CN1986439A - 纳米性净水剂 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种高效的纳米性净水剂。由聚丙烯酰胺衍生物与聚合物和纳米粒子活性炭复合组成。其主要成分为：A剂，聚丙烯酰胺80～98％；可溶性壳聚糖2～20％；B剂，纳米粒子活性炭80～90％；纳米TiO21～3％；聚丙烯酰胺9～17％。本发明是一种中和能力、搭桥能力、渗透能力、吸附能力强的新型水处理药剂，可使污水净化处理效果好、速度快、用量少。
Description
技术领域
本发明涉及各类工业与生活污水净化处理领域。
技术背景
经济持续快速的发展，面临重大环境污染的挑战，水污染是一个严重的环境问题。目前水资源量减少，已成为经济发展重要制约因素。合理用水，将污水进行有效处理对保护水资源具有深远意义。
工业与生活污水净化处理需要采用物理、化学、生化、电解等综合技术来作，其中水处理药剂和活性炭的使用占相当大的比例。
工业与生活污水净化处理常采用投加水处理药剂，做絮凝技术处理，这是一种处理效率高，经济又简便的物化处理技术。该技术的关键是絮凝剂的选择，按化学成分分为无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂。现大量使用水处理药剂的行业有采油、钢铁、电力、化工、制药、造纸、煤炭、城市污水处理等部门。但各行业相应存在很多问题和不足，基本可归纳为如下几个方面：
无机絮凝剂以铁系、铝系的聚合物为主体。无机絮凝剂可有效的对水中的杂质、固体、悬浮物、藻类等起絮沉或脱水作用，但对油酯、颜色、化学物质、溶解物、重金属、离子的净化作用低，甚至不起作用。而常用无机絮凝剂一般无法独自完成水质、污水的净化处理，须配合其它的净化处理药剂和设备才能完成完整的水质、污水的净化处理，达到净化处理的要求与排放标准。
有机高分子絮凝剂以聚丙烯酰胺类为主体，是阳离子、阴离子和非离子型聚合物。有机高分子絮凝剂可有效的对水中的悬浮固体、溶解物、离子、重金属起助凝、絮沉作用，但对油酯、酯肪、细菌、藻类、颜色、有机物质、化学物质的净化作用低。基本上，常用有机高分子絮凝剂的净化处理作用，偏重于阳离子性悬浮固体，重金属等污染物的净化去除，并对氮化物、磷化物、氨、农药、重金属具有净化去除作用；但有机高分子絮凝剂在净化处理应用上，还有一些难于克服的缺陷：
有机高分子絮凝剂自身不易絮凝，絮凝净化处理后，仍有一定浓度的残余量残留于水质内，难以絮凝，增加水质内污染物及水质毒性；有机高分子絮凝剂本身即是一种亲水性的有机化学物质，其溶于水后易与氯，二氧化氯作用，产生三卤甲烷的致癌性毒性物质；絮凝净化作用后的水质内的高分子絮凝剂残余量，除使用RO反渗透净化分离等技术外，相当难以净化分离干净。
单独使用高分子絮凝剂作污水絮沉处理，其絮凝净化作用效果差，如在25～100ppm浓度下，其对悬浮物(SS)的净化去除率仅有80％；其絮凝净化作用后的净化水质仍会呈现淡白色胶质乳化混浊状，好一点的状况，呈现无色胶质性透明澄清状液体。
有机高分子絮凝剂的絮凝作用，对于油酯乳化物、细菌、藻类、有机物质、化学物质的净化去除，难以作有效性应用，还需要使用其他相关水处理药剂作预处理。
活性炭是一种非常优良的吸附剂，它具有物理吸附和化学吸附的双重特性，可以有选择的吸附气相、液相中的各种物质，以达到脱色精制、消毒除臭和去污提纯等目的。水处理工艺中使用的活性碳在水处理应用中可有效的吸附净化颜色味道、有机物质、化学物质、毒性化学物质，但活性炭对溶解物、重金属、离子净化作用低。
发明内容
纳米性净水剂是由高分子有机物组成的复合高分子絮凝剂A剂与由纳米粒子活性炭为主体组成的B剂结合而成。
纳米性净水剂A剂由聚丙烯酰胺共聚物或衍生物与可溶性壳聚糖按一定比例，经过物理混合和化学反应，形成具有独特絮凝、助凝沉淀特性的高分子絮凝剂。
纳米性净水剂A剂可更加有效的中和胶体颗粒上的表面带电电荷并使单个颗粒变得不稳定来促进絮凝作用。加快颗粒被絮凝聚合体所吸附，从而在颗粒间起到活性官能基架桥作用，形成较大的絮状物。由于壳聚糖对金属离子的蛰合性能，及能通过络合、离子交换作用对非金属离子、蛋白质、氨基酸、染料色离子等的吸附作用，水处理过程中沉降、澄清、过滤、离心等工艺的效率得以提高。
纳米性净水剂B剂是由纳米粒子活性炭及纳米TiO2及非离子型聚丙烯酰胺经物理混合和化学反应后组成。
纳米粒子活性炭由竹材或木材为原料制成的活性炭，進行二次高温炭化，再采用乾式分子碰撞工艺，制成纳米粒子活性炭。經二次高温炭化(1500℃)及活化處理後，活性炭的比表面積<BET>值大幅增加，比表面積(BET)≥1000m2/g，可得到更好的吸附、過濾等功能；经乾式分子碰撞工艺处理后，活性炭粉的細度可達100nano，达到纳米粒子。其物理吸附与化学吸附功能大幅提高，使活性炭更能有效吸附污水中的有机物、重金属元素。纳米TiO2对于污水中的烃类、酚类、表面活性剂、农药等能有效地进行催化反应，最终分解成CO2和H2O，清除污水中的有机物；同时它还有很强的杀菌能力，如大肠金黄色葡萄球菌等；对重金属离子也能产生很强的还原能力。
水体投加纳米性净水剂B剂后，水体有机物得到去除，水体中胶状物质含量减少，表面粘度下降。纳米粒子活性碳吸附在絮凝物上，有利于絮体的架桥，能改善絮体的结构。除有更加良好的去除有机污染能力，同时还具有良好的助凝作用，使出水CODcr、色度、浊度大幅度下降。同时纳米粒子活性炭对水中的致癌http://info.pharmacy.hc360.com/html/zt/ai/inde效果。
纳米性净水剂充分发挥了高分子絮凝剂与纳米材料的互补性、提高了高分子絮凝剂絮沉功能，克服了高分子絮凝剂对水中有机物、重金属等净化性能低的缺点，且消除了有絮凝剂残留物的缺陷。
活性炭作纳米性改性为纳米粒子活性碳后，比表面积巨大，具有更高的化学活性，吸附功能加强。由于纳米材料的高扩散渗透能力，及其小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应的影响，使纳米性净水剂净化污水的功能的增效性十分突出。
具体实施方式
纳米性净水剂实施例1：
A剂 阴离子型聚丙烯酰胺 80～98％
可溶性壳聚糖 2～20％
B剂 纳米粒子活性炭 80～90％
纳米TiO2 1～3％
阴离子型聚丙烯酰胺 9～17％
实施例1适用于弱酸到碱性范围各种工业废水的絮凝及污泥脱水处理，可依据行业水质的不同，灵活使用A、B两剂。
纳米性净水剂实施例2：
A剂 阳离子型聚丙烯酰胺 75～98％
可溶性壳聚糖 2～25％
B剂 纳米粒子活性炭 80～90％
纳米TiO2 1～3％
阳离子型聚丙烯酰胺 9～17％
实施例2适用于下水、屎尿、生活污水或工业废水有机污泥的脱水处理。
纳米性净水剂实施例3：
A剂 非离子型聚丙烯酰胺 85～98％
可溶性壳聚糖 2～15％
B剂 纳米粒子活性炭 80～90％
纳米TiO2 1～3％
非离子型聚丙烯酰胺 9～17％
实施例3适用于工业与生活混合污水的处理。
Claims (4)
1.一种纳米性净水剂，其主要成分为：
A剂 阴离子型聚丙烯酰胺 80～98％
可溶性壳聚糖 2～20％
B剂 纳米粒子活性炭 80～90％
纳米TiO2 1～3％
阴离子型聚丙烯酰胺 9～17％。
2.根据权利要求1所述的纳米净水剂，其主要成分为：
A剂 阳离子型聚丙烯酰胺 75～98％
可溶性壳聚糖 2～25％
B剂 纳米粒子活性炭 80～90％
纳米TiO2 1～3％
阳离子型聚丙烯酰胺 9～17％。
3.根据权利要求1或2所述的纳米净水剂，其主要成分为：
A剂 阳离子型聚丙烯酰胺 75～98％
可溶性壳聚糖 2～25％
B剂 纳米粒子活性炭 80～90％
纳米TiO2 1～3％
阳离子型聚丙烯酰胺 9～17％。
4.根据权利要求1或2、3所述的纳米性净水剂，其特征在于所述经二次高温炭化，采用乾式分子碰撞工艺，制成的纳米粒子活性炭。
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