CN115304238B - 一种高效、经济的污泥破壁脱水剂及脱水方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及污泥处理技术领域，具体涉及一种高效、经济的污泥破壁脱水剂及脱水方法，所述污泥破壁脱水剂包括A剂、B剂和C剂；所述A剂包括聚合氯化铝铁、聚合氯化铝、氯化钙和溶剂；所述B剂包括硅酸钠、聚合氯化铝、聚合硅酸铝铁、滑石粉和溶剂；所述C剂为混合粉体，包括纳米复合凝胶和磁性纳米复合颗粒。本发明中的污泥破壁脱水剂，不仅可以将污泥中的水分汲取后限固在内部，从而将污泥中的水分脱除，降低了污泥含水率，而且可以加快污泥颗粒的团聚速度，使得污泥颗粒之间更容易发生凝聚而形成较大的絮体颗粒，使得污泥中所含的大量水分更容易被去除，进而提高产品的脱水效率。

Description

一种高效、经济的污泥破壁脱水剂及脱水方法
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，具体为一种高效、经济的污泥破壁脱水剂及脱水方法。
背景技术
污泥作为污水处理过程的产物，其组成成分十分复杂，包括工业废水或生活污水处理过程中截留下来的大量固体颗粒，如泥沙、动植物残体等，大量的由微生物群体组成的菌胶团及其吸附的有机物，还有其他的如重金属元素、寄生虫卵和少量的病原微生物等有毒有害物质。如果污泥不经有效的处理而直接进入自然环境，会对自然环境造成严重的污染。另一方面，由于污泥含有大量的水分，含水率一般高达97.5％-99.5％，导致污泥的体积十分庞大，对后续处理工序和运输带来很大的困难并大幅增加了处理费用，因此，必须对污泥进行脱水处理，以减小污泥的体积。
例如现有技术中，公告号为CN110590121A的发明专利公开了一种污泥脱水剂及污泥脱水方法，该污泥脱水剂包括A剂和B剂，所述A剂为助脱剂，所述B剂包括钙盐和氧化物；采用本发明的污泥脱水剂进行污泥脱水，能使污泥的比阻值在适合机械脱水的范围内，污泥含水率降低至20％以下，减少污泥体积，为污泥的最终处置和应用奠定基础；但是该污泥脱水剂只能脱出污泥中的间隙水以及部分毛细结合水，对于污泥颗粒上的表面吸附水以及内部水则很难去除，因此只能将污泥中的含水率降至20％左右，而且，由于污泥颗粒表面带有大量的负电荷，颗粒之间由于静电斥力而稳定存在，很难发生凝集形成大颗粒，导致污泥中的水分不容易被去除，导致污泥脱水剂的脱水效率不佳。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种高效、经济的污泥破壁脱水剂及脱水方法，不仅可以将污泥中的部分表面吸附水以及内部水汲取后限固在内部，从而将污泥中的水分脱除，降低了污泥含水率，而且可以加快污泥颗粒的团聚速度，使得污泥颗粒之间更容易发生凝聚而形成较大的絮体颗粒，使得污泥中所含的大量水分更容易被去除，进而提高产品的脱水效率。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高效、经济的污泥破壁脱水剂，所述污泥破壁脱水剂包括A剂、B剂和C剂；
所述A剂包括聚合氯化铝铁、聚合氯化铝、氯化钙和溶剂；
所述B剂包括硅酸钠、聚合氯化铝、聚合硅酸铝铁、滑石粉和溶剂；
所述C剂为混合粉体，包括纳米复合凝胶和磁性纳米复合颗粒。
作为本发明的进一步优选方案，所述A剂、B剂和C剂的质量比为1：(2-3)：(0.1-0.3)；
所述A剂中，各组分按重量份数计为：聚合氯化铝铁9.0-9.5份、聚合氯化铝4.0-4.5份、氯化钙3.5-4.0份和溶剂82-85份；
