CN114873705B - 磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂及其制备方法和在印染废水中同步去除重金属锑、铬的应用 - Google Patents

磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂及其制备方法和在印染废水中同步去除重金属锑、铬的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114873705B
CN114873705B CN202210554869.5A CN202210554869A CN114873705B CN 114873705 B CN114873705 B CN 114873705B CN 202210554869 A CN202210554869 A CN 202210554869A CN 114873705 B CN114873705 B CN 114873705B
Authority
CN
China
Prior art keywords
carboxymethyl chitosan
modified carboxymethyl
printing
magnetic modified
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210554869.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114873705A (zh
Inventor
曹爽
朱成程
付海陆
陈博盛
张海祥
毛晓宇
刘凯伦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Jiliang University
Original Assignee
China Jiliang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Jiliang University filed Critical China Jiliang University
Priority to CN202210554869.5A priority Critical patent/CN114873705B/zh
Publication of CN114873705A publication Critical patent/CN114873705A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114873705B publication Critical patent/CN114873705B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/54—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using organic material
    • C02F1/56—Macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/48—Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields
    • C02F1/488—Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields for separation of magnetic materials, e.g. magnetic flocculation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C02F2101/22—Chromium or chromium compounds, e.g. chromates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/30—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from the textile industry
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)

Abstract

本发明公开了一种磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂的制备方法及其产品和应用，制备方法包括：将羧甲基壳聚糖溶解于弱酸‑水溶剂中形成均一溶液，再加入Fe3O4磁性纳米颗粒搅拌均匀，得到悬浮液；无氧条件下，将上述悬浮液与Fe2+盐溶液混合得到混合液；将上述混合液与Na2S水溶液混合，经水浴加热得到负载有FeS的羧甲基壳聚糖溶液，再加入交联剂水溶液得到凝胶，经洗涤干燥得到磁改性羧甲基壳聚糖；将磁改性羧甲基壳聚糖、阴离子聚丙烯酰胺溶解于溶剂中，再经干燥得到磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂。该复配絮凝剂可同步去除印染废水中的重金属锑、铬，去除效果显著，并可以在较宽的pH范围内进行有效去除，且大幅缩短絮凝剂反应时间。

Description

磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂及其制备方法和在印染废水 中同步去除重金属锑、铬的应用
