CN115536118B - 污水处理絮凝剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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CN115536118B CN202211229709.XA CN202211229709A CN115536118B CN 115536118 B CN115536118 B CN 115536118B CN 202211229709 A CN202211229709 A CN 202211229709A CN 115536118 B CN115536118 B CN 115536118B
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Abstract

本申请提供一种污水处理絮凝剂及其制备方法和应用,絮凝剂包括絮凝剂主体和助凝剂,絮凝剂主体包括聚合氯化铝100‑110重量份、氧化钙100‑110重量份及活性碳酸钙10‑15重量份;助凝剂5‑10重量份,助凝剂包括蛇纹石粉体和改性无机多孔材料,蛇纹石粉与改性无机多孔材料的重量比为1:2‑5;改性无机多孔材料通过改性剂十二烷基二甲基甜菜碱与无机多孔材料进行反应所得,改性剂与无机多孔材料的重量比为3‑5:1。无机多孔材料为沸石、煤矸石、钢渣中的至少一种。本申请的污水处理絮凝剂的絮凝效率高,絮凝效果佳,絮凝时间短,且使用范围广泛。

Description

污水处理絮凝剂及其制备方法和应用
技术领域
本申请涉及水处理技术领域,尤其涉及一种污水处理絮凝剂及其制备方法和应用。
背景技术
近年来,全球变暖,工业化迅速发展,使得全球的水资源迅速恶化,各地水资源环境受到不同程度的污染,且不断加剧,为了节约水资源,必须加强对生活污水及工业污水的处理,以提高水的利用率,实现水循环利用。在污水处理工艺中,絮凝沉淀是其中的关键技术环节。絮凝剂性能的优劣对污水处理的效果至关重要。
目前,在污水处理中,聚合氯化铝(PAC)是国内外在污水处理中应用较广泛的无机高分子絮凝剂。聚合氯化铝比传统的铝盐絮凝剂(硫酸铝、氯化铝等)混凝效能更优异,比有机高分子絮凝剂价格低廉。但是聚合氯化铝存在对胶体物质的吸附能力较差、絮凝所用的投药量高、絮凝所用时间较长、絮凝效率有待提高的问题。
发明内容
本申请提供一种污水处理絮凝剂及其制备方法和应用,用以解决现有技术中存在的上述问题。
第一方面,本申请提供一种污水处理絮凝剂,包括絮凝剂主体和助凝剂,絮凝剂主体由以下重量份的原料组成:包括聚合氯化铝100-110重量份、氧化钙100-110重量份及活性碳酸钙10-15重量份;
助凝剂5-10重量份,助凝剂包括蛇纹石粉体和改性无机多孔材料,蛇纹石粉体与改性无机多孔材料的重量比为1:2-5;
改性无机多孔材料通过改性剂与无机多孔材料进行反应所得,改性剂与无机多孔材料的重量比为3-5:1。改性剂为十二烷基二甲基甜菜碱,无机多孔材料为沸石、煤矸石、钢渣中的至少一种。
第二方面,本申请提供一种污水处理絮凝剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)改性无机多孔材料制备:称取改性剂十二烷基二甲基甜菜碱和无机多孔材料,在搅拌状态下加入反应釜中,同时加入水和稀硫酸,并进行保温反应3-5h,得到混合液体,然后将保温反应得到的混合液体进行水洗,并通过离心机进行分离,得到的固相为改性无机多孔材料。
(2)絮凝剂主体制备:按重量份分别称取聚合氯化铝、氧化钙、活性碳酸钙,将备好的聚合氯化铝和氧化钙加入搅拌釜进行混合搅拌,5-10min后,加入活性碳酸钙,再次搅拌10-15min后,得到絮凝剂主体,搅拌速度为50-100rpm。