所述B剂中，各组分按重量份数计为：硅酸钠0.4-0.8份、聚合氯化铝0.1-0.3份、聚合硅酸铝铁0.02-0.05份、滑石粉0.1-0.3份和溶剂96.5-99.5份；
所述C剂中，各组分按重量份数计为：纳米复合凝胶3-6份和磁性纳米复合颗粒2-5份。
更进一步，所述溶剂选用蒸馏水。
作为本发明的进一步优选方案，所述纳米复合凝胶的制备方法如下：
(1)将适量的十二烷基苯磺酸钠溶于去离子水中，待完全溶解后再加入乙烯基三乙氧基硅烷并磁力搅拌2-4h，再缓慢加入适量的氨水于搅拌后的溶液中，并置于50-60℃恒温水浴中反应30-35h，待反应结束后，将形成的悬浮液进行离心，产物烘干后得到改性二氧化硅纳米颗粒；
(2)将适量的丙烯酸和氢氧化钠加入到去离子水中，待溶液冷却至常温后，加入丙烯酰胺、改性二氧化硅纳米颗粒以及改性银纳米线于上述溶液中，并在氮气下搅拌2-5h，随后加入过硫酸铵，继续反应30-50min，然后将形成的悬浊液密封后置于50-60℃恒温水浴中反应30-40h，待反应结束后，将产物换水处理后烘干，研磨成粉末，得到纳米复合凝胶。
更进一步，步骤(1)中，所述悬浮液中，十二烷基苯磺酸钠、去离子水、乙烯基三乙氧基硅烷、氨水的用量比例为(4.2-5.8)g：(300-500)mL：(38-46)mL：(5-8)mL；
所述氨水的浓度为25-28wt％。
更进一步，步骤(2)中，所述悬浊液中，丙烯酸、氢氧化钠、去离子水、丙烯酰胺、改性二氧化硅纳米颗粒、改性银纳米线以及过硫酸铵的用量比例为(90-120)mL：(30-40)g：(300-500)mL：(3-5)g：(1-5)g：(0.8-3.5)g：(0.3-0.6)g；
所述换水处理的方法如下，将产物浸泡于去离子水中4-6d，每隔8-10h更换一次去离子水即可。
作为本发明的进一步优选方案，步骤(2)中，所述改性银纳米线的制备方法如下：
(1)在室温条件下，将3.5-5.2g聚乙烯吡咯烷酮和9.6-15.5mg氯化钠溶解在80-120mL乙二醇中，得到溶液A，将1.6-2.4g硝酸银溶解在120-160mL乙二醇中，然后逐滴加入到溶液A中，反应5-10min，得到溶液B，将溶液B置于反应釜中反应7-10h，将得到的产物洗涤后烘干，得到银纳米线；
(2)将银纳米线加入到去离子水中，搅拌并升温至80-90℃，加入油酸，保温4-6h，待反应结束后冷却至室温，洗涤后烘干，得到改性银纳米线。
更进一步，所述反应釜中的反应温度为160-180℃；
所述银纳米线、去离子水、油酸的用量比例为(2-5)g：(20-30)mL：(5-9)mL。
作为本发明的进一步优选方案，所述磁性纳米复合颗粒的制备方法如下：
(1)将植物多酚经纯化处理后，分散于去离子水中，得到浓度为10-15g/L的植物多酚水溶液，将二甲胺水溶液和甲醛水溶液加入到植物多酚水溶液中，混匀后加入体积分数为10-13％的醋酸水溶液使其最终浓度为0.03-0.05％，在氮气保护下于70-80℃反应3-5h，将得到的产物冷冻干燥，得到改性植物多酚；
(2)将四氧化三铁和改性植物多酚加入到去离子水中，得到混合溶液，搅拌混合2-5h，然后采用永磁铁将产物从混合溶液中分离处理，并用去离子水反复清洗，经冷冻干燥后得到磁性纳米复合颗粒。
更进一步，所述植物多酚水溶液：二甲胺水溶液：甲醛水溶液的体积比为2：(3-4)：(5-6)；
所述二甲胺水溶液的体积分数为33-36％；
所述甲醛水溶液的体积分数为37-40％；
所述四氧化三铁和改性植物多酚的质量比为1：(1-2)；
所述混合溶液中，四氧化三铁的含量为10-20g/L。
更进一步，所述植物多酚的纯化处理，方法如下：