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，更具体的说，涉及一种磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂及其制备方法和在印染废水中同步去除重金属锑、铬的应用。
背景技术
随着世界人口和水消耗量的不断增长，水资源短缺是人类目前和未来面临的最大挑战之一。印染行业是工业领域的废水排放大户、印染工业废水主要是有机污染废水，废水中主要污染物有生产工艺排出的各种染料、浆料、助剂、表面活性剂等。国内对此类废水有比较成熟的处理工艺，但由于所产生废水的污染物成分复杂、废水排放不规则等，增加了废水处理难度。
在印染废水处理过程中，需要排放大量重金属物质和无机盐的余水，如何对这些余水进行达标排放是二次污染防治的重点和难点。重金属铬、锑是重要的环境污染物，可引起肝、肾病变，其深度去除是治理任务的重中之重。化学絮凝是处理余水经济有效的方法，但现有的絮凝剂只能去除悬浮颗粒物，难以完成重金属污染物从水相到固相的转移过程，仅仅依靠其“过滤”作用不能从水中去除大量的特定重金属物质，并且其固液分离时间长，处理效果差。
因此，开发新型高效的印染废水处理技术，提升絮凝剂的使用效率，深化含重金属余水的处理程度，是印染废水体污染控制和大量余水快速达标的有效途径。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明公开了一种新型复配絮凝的制备方法，制备得到的磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂可同步去除印染废水中的重金属锑、铬，去除效果显著，并可以在较宽的pH范围内进行有效去除，且大幅缩短絮凝剂反应时间。
具体技术方案如下：
步骤一、将羧甲基壳聚糖溶解于弱酸-水溶剂中形成均一溶液，再加入Fe3O4磁性纳米颗粒搅拌均匀，得到悬浮液；
步骤二、在无氧条件下，将步骤一制备的悬浮液与Fe2+盐溶液混合，得到混合液；
步骤三、将步骤二制备的混合液与Na2S水溶液混合，经60～90℃水浴加热得到负载有FeS的羧甲基壳聚糖溶液，再加入交联剂水溶液，得到凝胶，经洗涤、干燥得到磁改性羧甲基壳聚糖；
步骤四、将步骤三制备的磁改性羧甲基壳聚糖、阴离子聚丙烯酰胺溶解于溶剂中，再经干燥后去除溶剂，得到所述磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂。
本发明以羧甲基壳聚糖、Fe3O4磁性纳米颗粒以及原位生成的FeS为原料，再经交联后制备得到磁改性羧甲基壳聚糖，最后经与阴离子聚丙烯酰胺复配后制备得到磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂。经试验发现，该复配絮凝剂对印染废水中的重金属锑和铬均具有优异的去除效果，可以实现对两种重金属的同步去除；并且，经试验发现，该复配絮凝剂在pH值为1～7之间，对锑和铬均具有优异的去除效率，相对于现有技术中，要么只能在强酸条件(pH＝1)下具有优异去除效率的磁改性壳聚糖，要么只能在碱性条件(pH≥9)下具有优异去除效率的聚合硫酸铁，本发明制备得到的复配絮凝剂具有更宽的pH值适用范围，更重要的是，目前实际生产的印染废水的pH值范围一般在3～6间，而本发明公开的复配絮凝剂刚好在该pH值范围内均具有优异的去除效率，因此，无需再加入酸液或碱液对该印染废水进行pH值的调节，进一步减少了固废与固液的产生；此外，经试验发现，本发明公开的复配絮凝剂还可以大幅缩短反应时间，在较低的投加量(0.5～1.5g/L)下，较短的时间(5min)内即可将废水中重金属的含量降低80％以上，10min之内即可将去除率提高至90％以上。
经对比试验还发现，若将羧甲基壳聚糖替换为普通的壳聚糖，制备得到的复配絮凝剂的pH使用范围仍为强酸性(pH＝1)，无法拓宽絮凝剂的pH使用范围。而若不复配阴离子聚丙烯酰胺，或者将复配的阴离子聚丙烯酰胺替换为本领域常见的其它种类的高分子絮凝剂，如阳离子聚丙烯酰胺、活化硅酸或海藻酸钠，絮凝反应时间会显著增加。
步骤一中：
所述弱酸溶剂选自冰醋酸、乳酸、苹果酸中的一种或多种，所述弱酸-水溶剂的体积浓度为20～70％。
优选的，所述弱酸-水溶剂的体积浓度为30～50％。
所述均一溶液中羧甲基壳聚糖的浓度为7～18g/L；优选的，浓度为10～14g/L。
羧甲基壳聚糖与Fe3O4磁性纳米颗粒的质量比为1：0.5～1.5；优选的，质量比为1：0.9～1.1。
步骤二中：
所述Fe2+盐选自硫酸盐、氯化物、硝酸盐中的一种或多种，Fe2+盐溶液的浓度为0.7～1.2M；优选的，浓度为0.8～1.0M。
Fe2+盐溶液与悬浮液的体积比1：2.3～4.7；优选的，体积比为1：3.3～4.3。
步骤三中：
所述Na2S水溶液的浓度为1.35～2.4M；优选为1.6～1.9M。
Na2S水溶液与混合液的体积比1：10～20；优选体积比为1：12～20。
所述交联剂水溶液的浓度为0.25～0.75g/L，所述交联剂水溶液中的交联剂选自戊二醛、丙烯酸、硫磺中的一种或多种；
优选的，所述交联剂水溶液选自0.25g/L的戊二醛溶液。
所述交联剂水溶液中交联剂与Na2S水溶液中的S的质量比为1：700～900；优选为1：720～850。
优选的，将形成的凝胶先陈化一段时间，再加入碱液使其溶解并调节其pH为碱性(8～10)，然后在50～70℃的恒温水浴中搅拌一段时间后，再用去氧水和无水乙醇交替清洗，最后经冷冻干燥处理。