(3)混合:将絮凝剂主体与改性无机多孔材料、蛇纹石粉体混合搅拌8-10min,得到混合固体,搅拌速度为50-100rpm。
(4)干燥:将混合固体进行干燥,并研磨成粉体,得到污水处理絮凝剂。
可选的,保温反应中,改性剂十二烷基二甲基甜菜碱与水的重量比为1:20-80,稀硫酸与改性剂十二烷基二甲基甜菜碱的重量比为0.3-0.5:1。
可选的,改性无机多孔材料制备中的保温反应温度为60-80℃,反应压力为常压,搅拌速度为50-80rpm。
可选的,水洗步骤中,将混合液体水洗至pH为7-8。
可选的,离心机的转速为3000-4500rpm。
可选的,干燥步骤中,干燥温度为50-70℃,干燥时间3-7h。
可选的,干燥步骤中,将污水处理絮凝剂的粒径研磨至10-20mm。
第三方面,本申请提供一种污水处理絮凝剂的应用,包括如下步骤:
(1)将污水处理絮凝剂与水配置成质量分数为5-10%的浓度,并搅拌均匀得到污水处理絮凝剂水溶液;
(2)将污水处理絮凝剂水溶液缓慢加入需要处理的污水中,搅拌5-10min;
(3)停止搅拌并静置10-20min,出现上下固液分层清晰后进行过滤。
可选的,每吨污水中污水处理絮凝剂的使用量为3-6kg。
本申请提供的污水处理絮凝剂及其制备方法和应用,实现了对污水的絮凝净化效果,相比于现有技术,具有如下有益效果:
(1)以聚合氯化铝为絮凝剂主要成分,以蛇纹石和改性无机多孔材料为助凝剂,在助凝剂的作用下,促进了聚合氯化铝利用电中和使得胶体和水体的悬浮污染物脱稳,形成细小矾花,同时,使得水中胶体颗粒的双电层被压缩或电性中和,降低电位,使胶体离子发生互相吸引,破坏胶团的稳定性,促使胶体微粒碰撞形成絮凝沉淀,从而达到脱稳凝聚作用,达到净化处理效果。
(2)通过使用十二烷基二甲基甜菜碱对无机多孔材料进行表面改性,十二烷基二甲基甜菜碱具有较长的烷基链且没有其它支链,在吸附和絮凝的过程中能在无机多孔材料之间形成架桥,使得吸附的体积更大,架桥更加致密,进而使得絮凝体密度更大,聚集的杂质越多,在重力作用下,沉淀的速度越快,絮凝所用时间越短。同时,絮凝剂中还添加有氧化钙,氧化钙与水生成氢氧化钙能提高污水pH值,同时,氧化钙与水反应时能产生热量,能够促进聚合氯化铝的絮凝速度,提高混凝效果。且助凝剂中含有蛇纹石,其断裂面上存在大量吸附特性很强的不饱和化学键,能够吸附污水中的金属离子、阴离子和有机物;与氧化钙协同作用,在氧化钙与水反应提供热量的条件下,蛇纹石晶体发生脱除羟基的反应,比表面积增大,吸附能力显著提升,从而进一步提高絮凝剂的絮凝效率。
(3)本申请的污水处理絮凝剂适用条件广泛,对污水的温度、酸碱度无特殊要求,且能够适用于工业污水、生活污水,同时生产条件温和,生产原料廉价易得,便于推广。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,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的附图。
图1为本申请一实施例提供的污水处理絮凝剂制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,也属于本申请保护的范围。
本申请提供一种污水处理絮凝剂,包括絮凝剂主体和助凝剂,絮凝剂主体由以下重量份的原料组成:包括聚合氯化铝100-110重量份、100-110重量份及活性碳酸钙10-15重量份。
助凝剂5-10重量份,助凝剂包括蛇纹石粉体和改性无机多孔材料,蛇纹石粉体与改性无机多孔材料的重量比为1:2-5。
改性无机多孔材料通过改性剂与无机多孔材料进行反应所得,改性剂与无机多孔材料的重量比为3-5:1,改性剂为十二烷基二甲基甜菜碱,无机多孔材料为沸石、煤矸石、钢渣中的至少一种。