将植物多酚溶解于去离子水中，过滤去除不溶物质，得到浓度为50-80g/L的植物多酚水溶液，按照体积比为1：1，加入到石油醚中，萃取去除杂质后，取下层水溶液，像萃取后的植物多酚水溶液中加入3-4倍体积的无水乙醇，充分混匀后离心去除沉淀，将离心后得到的上清液旋转蒸发去除乙醇，烘干后即可。
一种高效、经济的污泥破壁脱水剂的脱水方法，包括以下步骤：
向污泥中加入A剂，先以800-1200r/min搅拌10-15min后加入B剂，继续搅拌5-10min，再加入C剂，以300-500r/min搅拌10-15min，将搅拌后的污泥注入板框压滤机中进行机械压滤，得到处理后的污泥，其中，污泥破壁脱水剂的用量占污泥总质量的10-30％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中，以丙烯酸和丙烯酰胺为单体，将二氧化硅经改性处理后作为交联剂，并添加了改性银纳米线，经自由基聚合法得到纳米复合凝胶，其中，改性二氧化硅作为交联剂可以降低凝胶网络的交联密度，使得纳米复合凝胶具有更多更密集的孔结构，能够提供更多水分子通过的路径，进而获得更高的，同时，粉末状的纳米复合凝胶颗粒具有更大的比表面积，这有利于增加纳米复合凝胶与水的接触面积，提高水通量，从而使得纳米复合凝胶具有超强得吸水性，可以将污泥颗粒中的间隙水、毛细结合水，以及部分表面吸附水和内部水汲取并脱除，从而大大降低污泥含水率，减小污泥的体积，从而便于后续污泥稳定处理工艺的顺利进行和降低污泥处理费用；同时，本发明中，为了防止纳米复合凝胶中汲取的水分发生脱离，通过加入的改性银纳米线，利用其在纳米复合凝胶中相互搭接形成网状结构，由于该网状结构主要附着在纳米复合凝胶的孔结构的孔壁上，增大了孔壁与水分子之间的摩擦阻力，当单独的水分子进入到孔结构中后，在孔结构中缔结，形成水分子团，与孔壁之间存在较大的摩擦阻力，从而使得水分子不易从孔结构中脱离，可以对水分的流动起到限制作用，从而使得纳米复合凝胶在具有超强吸水性的同时，还具有很好的保水性。
并且，在本发明中，采用多元醇法合成银纳米线，并使用油酸对其进行表面处理，油酸中的羧基与银纳米线表面的羟基发生了酯化反应，从而使得油酸成功的共价结合在银纳米线表面，使得形成的改性银纳米线与基体间具有良好的相容性，不会出现团聚现象，从而也可以避免了改性银纳米线在纳米复合凝胶的孔结构中因团聚造成孔结构的堵塞，从而影响了纳米复合凝胶的吸水性。
本发明中，将植物多酚经胺甲基化改性处理后，对四氧化三铁进行功能化包覆，其表面的官能团与四氧化三铁通过N-O键作用实现结合，从而形成磁性纳米复合颗粒，该复合颗粒表面带有的正电荷可以对污泥颗粒表面的负电荷进行中和，降低污泥颗粒之间的静电斥力，从而使得污泥颗粒可以较为容易的发生凝集形成较大的颗粒，其次，由于该复合颗粒还具有一定的磁性，当复合颗粒与污泥颗粒通过静电吸附后，使得污泥颗粒也带有一定的磁性，从而更容易发生凝集形成大颗粒，从而加快了污泥颗粒的团聚速度，使得污泥中所含的大量水分更容易被去除。
本发明中，在制备污泥破壁脱水剂时，加入纳米复合凝胶和磁性纳米复合颗粒，一方面，纳米复合凝胶具有很好的吸水性和保水性，可以将污泥中的部分表面吸附水以及内部水汲取后限固在内部，从而将污泥中的水分脱除，降低了污泥含水率；另一方面，磁性纳米复合颗粒可以加快污泥颗粒的团聚速度，使得污泥颗粒之间更容易发生凝聚而形成较大的絮体颗粒，使得污泥中所含的大量水分更容易被去除，进而提高产品的脱水效率。
具体实施方式