步骤四中：
所述溶剂选自水、冰醋酸、稀盐酸中的一种或多种。所述溶剂的加入用于溶解阴离子聚丙烯酰胺与磁改性羧甲基壳聚糖，以便于两者混合的更为均匀。
优选的，阴离子聚丙烯酰胺与磁改性羧甲基壳聚糖的质量比为1：24～45，进一步优选为1：25～40。
本发明还公开了根据上述方法制备的磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂以及将该复配絮凝剂应用于印染废水中同步去除重金属锑、铬。
优选的：
所述印染废水的pH值为1～7；
印染废水中，所述磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂的投加量为0.5～1.5g/L，进一步优选为1.0g/L。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明公开了一种磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂的制备方法，制备得到的复配絮凝剂对重金属锑和铬均具有优异的去除效率，可应用于同步去除印染废水中的重金属锑、铬；更为重要的是，一方面该复配絮凝剂具有更宽的pH值适用范围(pH值为1～7)，并与目前实际生产的印染废水的pH值范围(3～6)相适配，因此无需再加入酸液或碱液对该印染废水进行pH值的调节，进一步减少了固废与固液的产生；另一方面，还大幅缩短絮凝剂的反应时间，显著提高了废水处理的效率。
附图说明
图1为实施例1制备的磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂对模拟印染废水中Sb的去除率随pH值的变化曲线，并给出絮凝剂PFS与PAC的去除效果进行对比；
图2为实施例1制备的磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂对模拟印染废水中Cr的去除率随pH值的变化曲线，并给出絮凝剂PFS与PAC的去除效果进行对比；
图3为实施例1制备的磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂对pH为5的模拟印染废水中Sb的去除率随反应时间的变化曲线，并给出絮凝剂PFS与PAC的去除效果进行对比；
图4为实施例1制备的磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂对pH为5的模拟印染废水中Cr的去除率随反应时间的变化曲线，并给出絮凝剂PFS与PAC的去除效果进行对比；
图5为实施例1与对比例1～5分别制备的絮凝剂对模拟印染废水中Sb的去除率随反应时间的变化曲线；
图6为实施例1与对比例1分别制备的絮凝剂对模拟印染废水中Sb的去除率随pH值的变化曲线；
图7为实施例2制备的磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂对pH为5的模拟印染废水中Sb的去除率随反应时间的变化曲线，并给出絮凝剂PFS与PAC的去除效果进行对比；
图8为实施例2制备的磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂对pH为5的模拟印染废水中Cr的去除率随反应时间的变化曲线，并给出絮凝剂PFS与PAC的去除效果进行对比；
图9为实施例3制备的磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂对模拟印染废水中Sb的去除率随pH值的变化曲线；
图10为实施例3制备的磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂对pH为5的模拟印染废水中Sb的去除率随反应时间的变化曲线。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的具体实施方法进一步进行说明，在这里需要说明的是，此处所描述的具体实施方法只是为了说明和解释本发明，并不局限于本发明。
实施例1
(1)磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂的制备
准确量取1.5g羧甲基壳聚糖溶于150mL冰醋酸/水溶液(30％，v/v)中，待羧甲基壳聚糖溶解完全后，加入1.5g Fe3O4磁性纳米颗粒，搅拌20min。在N2的保护下往上述的体系中加入40mL、0.91M FeSO4溶液以形成Fe2+羧甲基壳聚糖复合物。然后向溶液中逐滴滴加10mL、1.82MNa2S，将得到的混合液在70℃恒温水浴中加热，连续剧烈搅拌2h。然后加入3mL戊二醛水溶液(0.25g/L)进行交联反应，形成凝胶，陈化24h。捣碎凝胶，使用2M NaOH溶液使其溶解并调节其pH为9左右。在60℃恒温水浴中搅拌3h，再用去氧水和无水乙醇交替清洗，经冷冻干燥处理后得到磁改性羧甲基壳聚糖，密封保存。量取0.1g磁改性羧甲基壳聚糖溶解在100mL水中，添加0.004g阴离子聚丙烯酰胺(AN-PAM)，搅拌30min后，在鼓风干燥机中烘干后得到磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂，密封保存。
(2)磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂性能实验评价