具体地,在日常生产生活中会产生大量污水,这些污水中除固体杂质外,还通常含有有机物、金属离子、胶体等难以沉淀过滤的杂质,因此需要通过絮凝剂,将小分子或质量较轻的杂质进行絮凝沉淀,使其与水分离,进而通过过滤除去,达到对污水净化的目的。
在助凝剂的存在下,聚合氯化铝水解形成的溶解性聚合物质易吸附于胶体上,利用电中和使得胶体和水体的悬浮污染物脱稳,形成细小矾花,同时,聚合氯化铝能够使水中胶体颗粒的双电层被压缩或电性中和,降低了电位,使胶体离子发生互相吸引作用,破坏胶团的稳定性,促使胶体微粒碰撞形成絮凝沉淀,从而达到脱稳凝聚作用。聚合氯化铝的工作原理主要是通过吸附电中和、吸附架桥、压缩双电层等机理作用,使污水中细微悬浮粒子和胶体离子脱稳,聚集、絮凝,达到净化处理效果。
絮凝剂中还添加有氧化钙,将含有氧化钙的絮凝剂投入污水中后,氧化钙与水反应生成氢氧化钙能提高污水pH值,同时,氧化钙与水反应时能产生热量,能够提高水温,促进聚合氯化铝的絮凝速度,提高混凝效果,且氢氧化钙还能够起到杀菌的效果,使得污水进一步净化。活性碳酸钙能够加重微粒悬浮胶体重量,加速矾花沉淀,钙离子容易与有机盐类和酸性物质形成沉淀,且活性碳酸钙溶解度很小,不会溶于水中,对水环境影响很小。
为了提高絮凝剂的絮凝效率,添加了助凝剂,助凝剂中包括蛇纹石粉体和改性无机多孔材料,蛇纹石粉体是一种含OH的镁质层状硅酸盐矿物,蛇纹石粉体具有独特的亚稳态层状结构,其断裂面上存在大量吸附特性很强的不饱和化学键,在絮凝过程中,不仅能够吸附污水中的金属离子,还可以吸附污水中的阴离子和有机物。同时,蛇纹石能够与氧化钙协同作用,因为在受热条件下,蛇纹石晶体发生脱除羟基的反应,层状结构被破坏,使得蛇纹石表面的比表面积增大,吸附能力显著提升,从而进一步提高絮凝剂的絮凝效率。
改性无机多孔材料是通过改性剂对无机多孔材料进行表面改性,无机多孔材料为沸石、煤矸石、钢渣中的至少一种,这些材料廉价易得,降低了絮凝剂生产成本,且表面具有孔结构,能够辅助聚合氯化铝吸附污水中的杂质,对絮凝剂的絮凝效果具有促进作用。但无机多孔材料的吸附仅发生在材料的外表面,吸附量有限,因此,通过改性剂十二烷基二甲基甜菜碱对无机多孔材料进行改性,十二烷基二甲基甜菜碱接枝在无机多孔材料的表面,得到改性无机多孔材料。十二烷基二甲基甜菜碱具有较长的烷基链,在无机多孔材料之间形成架桥,使得吸附的体积更大。且十二烷基二甲基甜菜碱的长链烷基因没有其它支链,使得架桥更加致密,进而使得絮凝体密度更大,聚集的杂质越多,在重力作用下,沉淀的速度越快,絮凝所用时间越短。因此,改性后的无机多孔材料与聚合氯化铝配合,能够明显提高絮凝剂的絮凝效率,减少聚合氯化铝的使用量,达到较好的絮凝效果,且本申请的絮凝剂无毒,不会向水体中引入其它离子。
通过上述方案,达到了对污水中的杂质进行絮凝沉淀的效果,絮凝剂价格低廉,操作方便,各成分间相互协同促进吸附和絮凝能力,能使污水中细微悬浮粒子、金属离子、阴离子、有机物和胶体离子等污染物聚集、絮凝,达到净化处理效果,絮凝速度更快,混凝效果更佳,絮凝所用时间更短,絮凝剂自身成分对水环境影响很小。本申请的污水处理絮凝剂,既降低了污水处理成本,又明显提高了絮凝剂的絮凝效率。
本申请提供的污水处理絮凝剂能够促进水质澄清,加快絮凝体的沉降速度,广泛应用于工业废水、生活废水、矿山尾坝矿的水处理。
图1为本申请一实施例提供的污水处理絮凝剂制备方法的工艺流程图,如图1所示,本申请提供一种污水处理絮凝剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)改性无机多孔材料制备:称取改性剂十二烷基二甲基甜菜碱和无机多孔材料,在搅拌状态下加入反应釜中,同时加入水和稀硫酸,并进行保温反应3-5h,得到混合液体,然后将保温反应得到的混合液体进行水洗,并通过离心机进行分离,得到固相的为改性无机多孔材料。