下面将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一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高效、经济的污泥破壁脱水剂，所述污泥破壁脱水剂包括A剂、B剂和C剂，并且A剂、B剂和C剂的质量比为1：2：0.1；
其中，A剂中，各组分按重量份数计为：聚合氯化铝铁9份、聚合氯化铝4份、氯化钙3.5份和蒸馏水82份；
B剂中，各组分按重量份数计为：硅酸钠0.4份、聚合氯化铝0.1份、聚合硅酸铝铁0.02份、滑石粉0.1份和蒸馏水96.5份；
C剂中，各组分按重量份数计为：纳米复合凝胶3份和磁性纳米复合颗粒2份。
其中，纳米复合凝胶的制备方法如下：
(1)将4.2g十二烷基苯磺酸钠溶于300mL去离子水中，待完全溶解后再加入38mL乙烯基三乙氧基硅烷并磁力搅拌2h，再缓慢加入5mL浓度为25wt％的氨水于搅拌后的溶液中，并置于50℃恒温水浴中反应30h，待反应结束后，将形成的悬浮液置于离心管中，以12000r/min离心20min，将得到的产物放入烘箱中，在60℃下干燥2h，得到改性二氧化硅纳米颗粒；
(2)将90mL丙烯酸和30g氢氧化钠加入到300mL去离子水中，待溶液冷却至常温后，加入3g丙烯酰胺、1g改性二氧化硅纳米颗粒以及0.8g改性银纳米线线于上述溶液中，并在氮气下搅拌2h，随后加入0.3g过硫酸铵，继续反应30min，然后将形成的悬浊液密封后置于50℃恒温水浴中反应30h，待反应结束后，将产物取出后浸泡于去离子水中4d，每隔8h更换一次去离子水，换水完成后放入50℃烘箱中干燥30h，并用研体研磨成粉末，得到纳米复合凝胶。
上述，改性银纳米线的制备方法如下：
(1)在室温条件下，将3.5g聚乙烯吡咯烷酮和9.6mg氯化钠溶解在80mL乙二醇中，得到溶液A，将1.6g硝酸银溶解在120mL乙二醇中，然后逐滴加入到溶液A中，反应5min，得到溶液B，将溶液B置于反应釜中，在160℃下反应7h，将得到的产物用蒸馏水和无水乙醇反复交替洗涤后烘干，得到银纳米线；
(2)将2g银纳米线加入到20mL去离子水中，以200r/min机械搅拌并升温至80℃，加入5mL油酸，保温4h，待反应结束后冷却至室温，用无水乙醇和去离子水反复交替洗涤后烘干，得到改性银纳米线。
其中，磁性纳米复合颗粒的制备方法如下：
(1)将植物多酚经纯化处理后，分散于去离子水中，得到浓度为10g/L的植物多酚水溶液，按照植物多酚水溶液：二甲胺水溶液：甲醛水溶液的体积比为2：3：5，将体积分数为33％的二甲胺水溶液和体积分数为37％的甲醛水溶液加入到植物多酚水溶液中，混匀后加入体积分数为10％的醋酸水溶液使其最终浓度为0.03％，在氮气保护下于70℃反应3h，将得到的产物冷冻干燥，得到改性植物多酚；
(2)将四氧化三铁和改性植物多酚按照质量比为1：1加入到去离子水中，得到混合溶液，并控制混合溶液中，四氧化三铁的含量为10g/L，在500r/min下搅拌混合2h，然后采用永磁铁将产物从混合溶液中分离处理，并用去离子水反复清洗，经冷冻干燥后得到磁性纳米复合颗粒。
上述，植物多酚的纯化处理，方法如下：
将植物多酚溶解于去离子水中，过滤去除不溶物质，得到浓度为50g/L的植物多酚水溶液，按照体积比为1：1，加入到石油醚中，萃取去除杂质后，取下层水溶液，像萃取后的植物多酚水溶液中加入3倍体积的无水乙醇，充分混匀后离心去除沉淀，将离心后得到的上清液旋转蒸发去除乙醇，烘干后即可。
一种高效、经济的污泥破壁脱水剂的脱水方法，包括以下步骤：
向污泥中加入A剂，先以800r/min搅拌10min后加入B剂，继续搅拌5min，再加入C剂，以300r/min搅拌10min，将搅拌后的污泥注入板框压滤机中进行机械压滤，得到处理后的污泥，其中，污泥破壁脱水剂的用量占污泥总质量的10％。