一、模拟印染废水中锑、铬的含量，配制锑、铬的初始浓度分别为200μg/L、10mg/L(AR：焦锑酸钾、重铬酸钾)。实验方法为：向一系列含有锑(200μg/L)、铬(10mg/L)的100mL水溶液中，分别称取0.1g聚合氯化铝(PAC)、0.1g聚合硫酸铁(PFS)和0.1g本实施例制备的磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂(记为C-FeS)，调节溶液pH分别为1、3、5、7、9，搅拌30min，沉淀15min，取上清液、离心过滤，利用电感耦合等离子发射光谱仪来测溶液中锑、铬的含量。模拟印染废水中Sb、Cr的去除率随pH值的变化曲线分别如图1和图2所示。
观察图1可以发现，在pH值为1～7的酸性至中性条件下，三种絮凝剂中磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂(C-FeS)对Sb去除均达到80％以上，最高达到93.12％(pH＝1)，聚合氯化铝(PAC)对锑的去除率始终低于34.92％(pH＝3)，聚合硫酸铁(PFS)对锑的去除在达到最大52.38％(pH＝7)。随着pH值增大，C-FeS对Sb去除能力逐渐降低，pH＝9时仅为46.56％，说明磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂(C-FeS)去除锑的最佳pH范围在1～7之间。
观察图2可以发现，在pH值为1～9范围之内聚合硫酸铁(PFS)、磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂(C-FeS)对Cr的去除始终大于85％以上，聚合氯化铝(PAC)对Cr的去除低于22％(pH＝9)。
二、采用上述一配制的模拟印染废水，实验方法为：向一系列含有锑(200μg/L)、铬(10mg/L)的100mL水溶液中，分别称取0.1g聚合氯化铝(PAC)、0.1g聚合硫酸铁(PFS)和0.1g本实施例制备的磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂(C-FeS)，调节溶液pH为5，分别搅拌0、5、10、15、20、25、30min，沉淀15min，取上清液、离心过滤，利用电感耦合等离子发射光谱仪来测溶液中锑、铬的含量。模拟印染废水中Sb、Cr的去除率随反应时间的变化曲线分别如图3和图4所示。
观察图3可以发现，在pH＝5时，聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂(C-FeS)三种絮凝剂只有C-FeS可以在反应时间为5min时对锑的去除率达到82.5％，反应时间为10min时，去除率最大为92.85％。
观察图4可以发现，pH＝5时，聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂(C-FeS)三种絮凝剂中，PFS、C-FeS在5min时对重金属铬去除率分别达到55％、75％；反应时间为10min时，C-FeS对重金属铬的去除率达到81％。
对比例1
絮凝剂的制备与实施例1中基本相同，区别仅在于将羧甲基壳聚糖替换为1.5g的壳聚糖，记为MC-FeS。
对比例2
絮凝剂的制备与实施例1中基本相同，区别仅在于未加入AN-PAM进行复配，而是直接以磁改性羧甲基壳聚糖为絮凝剂。
对比例3
絮凝剂的制备与实施例1中基本相同，区别仅在于将AN-PAM替换为0.004g的阳离子聚丙烯酰胺(CT-PAM)。
对比例4
絮凝剂的制备与实施例1中基本相同，区别仅在于将AN-PAM替换为0.004g的活化硅酸。
对比例5
絮凝剂的制备与实施例1中基本相同，区别仅在于将AN-PAM替换为0.004g的海藻酸钠。
模拟印染废水的配制与实施例1中相同，分别称取0.1g实施例1与对比例1～5分别制备的絮凝剂，调节溶液pH为5，分别搅拌0、5、10、15、20、25、30min，沉淀15min，取上清液、离心过滤，利用电感耦合等离子发射光谱仪来测溶液中锑、铬的含量。模拟印染废水中Sb的去除率随反应时间的变化曲线如图5所示。
观察图5可以发现，针对重金属锑的去除，只有通过磁羧甲基壳聚糖复配阴离子聚丙烯酰胺制备的复配絮凝剂才可以在反应时间仅5min时就可达到81.5％，磁改性羧甲基壳聚糖与其它高分子絮凝剂复配无法获得上述技术效果。
模拟印染废水的配制与实施例1中相同，分别称取0.1g实施例1和对比例1分别制备的絮凝剂，调节溶液pH分别为1、3、5、7、9，搅拌30min，沉淀15min，取上清液、离心过滤，利用电感耦合等离子发射光谱仪来测溶液中锑、铬的含量。模拟印染废水中Sb的去除率随pH值的变化曲线如图6所示。
观察图6可以发现，对比例1制备的MC-FeS在pH＝1时，对重金属锑的去除达到了93.12％，但是随着印染废水pH值的增大，该絮凝剂对锑的去除能力明显降低，然而实施例1制备的磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂在pH值为1～7范围内使用，去除率均达到80％以上。
实施例2
(1)磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂的制备