(2)絮凝剂主体制备:按重量份分别称取聚合氯化铝、氧化钙、活性碳酸钙,将备好的聚合氯化铝和氧化钙加入搅拌釜进行混合搅拌,5-10min后,加入活性碳酸钙,再次搅拌10-15min后,得到絮凝剂主体,搅拌速度为50-100rpm。
(3)混合:将絮凝剂主体与改性无机多孔材料、蛇纹石粉体混合搅拌8-10min,得到混合固体,搅拌速度为50-100rpm。
(4)干燥:将混合固体进行干燥,并研磨成粉体,得到污水处理絮凝剂。
具体地,在搅拌状态下将改性剂十二烷基二甲基甜菜碱和无机多孔材料加入反应釜中,十二烷基二甲基甜菜碱为具有长链烷基的大分子离子液体,有机阳离子不能进入无机多孔材料的孔穴内部,十二烷基二甲基甜菜碱阳离子的N端被吸附在带负电荷的无机多孔材料表面上,在无机多孔材料表面形成了类似胶束的一层覆盖物,得到改性无机多孔材料。这样既不会破坏无机多孔材料的孔结构,又能在絮凝过程中起到架桥的作用,使得絮凝物沿架桥不断延伸,絮凝物体积变大,便于沉淀,减少絮凝所需时间。改性后的无机多孔材料不仅能够吸附污水中的悬浮物、有机物,还对离子型杂质具有较好的吸附作用,如重金属离子、铵离子。
保温反应中加入稀硫酸,稀硫酸的质量浓度为30-50%,使得反应物处于微酸环境,使得十二烷基二甲基甜菜碱呈阳离子性,便于与表面带负电荷的无机多孔材料反应,以水作为反应溶剂,使得反应物均匀混合,便于反应物接触,促使反应顺利进行。将保温反应得到的混合液体进行水洗,将其中的稀硫酸溶于水,并通过离心机进行分离,若硫酸存在于混合液体中,与絮凝剂主体进行混合,会与氧化钙和活性碳酸钙发生反应,使得絮凝剂不稳定,不利于存储。
将由聚合氯化铝、氧化钙、活性碳酸钙组成的絮凝剂主体与改性无机多孔材料、蛇纹石粉体混合搅拌,得到混合固体,并将混合固体进行干燥,并研磨成粉体,粉体的絮凝剂在投加至污水中时,有利于在污水中均匀分散,从而与水中的悬浮物、有机物及胶质发生絮凝,提高絮凝效率。
可选的,保温反应中,改性剂十二烷基二甲基甜菜碱与水的重量比为1:20-80,稀硫酸与改性剂十二烷基二甲基甜菜碱的重量比为0.3-0.5:1。
具体地,保温反应中,以水为溶剂,使得反应物十二烷基二甲基甜菜碱与无机多孔材料均匀混合,便于反应物接触,促使反应顺利进行,因此水的添加量最多。但水不宜过多,会导致反应速度减慢,也不利于后续的水洗和离心分离。稀硫酸的作用使得反应物处于微酸环境,使得十二烷基二甲基甜菜碱呈阳离子性,便于与表面带负电荷的无机多孔材料反应,若稀硫酸过量,会脱除无机多孔材料中的铝,使得改性无机多孔材料的絮凝效果降低,反而不利于污水的净化处理。
可选的,改性无机多孔材料制备中的保温反应温度为60-80℃,反应压力为常压,搅拌速度为50-80rpm。
具体地,无机多孔材料改性时,条件比较温和,在60-80℃、常压下足以完成反应,若温度较高,不仅使得操作存在安全隐患,同时会导致反应速度过快,反应不均匀,不利于无机多孔材料表面的改性。反应时搅拌速度为50-80rpm,搅拌速度以使得反应物均匀混合为宜,不能过快或过慢,搅拌速度过快容易导致反应物飞溅至反应釜内壁,影响反应效率,搅拌速度过慢,达不到使反应物均匀混合的目的,不利于反应的充分进行。
可选的,水洗处理中,将混合液体水洗至pH为7-8。
具体地,将保温反应所得的混合液体进行水洗,因为在无机多孔材料改性时,添加有稀硫酸,通过水洗除去稀硫酸,然后将水洗后的改性无机多孔材料与絮凝剂主体进行混合。因为絮凝剂主体中含有碱性物质活性碳酸钙和氧化钙,若不进行水洗,则稀硫酸与活性碳酸钙和氧化钙反应,不仅消耗了碱性物质,还使得絮凝剂在存储和运输过程中性质不稳定,因此反应得到的改性无机多孔材料需要进行水洗。