实施例2
一种高效、经济的污泥破壁脱水剂，所述污泥破壁脱水剂包括A剂、B剂和C剂，并且A剂、B剂和C剂的质量比为1：2.5：0.2；
其中，A剂中，各组分按重量份数计为：聚合氯化铝铁9.3份、聚合氯化铝4.2份、氯化钙3.7份和蒸馏水83份；
B剂中，各组分按重量份数计为：硅酸钠0.6份、聚合氯化铝0.2份、聚合硅酸铝铁0.03份、滑石粉0.2份和蒸馏水98.5份；
C剂中，各组分按重量份数计为：纳米复合凝胶5份和磁性纳米复合颗粒3份。
其中，纳米复合凝胶的制备方法如下：
(1)将5g十二烷基苯磺酸钠溶于400mL去离子水中，待完全溶解后再加入40mL乙烯基三乙氧基硅烷并磁力搅拌3h，再缓慢加入7mL浓度为26wt％的氨水于搅拌后的溶液中，并置于55℃恒温水浴中反应32h，待反应结束后，将形成的悬浮液置于离心管中，以15000r/min离心30min，将得到的产物放入烘箱中，在70℃下干燥3h，得到改性二氧化硅纳米颗粒；
(2)将100mL丙烯酸和35g氢氧化钠加入到400mL去离子水中，待溶液冷却至常温后，加入4g丙烯酰胺、3g改性二氧化硅纳米颗粒以及2.1g改性银纳米线线于上述溶液中，并在氮气下搅拌3h，随后加入0.5g过硫酸铵，继续反应40min，然后将形成的悬浊液密封后置于55℃恒温水浴中反应35h，待反应结束后，将产物取出后浸泡于去离子水中5d，每隔10h更换一次去离子水，换水完成后放入60℃烘箱中干燥32h，并用研体研磨成粉末，得到纳米复合凝胶。
上述，改性银纳米线的制备方法如下：
(1)在室温条件下，将4.6g聚乙烯吡咯烷酮和13.5mg氯化钠溶解在100mL乙二醇中，得到溶液A，将2.1g硝酸银溶解在140mL乙二醇中，然后逐滴加入到溶液A中，反应8min，得到溶液B，将溶液B置于反应釜中，在170℃下反应8h，将得到的产物用蒸馏水和无水乙醇反复交替洗涤后烘干，得到银纳米线；
(2)将3g银纳米线加入到25mL去离子水中，以250r/min机械搅拌并升温至85℃，加入7mL油酸，保温5h，待反应结束后冷却至室温，用无水乙醇和去离子水反复交替洗涤后烘干，得到改性银纳米线。
其中，磁性纳米复合颗粒的制备方法如下：
(1)将植物多酚经纯化处理后，分散于去离子水中，得到浓度为12g/L的植物多酚水溶液，按照植物多酚水溶液：二甲胺水溶液：甲醛水溶液的体积比为2：3.5：5.5，将体积分数为35％的二甲胺水溶液和体积分数为38％的甲醛水溶液加入到植物多酚水溶液中，混匀后加入体积分数为12％的醋酸水溶液使其最终浓度为0.04％，在氮气保护下于75℃反应4h，将得到的产物冷冻干燥，得到改性植物多酚；
(2)将四氧化三铁和改性植物多酚按照质量比为1：1.5加入到去离子水中，得到混合溶液，并控制混合溶液中，四氧化三铁的含量为15g/L，在700r/min下搅拌混合3h，然后采用永磁铁将产物从混合溶液中分离处理，并用去离子水反复清洗，经冷冻干燥后得到磁性纳米复合颗粒。
上述，植物多酚的纯化处理，方法如下：
将植物多酚溶解于去离子水中，过滤去除不溶物质，得到浓度为70g/L的植物多酚水溶液，按照体积比为1：1，加入到石油醚中，萃取去除杂质后，取下层水溶液，像萃取后的植物多酚水溶液中加入3.5倍体积的无水乙醇，充分混匀后离心去除沉淀，将离心后得到的上清液旋转蒸发去除乙醇，烘干后即可。
一种高效、经济的污泥破壁脱水剂的脱水方法，包括以下步骤：
向污泥中加入A剂，先以1000r/min搅拌12min后加入B剂，继续搅拌8min，再加入C剂，以400r/min搅拌12min，将搅拌后的污泥注入板框压滤机中进行机械压滤，得到处理后的污泥，其中，污泥破壁脱水剂的用量占污泥总质量的20％。
