。随投加量增大，PAFC对生化池出水的去浊和除磷效率总体上呈现升高的趋势。PAFC投加量增至15mg/L时，可实现64％的去浊率和52％的除磷率，出水TP浓度可降至0.3mg/L以下。
本公开实施例制得的针对低浓度污水(污水厂生化池出水)的复合型聚合氯化铝铁净水剂去浊除磷的效果验证：
利用上述实施例1第一步及实施例2、实施例6分别制得的PAFC、cPAFC-2-①、cPAFC-2-②对污水厂生化池出水进行处理，以探究本公开制得的复合型聚合氯化铝铁净水剂对低浓度污水的去浊、除磷效果以及其相较于单独投加PAFC的水处理效果的提高作用。
取三只烧杯，在烧杯中各加入500mL生化池出水，然后向其中分别投加上述实施例1第一步及实施例2、实施例6制得的PAFC、cPAFC-2-①、cPAFC-2-②0.125mL、0.375mL、0.625mL，则五只烧杯中的PAFC的浓度均为2.5mg/L。在烧杯中进行絮凝实验，实验条件为快速搅拌(300rpm)1min，慢速搅拌(70rpm)15min，静置沉淀30min，然后于液面下2～3cm处取上清液测定浊度和TP。PAFC、cPAFC-2-①、cPAFC-2-②的去浊、除磷效果如表2所示。
由表2可知，对于生化池出水，PAFC可实现39.82％的去浊率和21.88％的除磷率，出水TP为0.46mg/L；cPAFC-2-①可实现80.48％的去浊率和51.94％的除磷率，出水TP为0.28mg/L；cPAFC-2-②可实现83.43％的去浊率和56.90％的除磷率，出水TP为0.25mg/L。生化池污水经上述cPAFC处理后出水TP均可稳定降至0.3mg/L以下，去浊、除磷效果优于PAFC单独投加15mg/L时的水处理效果。相较于单独投加PAFC，cPAFC-2-①的去浊率可提高40.66％，除磷率可提高30.06％；cPAFC-2-②的去浊率可提高43.61％，除磷率可提高35.02％。由此表明，本公开中将PAFC和PAM+混合复配形成的复合型聚合氯化铝铁，可在大幅降低药剂投加量的基础上，有效提高对生化池中浊度和TP的去除，出水TP降低至0.3mg/L以下，实现降本增效。
表2实施例制得的针对低浓度污水的cPAFC对生化池出水浊度和TP的去除效果
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开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示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者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。
尽管已经示出和描述了本公开的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本公开的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本公开的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种复合型聚合氯化铝铁净水剂，其特征在于，所述复合型聚合氯化铝铁净水剂由聚合氯化铝铁与阳离子聚丙烯酰胺混合构成，所述聚合氯化铝铁为以赤泥为原料制备的聚合氯化铝铁。
2.根据权利要求1所述的复合型聚合氯化铝铁净水剂，其特征在于，所述聚合氯化铝铁与所述阳离子聚丙烯酰胺的质量比为2.5:0.5～2.5:1。
3.根据权利要求1或2所述的复合型聚合氯化铝铁净水剂，其特征在于，所述复合型聚合氯化铝铁净水剂用于浊度小于10NTU，TP浓度为0.5mg/L～0.6mg/L的污水。
4.一种复合型聚合氯化铝铁净水剂，其特征在于，所述复合型聚合氯化铝铁净水剂由聚合氯化铝铁、阳离子聚丙烯酰胺和壳聚糖混合构成，所述聚合氯化铝铁为以赤泥为原料制备的聚合氯化铝铁。
5.根据权利要求5所述的复合型聚合氯化铝铁净水剂，其特征在于，所述聚合氯化铝铁、所述阳离子聚丙烯酰胺和所述壳聚糖的质量比为20:0.5:0.1～20:2:1。
6.根据权利要求4或5所述的复合型聚合氯化铝铁净水剂，其特征在于，所述复合型聚合氯化铝铁净水剂用于浊度为50NTU～100NTU，TP浓度为2.0mg/L～3.5mg/L的污水。
7.一种复合型聚合氯化铝铁净水剂的制备方法，其特征在于，包括：
将赤泥和盐酸溶液所述混合进行酸浸反应，经离心过滤后得到酸浸液上清液，向酸浸液上清液中加入铝酸钙进行一次聚合反应，经离心过滤后得到一次聚合液上清液，向所述一次聚合液上清液中加入铝酸钙进行二次聚合反应，经离心过滤后得到聚合氯化铝铁溶液；
将所述聚合氯化铝铁溶液和阳离子聚丙烯酰胺溶液按照溶质的质量比2.5:0.5～2.5:1混合，得到复合型聚合氯化铝铁净水剂。
8.一种复合型聚合氯化铝铁净水剂的制备方法，其特征在于，包括：
将赤泥和盐酸溶液混合进行酸浸反应，经离心过滤后得到酸浸液上清液，向所述酸浸液上清液中加入铝酸钙进行一次聚合反应，经离心过滤后得到一次聚合液上清液，向所述一次聚合液上清液中加入铝酸钙进行二次聚合反应，经离心过滤后得到聚合氯化铝铁溶液；
将所述聚合氯化铝铁溶液、阳离子聚丙烯酰胺溶液和壳聚糖溶液按照溶质的质量比20:0.5:0.1～20:2:1混合，得到复合型聚合氯化铝铁净水剂。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述盐酸溶液的摩尔浓度为6mol/L～8mol/L，所述盐酸溶液与所述赤泥的液固比为6mL/g～8mL/g，所述酸浸反应的时间为0.5小时～1小时，所述酸浸反应的温度为60℃～80℃。
10.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述赤泥、一次聚合投加所述铝酸钙和二次聚合投加所述铝酸钙的质量比为1.5:1:1～1.5:1.5:1，所述一次聚合反应和所述二次聚合反应的温度均控制在20℃～80℃，所述一次聚合反应和所述二次聚合反应的时长均控制在1小时～3小时。
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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