可选的,离心机的转速为3000-4500rpm。
具体地,离心机为了在水洗过程中将洗涤后的固相改性无机多孔材料与水相进行分离,若转速大于4500rpm,则离心机负荷较大,不利于离心机长时间稳定运行,若转速小于3000rpm,则分离所用时间增长,生产周期增长,导致生产效率下降。
可选的,干燥步骤中,干燥温度为50-70℃,干燥时间3-7h。
具体地,将混合固体进行低温干燥,除去其中的水分,便于絮凝剂的保存。
可选的,干燥步骤中,将污水处理絮凝剂的粒径研磨至10-20mm。
具体地,粉体的絮凝剂在投加至污水中时,有利于在污水中均匀分散,从而与水中的悬浮物、有机物、胶质及离子杂质发生絮凝反应,提高絮凝效率。
本申请提供一种污水处理絮凝剂的应用,包括如下步骤:
(1)将污水处理絮凝剂与水配置成质量分数为5-10%的浓度,并搅拌均匀得到污水处理絮凝剂水溶液。
(2)将污水处理絮凝剂水溶液缓慢加入需要处理的污水中,搅拌5-10min。
(3)停止搅拌并静置10-20min,出现上下固液分层清晰后进行过滤。
具体地,先将絮凝剂加水配置成质量分数为5-10%的溶液,这样有利于絮凝剂在污水中均匀分散,若将干燥的絮凝剂直接投入污水中,粉状的絮凝剂容易在污水中发生团聚,导致絮凝效果较差。污水处理絮凝剂水溶液加入污水后进行搅拌,使得絮凝剂进一步与污水中的杂质进行絮凝反应,生成絮凝体。搅拌完后进行静置,使得生成的絮凝体进一步增大,并沉淀,得到上层为净化水和下层为絮凝体的固液分层的液体。最后,将絮凝体与上清液过滤分离,完成对污水的净化。
可选的,每吨污水中污水处理絮凝剂的使用量为3-6kg。
具体地,本申请中每吨污水中添加少量的污水处理絮凝剂,就能实现对污水中杂质的絮凝,絮凝剂使用量少,絮凝效率高。
下面以具体的实施例对本申请的技术方案进行详细举例说明。
实施例1
本实施例中污水处理絮凝剂及其制备方法和应用,在具体工作时的运行流程如下:
污水处理絮凝剂的制备,包括如下步骤:
(1)改性无机多孔材料制备:按重量份称取改性剂十二烷基二甲基甜菜碱和沸石,在搅拌状态下加入反应釜中,同时加入水和稀硫酸,并进行保温反应3h,保温反应温度为60℃,反应压力为常压,得到混合液体,搅拌速度为50rpm。然后将保温反应得到的混合液体进行水洗至pH为7-8,并通过离心机进行分离,离心机的转速为3000rpm,得到的固相为改性沸石。
其中,改性剂十二烷基二甲基甜菜碱与水的重量比为1:20,稀硫酸与改性剂十二烷基二甲基甜菜碱的重量比为0.3:1,十二烷基二甲基甜菜碱与沸石的重量比为3:1。
(2)絮凝剂主体制备:按重量份分别称取聚合氯化铝100重量份、氧化钙100重量份及活性碳酸钙10重量份,将备好的聚合氯化铝和氧化钙加入搅拌釜进行混合搅拌,5min后,加入活性碳酸钙,再次搅拌10min后,得到絮凝剂主体,搅拌速度为50rpm。
(3)混合:将絮凝剂主体与改性无机多孔材料、蛇纹石粉体混合搅拌8min,得到混合固体,搅拌速度为50rpm。其中,助凝剂5重量份,助凝剂中蛇纹石粉体与改性无机多孔材料的重量比为1:2。
(4)干燥:将混合固体进行干燥,干燥温度为50℃,干燥时间3h。并研磨成粒径为10mm的粉体,得到污水处理絮凝剂。
污水处理絮凝剂的应用,包括如下步骤:
(1)将污水处理絮凝剂与水配置成质量分数为5%的浓度,并搅拌均匀得到污水处理絮凝剂水溶液。其中,每吨污水中污水处理絮凝剂的使用量为3kg。
(2)将污水处理絮凝剂水溶液缓慢加入需要处理的污水中,搅拌5min。
(3)停止搅拌并静置15min,出现上下固液分层后进行过滤。
实施例2