准确量取1.8g羧甲基壳聚糖溶于150mL冰醋酸(50％，v/v)中，待羧甲基壳聚糖溶解完全后，加入2.0g Fe3O4磁性纳米颗粒，搅拌20min。在N2的保护下往上述的体系中加入35mL、0.87M FeSO4溶液以形成Fe2+羧甲基壳聚糖复合物。然后向溶液中逐滴滴加15mL、1.72MNa2S。混合液在77℃恒温水浴中加热，连续剧烈搅拌3h。然后加入4mL戊二醛溶液(0.25g/L)进行交联反应，形成凝胶，陈化24h。捣碎凝胶，使用2M NaOH水溶液使其溶解并调节其pH为9左右。在60℃恒温水浴中搅拌3h，形成磁性羧甲基壳聚糖FeS复合材料用去氧水和无水乙醇交替清洗，经冷冻干燥处理后密封保存。量取0.05g磁改性羧甲基壳聚糖溶解在100mL水中，添加0.002gAN-PAM，搅拌30min后，在鼓风干燥机中烘干，密封保存。
(2)磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂性能实验评价
模拟印染废水中锑、铬的含量，分别配制锑、铬的初始浓度为200μg/L、10mg/L(AR：焦锑酸钾、重铬酸钾)。实验方法为：向一系列含有锑(200μg/L)、铬(10mg/L)100mL水溶液中，各分别称取0.1g聚合氯化铝(PAC)、0.1g聚合硫酸铁(PFS)和0.1g本实施例制备的磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂(C-FeS)，调节溶液pH为5，分别搅拌0、5、10、15、20、25、30min，沉淀15min，取上清液、离心过滤，利用电感耦合等离子发射光谱仪来测溶液中锑、铬的含量。模拟印染废水中Sb、Cr的去除率随反应时间的变化曲线分别如图7和图8所示。
观察图7可以发现，pH＝5时，聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂(C-FeS)三种絮凝剂只有C-FeS可以在反应时间为5min时对锑的去除率达到81％。
观察图8可以发现，pH＝5时，聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂(C-FeS)三种絮凝剂中随着反应时间的变化，聚合硫酸铁(PFS)在15min对铬的去除达到了74％、磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂(C-FeS)在5min对铬的去除达到了76％。
实施例3
(1)磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂的制备
准确量取2.0g羧甲基壳聚糖溶于150mL冰醋酸(45％，v/v)中，待羧甲基壳聚糖溶解完全后，加入1.8g Fe3O4磁性纳米颗粒，搅拌20min。在N2的保护下往上述的体系中加入45mL、0.84M FeSO4溶液以形成Fe2+羧甲基壳聚糖复合物。然后向溶液中逐滴滴加10mL、1.69MNa2S，混合液在77℃恒温水浴中加热，连续剧烈搅拌3h。然后加入3mL戊二醛溶液(0.25g/L)进行交联反应，形成凝胶，陈化24h。捣碎凝胶，使用2M NaOH溶液使其溶解并调节其pH为9左右。在60℃恒温水浴中搅拌2h，形成磁性羧甲基壳聚糖FeS复合材料用去氧水和无水乙醇交替清洗，经冷冻干燥处理后密封保存。量取0.12g磁改性羧甲基壳聚糖溶解在100mL水溶液中，添加0.003gAN-PAM，搅拌25min后，在鼓风干燥机中烘干，密封保存。
(2)磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂性能实验评价
模拟印染废水中锑的含量，配制锑的初始浓度为200μg/L(AR：焦锑酸钾)。实验方法为：向一系列含有锑(200μg/L)的100mL水溶液中，分别称取0.1g聚合氯化铝(PAC)、0.1g聚合硫酸铁(PFS)和0.1g本实施例制备的磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂(C-FeS)，调节溶液pH分别为1、3、5、7、9，搅拌30min，沉淀15min，取上清液、离心过滤，利用电感耦合等离子发射光谱仪来测溶液中锑的含量。模拟印染废水中Sb的去除率随pH值的变化曲线如图9所示。
再向一系列含有锑(200μg/L)的100mL水溶液中，分别称取0.1g聚合氯化铝(PAC)、0.1g聚合硫酸铁(PFS)和0.1g本实施例制备的磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂(C-FeS)，调节pH＝5，分别搅拌0、5、10、15、20、25、30min，沉淀15min，取上清液、离心过滤，利用电感耦合等离子发射光谱仪来测溶液中锑、铬的含量。模拟印染废水中Sb的去除率随反应时间的变化曲线如图10所示。
观察图9可以发现，聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂(C-FeS)三种絮凝剂中，只有C-FeS可以在pH为1～7范围内，对重金属锑的去除率均可以达到85％以上。
观察图10可以发现，pH＝5时，聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂(C-FeS)三种絮凝剂只有C-FeS可以在反应时间为5min时对锑的去除率达到80.5％。

Claims (6)

1.一种磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂在印染废水中同步去除重金属锑、铬的应用，其特征在于，所述磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂的制备方法包括：