实施例3
一种高效、经济的污泥破壁脱水剂，所述污泥破壁脱水剂包括A剂、B剂和C剂，并且A剂、B剂和C剂的质量比为1：3：0.3；
其中，A剂中，各组分按重量份数计为：聚合氯化铝铁9.5份、聚合氯化铝4.5份、氯化钙4份和蒸馏水85份；
B剂中，各组分按重量份数计为：硅酸钠0.8份、聚合氯化铝0.3份、聚合硅酸铝铁0.05份、滑石粉0.3份和蒸馏水99.5份；
C剂中，各组分按重量份数计为：纳米复合凝胶6份和磁性纳米复合颗粒5份。
其中，纳米复合凝胶的制备方法如下：
(1)将5.8g十二烷基苯磺酸钠溶于500mL去离子水中，待完全溶解后再加入46mL乙烯基三乙氧基硅烷并磁力搅拌4h，再缓慢加入8mL浓度为28wt％的氨水于搅拌后的溶液中，并置于60℃恒温水浴中反应35h，待反应结束后，将形成的悬浮液置于离心管中，以16000r/min离心50min，将得到的产物放入烘箱中，在80℃下干燥5h，得到改性二氧化硅纳米颗粒；
(2)将120mL丙烯酸和40g氢氧化钠加入到500mL去离子水中，待溶液冷却至常温后，加入5g丙烯酰胺、5g改性二氧化硅纳米颗粒以及3.5g改性银纳米线线于上述溶液中，并在氮气下搅拌5h，随后加入0.6g过硫酸铵，继续反应50min，然后将形成的悬浊液密封后置于60℃恒温水浴中反应40h，待反应结束后，将产物取出后浸泡于去离子水中6d，每隔10h更换一次去离子水，换水完成后放入70℃烘箱中干燥35h，并用研体研磨成粉末，得到纳米复合凝胶。
上述，改性银纳米线的制备方法如下：
(1)在室温条件下，将5.2g聚乙烯吡咯烷酮和15.5mg氯化钠溶解在120mL乙二醇中，得到溶液A，将2.4g硝酸银溶解在160mL乙二醇中，然后逐滴加入到溶液A中，反应10min，得到溶液B，将溶液B置于反应釜中，在180℃下反应10h，将得到的产物用蒸馏水和无水乙醇反复交替洗涤后烘干，得到银纳米线；
(2)将5g银纳米线加入到30mL去离子水中，以300r/min机械搅拌并升温至90℃，加入9mL油酸，保温6h，待反应结束后冷却至室温，用无水乙醇和去离子水反复交替洗涤后烘干，得到改性银纳米线。
其中，磁性纳米复合颗粒的制备方法如下：
(1)将植物多酚经纯化处理后，分散于去离子水中，得到浓度为15g/L的植物多酚水溶液，按照植物多酚水溶液：二甲胺水溶液：甲醛水溶液的体积比为2：4：6，将体积分数为36％的二甲胺水溶液和体积分数为40％的甲醛水溶液加入到植物多酚水溶液中，混匀后加入体积分数为13％的醋酸水溶液使其最终浓度为0.05％，在氮气保护下于80℃反应5h，将得到的产物冷冻干燥，得到改性植物多酚；
(2)将四氧化三铁和改性植物多酚按照质量比为1：2加入到去离子水中，得到混合溶液，并控制混合溶液中，四氧化三铁的含量为20g/L，在800r/min下搅拌混合5h，然后采用永磁铁将产物从混合溶液中分离处理，并用去离子水反复清洗，经冷冻干燥后得到磁性纳米复合颗粒。
上述，植物多酚的纯化处理，方法如下：
将植物多酚溶解于去离子水中，过滤去除不溶物质，得到浓度为80g/L的植物多酚水溶液，按照体积比为1：1，加入到石油醚中，萃取去除杂质后，取下层水溶液，像萃取后的植物多酚水溶液中加入4倍体积的无水乙醇，充分混匀后离心去除沉淀，将离心后得到的上清液旋转蒸发去除乙醇，烘干后即可。
一种高效、经济的污泥破壁脱水剂的脱水方法，包括以下步骤：