本实施例中污水处理絮凝剂及其制备方法和应用,在具体工作时的运行流程如下:
污水处理絮凝剂的制备,包括如下步骤:
(1)改性无机多孔材料制备:按重量份称取改性剂十二烷基二甲基甜菜碱和沸石,在搅拌状态下加入反应釜中,同时加入水和稀硫酸,并进行保温反应4h,保温反应温度为70℃,反应压力为常压,得到混合液体,搅拌速度为65rpm。然后将保温反应得到的混合液体进行水洗至pH为7-8,并通过离心机进行分离,离心机的转速为4000rpm,得到的固相为改性沸石。
其中,改性剂十二烷基二甲基甜菜碱与水的重量比为1:50,稀硫酸与改性剂十二烷基二甲基甜菜碱的重量比为0.4:1,十二烷基二甲基甜菜碱与沸石的重量比为4:1。
(2)絮凝剂主体制备:按重量份分别称取聚合氯化铝105重量份、的氧化钙105重量份及活性碳酸钙12重量份,将备好的聚合氯化铝和氧化钙加入搅拌釜进行混合搅拌,7min后,加入活性碳酸钙,再次搅拌12min后,得到絮凝剂主体,搅拌速度为70rpm。
(3)混合:将絮凝剂主体与改性无机多孔材料、蛇纹石粉体混合搅拌9min,得到混合固体,搅拌速度为70rpm。其中,助凝剂7重量份,助凝剂中蛇纹石粉体与改性无机多孔材料的重量比为1:4。
(4)干燥:将混合固体进行干燥,干燥温度为60℃,干燥时间5h。并研磨成粒径为15mm的粉体,得到污水处理絮凝剂。
污水处理絮凝剂的应用,包括如下步骤:
(1)将污水处理絮凝剂与水配置成质量分数为7%的浓度,并搅拌均匀得到污水处理絮凝剂水溶液。其中,每吨污水中污水处理絮凝剂的使用量为4.5kg。
(2)将污水处理絮凝剂水溶液缓慢加入需要处理的污水中,搅拌12min。
(3)停止搅拌并静置10min,出现上下固液分层后进行过滤。
实施例3
本实施例中污水处理絮凝剂及其制备方法和应用,在具体工作时的运行流程如下:
污水处理絮凝剂的制备,包括如下步骤:
(1)改性无机多孔材料制备:按重量份称取改性剂十二烷基二甲基甜菜碱和沸石,在搅拌状态下加入反应釜中,同时加入水和稀硫酸,并进行保温反应5h,保温反应温度为80℃,反应压力为常压,得到混合液体,搅拌速度为80rpm。然后将保温反应得到的混合液体进行水洗至pH为7-8,并通过离心机进行分离,离心机的转速为4500rpm,得到的固相为改性沸石。
其中,改性剂十二烷基二甲基甜菜碱与水的重量比为1:80,稀硫酸与改性剂十二烷基二甲基甜菜碱的重量比为0.5:1,十二烷基二甲基甜菜碱与沸石的重量比为5:1。
(2)絮凝剂主体制备:按重量份分别称取聚合氯化铝110重量份、氧化钙110重量份及活性碳酸钙15重量份,将备好的聚合氯化铝和氧化钙加入搅拌釜进行混合搅拌,10min后,加入活性碳酸钙,再次搅拌15min后,得到絮凝剂主体,搅拌速度为100rpm。
(3)混合:将絮凝剂主体与改性沸石、蛇纹石粉体混合搅拌10min,得到混合固体,搅拌速度为100rpm。其中,助凝剂10重量份,助凝剂中蛇纹石粉体与改性无机多孔材料的重量比为1:5。
(4)干燥:将混合固体进行干燥,干燥温度为70℃,干燥时间7h。并研磨成粒径为20mm的粉体,得到污水处理絮凝剂。
污水处理絮凝剂的应用,包括如下步骤:
(1)将污水处理絮凝剂与水配置成质量分数为10%的浓度,并搅拌均匀得到污水处理絮凝剂水溶液。其中,每吨污水中污水处理絮凝剂的使用量为6kg。
(2)将污水处理絮凝剂水溶液缓慢加入需要处理的污水中,搅拌10min。
(3)停止搅拌并静置20min,出现上下固液分层后进行过滤。
对比例1
本实施例中污水处理絮凝剂及其制备方法和应用,在具体工作时的运行流程如下:
污水处理絮凝剂的制备,包括如下步骤:
与实施例2不同之处在于:
(3)混合:将絮凝剂主体与改性无机多孔材料混合搅拌,助凝剂中不加入蛇纹石粉体。