步骤一、将羧甲基壳聚糖溶解于弱酸-水溶剂中形成均一溶液，再加入Fe3O4磁性纳米颗粒搅拌均匀，得到悬浮液；
所述均一溶液中羧甲基壳聚糖的浓度为10~14 g/L；
羧甲基壳聚糖与Fe3O4磁性纳米颗粒的质量比为1：0.9~1.1；
步骤二、在无氧条件下，将步骤一制备的悬浮液与Fe2+盐溶液混合，得到混合液；
步骤三、将步骤二制备的混合液与Na2S水溶液混合，经60~90℃水浴加热得到负载有FeS的羧甲基壳聚糖溶液，再加入交联剂水溶液，得到凝胶，经洗涤、干燥得到磁改性羧甲基壳聚糖；
步骤四、将步骤三制备的磁改性羧甲基壳聚糖、阴离子聚丙烯酰胺溶解于溶剂中，再经干燥后去除溶剂，得到所述磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂；
阴离子聚丙烯酰胺与磁改性羧甲基壳聚糖的质量比为1：24~45。
2.根据权利要求1所述的磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂在印染废水中同步去除重金属锑、铬的应用，其特征在于，步骤一中：
所述弱酸溶剂选自冰醋酸、乳酸、苹果酸中的一种或多种，所述弱酸-水溶剂的体积浓度为20~70%。
3.根据权利要求1所述的磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂在印染废水中同步去除重金属锑、铬的应用，其特征在于，步骤二中：
所述Fe2+盐选自硫酸盐、氯化物、硝酸盐中的一种或多种，Fe2+盐溶液的浓度为0.7~1.2M；
Fe2+盐溶液与悬浮液的体积比1：2.3~4.7。
4.根据权利要求1所述的磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂在印染废水中同步去除重金属锑、铬的应用，其特征在于，步骤三中：
所述Na2S水溶液的浓度为1.35~2.4 M；
Na2S水溶液与混合液的体积比1：10~20；
所述交联剂水溶液的浓度为0.25~0.75 g/L，所述交联剂水溶液中的交联剂选自戊二醛、丙烯酸、硫磺中的一种或多种；
所述交联剂水溶液中交联剂与Na2S水溶液中的S的质量比为1：700~900。
5.根据权利要求1所述的磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂在印染废水中同步去除重金属锑、铬的应用，其特征在于，步骤四中：
所述溶剂选自水、冰醋酸、稀盐酸中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂在印染废水中同步去除重金属锑、铬的应用，其特征在于：
所述印染废水的pH值为1~7；
印染废水中，所述磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂的投加量为0.5~1.5g/L。
CN202210554869.5A 2022-05-19 2022-05-19 磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂及其制备方法和在印染废水中同步去除重金属锑、铬的应用 Active CN114873705B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210554869.5A CN114873705B (zh) 2022-05-19 2022-05-19 磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂及其制备方法和在印染废水中同步去除重金属锑、铬的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210554869.5A CN114873705B (zh) 2022-05-19 2022-05-19 磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂及其制备方法和在印染废水中同步去除重金属锑、铬的应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114873705A CN114873705A (zh) 2022-08-09
CN114873705B true CN114873705B (zh) 2023-09-01

Family

ID=82677717

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210554869.5A Active CN114873705B (zh) 2022-05-19 2022-05-19 磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂及其制备方法和在印染废水中同步去除重金属锑、铬的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114873705B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5861100A (en) * 1996-08-26 1999-01-19 Ajinomoto Co., Inc. Method of waste water treatment by flocculating sedimentation
CN106865722A (zh) * 2017-02-28 2017-06-20 齐鲁工业大学 磁性明胶基阴离子聚丙烯酰胺重金属离子去除剂及其制备方法