向污泥中加入A剂，先以1200r/min搅拌15min后加入B剂，继续搅拌10min，再加入C剂，以500r/min搅拌15min，将搅拌后的污泥注入板框压滤机中进行机械压滤，得到处理后的污泥，其中，污泥破壁脱水剂的用量占污泥总质量的30％。
对比例1：本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于，污泥破壁脱水剂中不含C剂。
对比例2：本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于，C剂中不含纳米复合凝胶。
对比例3：本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于，纳米复合凝胶的制备过程中不加入改性银纳米线。
对比例4：本对比例与实施例1基本相同，不同之处在于，C剂中不含磁性纳米复合颗粒。
测试试验：
使用实施例1-3和对比例1-4所得的污泥破壁脱水剂对污泥(含水率97.5-99.5％)进行处理，得到待测污泥试样，然后对污泥试样进行含水率测试，具体检测方法如下：
将蒸发皿放入电热恒温干燥箱中干燥2小时，电热恒温干燥箱的温度保持在105℃，取出蒸发皿后再放入干燥器内冷却半小时，用电子分析天平称量已干燥的蒸发皿和滤纸的总质量为m0，在蒸发皿中装入一定量的待测污泥试样后，用电子分析天平称量蒸发皿和污泥的总质量为m1，将已称重的装有污泥的蒸发皿放入温度为105℃的电热恒温干燥箱内干燥2小时，取出蒸发皿后放入干燥器内冷却半小时，用电子分析天平称量蒸发皿和干污泥的总质量，重复上述操作，直至连续两次所称量的质量之间的差值小于0.002g为止，即为干污泥和蒸发皿的总质量m2，污泥含水率的计算公式：P＝[(m1-m(2)÷(m1-m0)]×100％。
具体检测结果如表1所示：
表1污泥含水率
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3
含水率％ 9.8 9.2 10.5
对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
含水率％ 25.3 19.7 16.2 20.3
通过上述测试结果可知，本发明中的污泥破壁脱水剂具有优异的脱水效果，不仅可以将污泥中的大部分间隙水和毛细结合水，还可以将部分的表面吸附水以及内部水脱除，从而可以将污泥的含水率降至10％左右，在环保技术行业的发展中具有广阔的应用前景。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种高效、经济的污泥破壁脱水剂，其特征在于，所述污泥破壁脱水剂包括A剂、B剂和C剂；
所述A剂包括聚合氯化铝铁、聚合氯化铝、氯化钙和溶剂；
所述B剂包括硅酸钠、聚合氯化铝、聚合硅酸铝铁、滑石粉和溶剂；
所述C剂为混合粉体，包括纳米复合凝胶和磁性纳米复合颗粒；
所述A剂、B剂和C剂的质量比为1：（2-3）：（0.1-0.3）；
所述A剂中，各组分按重量份数计为：聚合氯化铝铁9.0-9.5份、聚合氯化铝4.0-4.5份、氯化钙3.5-4.0份和溶剂82-85份；
所述B剂中，各组分按重量份数计为：硅酸钠0.4-0.8份、聚合氯化铝0.1-0.3份、聚合硅酸铝铁0.02-0.05份、滑石粉0.1-0.3份和溶剂96.5-99.5份；
所述C剂中，各组分按重量份数计为：纳米复合凝胶3-6份和磁性纳米复合颗粒2-5份；
所述纳米复合凝胶的制备方法如下：
（1）将适量的十二烷基苯磺酸钠溶于去离子水中，待完全溶解后再加入乙烯基三乙氧基硅烷并磁力搅拌2-4h，再缓慢加入适量的氨水于搅拌后的溶液中，并置于50-60℃恒温水浴中反应30-35h，待反应结束后，将形成的悬浮液进行离心，产物烘干后得到改性二氧化硅纳米颗粒；
（2）将适量的丙烯酸和氢氧化钠加入到去离子水中，待溶液冷却至常温后，加入丙烯酰胺、改性二氧化硅纳米颗粒以及改性银纳米线于上述溶液中，并在氮气下搅拌2-5h，随后加入过硫酸铵，继续反应30-50min，然后将形成的悬浊液密封后置于50-60℃恒温水浴中反应30-40h，待反应结束后，将产物换水处理后烘干，研磨成粉末，得到纳米复合凝胶；
步骤（2）中，所述改性银纳米线的制备方法如下：
（1）在室温条件下，将3.5-5.2g聚乙烯吡咯烷酮和9.6-15.5mg氯化钠溶解在80-120mL乙二醇中，得到溶液A，将1.6-2.4g硝酸银溶解在120-160mL乙二醇中，然后逐滴加入到溶液A中，反应5-10min，得到溶液B，将溶液B置于反应釜中反应7-10h，将得到的产物洗涤后烘干，得到银纳米线；
（2）将银纳米线加入到去离子水中，搅拌并升温至80-90℃，加入油酸，保温4-6h，待反应结束后冷却至室温，洗涤后烘干，得到改性银纳米线；
所述磁性纳米复合颗粒的制备方法如下：
（1）将植物多酚经纯化处理后，分散于去离子水中，得到浓度为10-15g/L的植物多酚水溶液，将二甲胺水溶液和甲醛水溶液加入到植物多酚水溶液中，混匀后加入体积分数为10-13%的醋酸水溶液使其最终浓度为0.03-0.05%，在氮气保护下于70-80℃反应3-5h，将得到的产物冷冻干燥，得到改性植物多酚；
（2）将四氧化三铁和改性植物多酚加入到去离子水中，得到混合溶液，搅拌混合2-5h，然后采用永磁铁将产物从混合溶液中分离处理，并用去离子水反复清洗，经冷冻干燥后得到磁性纳米复合颗粒；
所述植物多酚水溶液：二甲胺水溶液：甲醛水溶液的体积比为2：（3-4）：（5-6）；
所述二甲胺水溶液的体积分数为33-36%；
所述甲醛水溶液的体积分数为37-40%；
所述四氧化三铁和改性植物多酚的质量比为1：（1-2）；
所述混合溶液中，四氧化三铁的含量为10-20g/L。
2.根据权利要求1所述一种高效、经济的污泥破壁脱水剂，其特征在于，步骤（1）中，所述悬浮液中，十二烷基苯磺酸钠、去离子水、乙烯基三乙氧基硅烷、氨水的用量比例为（4.2-5.8）g：（300-500）mL：（38-46）mL：（5-8）mL；
所述氨水的浓度为25-28wt%。
3.根据权利要求1所述一种高效、经济的污泥破壁脱水剂，其特征在于，步骤（2）中，所述悬浊液中，丙烯酸、氢氧化钠、去离子水、丙烯酰胺、改性二氧化硅纳米颗粒、改性银纳米线以及过硫酸铵的用量比例为（90-120）mL：（30-40）g：（300-500）mL：（3-5）g：（1-5）g：（0.8-3.5）g：（0.3-0.6）g；
所述换水处理的方法如下，将产物浸泡于去离子水中4-6d，每隔8-10h更换一次去离子水即可。
4.根据权利要求1所述一种高效、经济的污泥破壁脱水剂，其特征在于，所述反应釜中的反应温度为160-180℃；
所述银纳米线、去离子水、油酸的用量比例为（2-5）g：（20-30）mL：（5-9）mL。
5.权利要求1-4任意一项所述高效、经济的污泥破壁脱水剂的脱水方法，其特征在于，包括以下步骤：
向污泥中加入A剂，先以800-1200r/min搅拌10-15min后加入B剂，继续搅拌5-10min，再加入C剂，以300-500r/min搅拌10-15min，将搅拌后的污泥注入板框压滤机中进行机械压滤，得到处理后的污泥，其中，污泥破壁脱水剂的用量占污泥总质量的10-30%。
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