对比例2
本实施例中污水处理絮凝剂及其制备方法和应用,在具体工作时的运行流程如下:
污水处理絮凝剂的制备,包括如下步骤:
与实施例2不同之处在于:
污水处理絮凝剂的制备,包括如下步骤:
(1)絮凝剂主体制备:按重量份分别称取聚合氯化铝105重量份、氧化钙105重量份及活性碳酸钙12重量份,将备好的聚合氯化铝和氧化钙加入搅拌釜进行混合搅拌,7min后,加入活性碳酸钙,再次搅拌12min后,得到絮凝剂主体,搅拌速度为70rpm。
(2)混合:将絮凝剂主体与蛇纹石粉体混合搅拌9min,得到混合固体,搅拌速度为70rpm。其中,助凝剂7重量份。助凝剂中不含有改性无机多孔材料。
(3)干燥:将混合固体进行干燥,干燥温度为60℃,干燥时间5h。并研磨成粒径为15mm的粉体,得到污水处理絮凝剂。
对比例3
本实施例中污水处理絮凝剂及其制备方法和应用,在具体工作时的运行流程如下:
污水处理絮凝剂的制备,包括如下步骤:
与实施例2不同之处在于:
污水处理絮凝剂的制备,包括如下步骤:
(1)絮凝剂主体制备:按重量份分别称取聚合氯化铝105重量份、氧化钙105重量份及活性碳酸钙12重量份,将备好的聚合氯化铝和氧化钙加入搅拌釜进行混合搅拌,7min后,加入活性碳酸钙,再次搅拌12min后,得到絮凝剂主体,搅拌速度为70rpm。
(2)混合:将絮凝剂主体与无机多孔材料及蛇纹石粉体混合搅拌9min,得到混合固体,搅拌速度为70rpm。其中,助凝剂7重量份。助凝剂中蛇纹石粉体与无机多孔材料的重量比为1:4。
(3)干燥:将混合固体进行干燥,干燥温度为60℃,干燥时间5h。并研磨成粒径为15mm的粉体,得到污水处理絮凝剂。
对比例4
本实施例中污水处理絮凝剂及其制备方法和应用,在具体工作时的运行流程如下:
污水处理絮凝剂的制备,包括如下步骤:
与实施例2不同之处在于:
污水处理絮凝剂的制备,包括如下步骤:
(1)絮凝剂制备:按重量份分别称取聚合氯化铝105重量份、氧化钙105重量份及活性碳酸钙12重量份,将备好的聚合氯化铝和氧化钙加入搅拌釜进行混合搅拌,7min后,加入活性碳酸钙,再次搅拌12min后,得到絮凝剂浆液,搅拌速度为70rpm。
絮凝剂中不含有助凝剂。
(2)干燥:将絮凝剂浆液进行干燥,干燥温度为60℃,干燥时间5h。并研磨成粒径为15mm的粉体,得到污水处理絮凝剂。
实验例1
将通过实施例1至实施例3和对比例1至对比例4提供的方案生产的污水处理絮凝剂应用于污水处理,对絮凝时间、处理后所得清水的浊度、悬浮物(SS)含量、COD含量、BOD含量进行检测,浊度、悬浮物、COD含量、BOD含量测量时均取水面以下2cm处的水进行检测并比较。每个实施例设有3个平行实验,取平均值,得出如表一所述结果。其中,未絮凝的污水浊度为236.5NTU,悬浮物含量403.7mg/L、COD含量601.7mg/L、BOD含量312.5mg/L。
表一
由表一可知,本申请的污水处理絮凝剂在处理污水时,絮凝沉淀所用时间最少为实施例2中的10min,沉降速度较快,说明助凝剂的加入,能够提高絮凝剂的絮凝效率,助凝剂中含有通过十二烷基二甲基甜菜碱表面改性的沸石,通过对比例1至对比例3与实施例1至实施例3比较,实施例2中净化水层高度明显高于对比例1至对比例4中的净化水层高度,絮凝沉淀所用时间也最短,说明了十二烷基二甲基甜菜碱具有较长的烷基链,有利于沸石在表面吸附的同时,通过十二烷基二甲基甜菜碱的烷基链进行架桥,使得絮凝体的体积变大,便于沉淀。同时,助凝剂中添加单组分蛇纹石或改性沸石时,絮凝时间有所减少,但不够明显,因此,两种絮凝剂共同作用,提高了絮凝效率。
同时,助凝剂能够与絮凝剂主体协同作用,氧化钙溶于污水中,不仅能够提高污水的pH值,便于絮凝反应的进行,还能够提高污水的温度,有助于聚合氯化铝和助凝剂协同作用,将污水中的悬浮物、胶体及有机物等污染物进行絮凝,进一步提高絮凝剂对水的净化效果。
最后应说明的是,以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解;其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种污水处理絮凝剂,其特征在于,包括絮凝剂主体和助凝剂,所述絮凝剂主体由以下重量份的原料组成:聚合氯化铝100-110重量份、氧化钙100-110重量份及活性碳酸钙10-15重量份;
所述助凝剂5-10重量份,所述助凝剂包括蛇纹石粉体和改性无机多孔材料,所述蛇纹石粉体与所述改性无机多孔材料的重量比为1:2-5;
所述改性无机多孔材料通过改性剂与无机多孔材料进行反应所得,所述改性剂与所述无机多孔材料的重量比为3-5:1,所述改性剂为十二烷基二甲基甜菜碱,所述无机多孔材料为沸石、煤矸石、钢渣中的至少一种;
所述污水处理絮凝剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)改性无机多孔材料制备:称取所述改性剂十二烷基二甲基甜菜碱和所述无机多孔材料,在搅拌状态下加入反应釜中,同时加入水和稀硫酸,并进行保温反应3-5h,得到混合液体,然后将所述混合液体进行水洗处理,并通过离心机进行分离,得到固相的所述改性无机多孔材料;
(2)絮凝剂主体制备:按重量份分别称取所述聚合氯化铝、所述氧化钙、所述活性碳酸钙,将备好的所述聚合氯化铝和所述氧化钙加入搅拌釜进行混合搅拌,5-10min后,加入所述活性碳酸钙,再次搅拌10-15min后,得到絮凝剂主体,搅拌速度为50-100rpm;
(3)混合:将所述絮凝剂主体与所述改性无机多孔材料、所述蛇纹石粉体混合搅拌8-10min,得到混合固体,搅拌速度为50-100rpm;
(4)干燥:将所述混合固体进行干燥,并研磨成粉体,得到污水处理絮凝剂。
2.根据权利要求1所述的污水处理絮凝剂,其特征在于,所述保温反应中,所述改性剂十二烷基二甲基甜菜碱与所述水的重量比为1:20-80,所述稀硫酸与所述改性剂十二烷基二甲基甜菜碱的重量比为0.3-0.5:1。
3.根据权利要求1所述的污水处理絮凝剂,其特征在于,所述保温反应中,反应温度为60-80℃,反应压力为常压,搅拌速度为50-80rpm。
4.根据权利要求1所述的污水处理絮凝剂,其特征在于,所述水洗处理中,将所述混合液体水洗至pH为7-8。
5.根据权利要求1所述的污水处理絮凝剂,其特征在于,所述离心机的转速为3000-4500rpm。
6.根据权利要求1所述的污水处理絮凝剂,其特征在于,所述干燥步骤中,干燥温度为50-70℃,干燥时间3-7h。
7.根据权利要求1所述的污水处理絮凝剂,其特征在于,所述干燥步骤中,将污水处理絮凝剂的粒径研磨至10-20mm。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的污水处理絮凝剂的应用,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将所述污水处理絮凝剂加水配置成质量分数为5-10%的溶液,并搅拌均匀,得到污水处理絮凝剂水溶液;
(2)将所述污水处理絮凝剂水溶液缓慢加入需要处理的污水中,搅拌5-10min;
(3)停止搅拌并静置10-20min,出现上下固液分层后,进行过滤。
9.根据权利要求8所述的污水处理絮凝剂的应用,其特征在于,每吨所述污水中,所述污水处理絮凝剂的使用量为3-6kg。
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