CN108996647A (zh) * 2018-07-18 2018-12-14 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 磁性复合絮凝剂的制备方法及其产品和应用
CN109626536A (zh) * 2018-12-06 2019-04-16 深圳粤鹏环保技术股份有限公司 一种阴离子基金属捕捉剂的制备方法及其应用
CN111974366A (zh) * 2020-08-31 2020-11-24 重庆大学 基于磁分离技术的两性羧甲基壳聚糖基微球的制备与应用
CN112978879A (zh) * 2021-02-23 2021-06-18 河南科技大学 用于分离高浊水中悬浮微粒的双复配磁改性絮凝剂及其制备和应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5861100A (en) * 1996-08-26 1999-01-19 Ajinomoto Co., Inc. Method of waste water treatment by flocculating sedimentation
CN106865722A (zh) * 2017-02-28 2017-06-20 齐鲁工业大学 磁性明胶基阴离子聚丙烯酰胺重金属离子去除剂及其制备方法
CN108996647A (zh) * 2018-07-18 2018-12-14 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 磁性复合絮凝剂的制备方法及其产品和应用
CN109626536A (zh) * 2018-12-06 2019-04-16 深圳粤鹏环保技术股份有限公司 一种阴离子基金属捕捉剂的制备方法及其应用
CN111974366A (zh) * 2020-08-31 2020-11-24 重庆大学 基于磁分离技术的两性羧甲基壳聚糖基微球的制备与应用
CN112978879A (zh) * 2021-02-23 2021-06-18 河南科技大学 用于分离高浊水中悬浮微粒的双复配磁改性絮凝剂及其制备和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
絮凝法处理碱厂废水的实验研究;张志凡;;矿冶(第01期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114873705A (zh) 2022-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107032580A (zh) 一种污泥脱水药剂及其使用方法
US3388060A (en) Process and composition for purification of water supplies and aqueous wastes
CN105523620B (zh) 一种聚硅硫酸铁基无机-有机复合絮凝剂及其制备方法
CN1085192A (zh) 复合高效水质净化剂的制备及其应用
CN104724809B (zh) 一种基于天然高分子的三元共聚絮凝剂及其制备方法
CN104556331A (zh) 一种聚合铝-改性海藻酸钠无机有机复合絮凝剂及其制备方法
JP2008110280A (ja) 染色排水処理方法
CN106423272A (zh) 一种负载型二氧化钛/氧化石墨烯小球及其制备方法与应用
CN101941755A (zh) 一种改性粉煤灰及其制备方法和用于处理腐殖酸的方法
CN111732169A (zh) 一种高效水处理剂及其制备方法和应用
CN110550722A (zh) 一种含锰铁污泥制备水解型锰铁试剂高效催化过硫酸盐处理有机废水的方法
CN114735795B (zh) 一种海藻酸钠-硅藻土复合磁性絮凝剂及其制备方法
CN114873705B (zh) 磁改性羧甲基壳聚糖复配絮凝剂及其制备方法和在印染废水中同步去除重金属锑、铬的应用
CN108101184A (zh) 一种污水处理剂及其制备方法
CN100418890C (zh) 一种利用钢铁酸洗废液制备高铁酸钾的方法
CN105601057B (zh) 处理含亚甲基蓝废水的方法
CN107151030A (zh) 一种聚合四氯化锆无机高分子混凝剂的制备方法及其应用
CN106587314A (zh) 一种高效除磷剂及其制备方法
CN108408963A (zh) 一种混凝预处理染色废水的方法
CN109608020A (zh) 一种用于污泥处理的复合絮凝剂及其制备方法
CN108383227A (zh) 一种用于染色废水预处理的凝聚剂的制备方法
CN114751597A (zh) 一种基于复合磁性絮凝剂的水处理工艺
CN112479328A (zh) 一种磁性聚硅酸铝铁絮凝剂的制备方法
CN110040831A (zh) 一种海藻酸钠-聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵有机絮凝剂的制备方法
Zouboulis et al. Inorganic pre-polymerized coagulants: current status and future trends

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant