CN110372061B - 一种用于工业废酸处理的复合水处理药剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于工业废酸处理的复合水处理药剂，其各组成成分为：电石渣、贝壳粉、草木灰、聚丙烯酰胺、烷基甜菜碱、季铵盐、偶联剂、木质素磺酸钠、硬脂酸钠、聚乙烯蜡。其制备方法包括以下步骤：①改性草木灰的制备：采用氢氧化钠溶液对草木灰碱化处理去杂后，再和偶联剂搅拌均匀制备改性草木灰；②混合物料的预处理：将电石渣、贝壳粉进行高温煅烧然后与硬脂酸钠、聚乙烯蜡、偶联剂搅拌混合制备预处理混合物料；③复合水处理药剂制备：将制备得到的改性草木灰和制备得到的预处理混合物料与聚丙烯酰胺、季铵盐、烷基甜菜碱、木质素磺酸钠搅拌反应后干燥，研磨即可得到复合水处理药剂。

Description

一种用于工业废酸处理的复合水处理药剂及其制备方法

技术领域

本发明属于工业废酸处理技术领域，具体涉及一种用于工业废酸处理的复合水处理药剂及其制备方法。

背景技术

在化学工业制造中，通常需要使用酸类作为反应原料、介质或催化剂，反应过后，在进行水洗处理后，通常会产生较多的工业废酸。诸如硫酸法钛白、湿法冶金(电解)行业产出的废硫酸、废电解液；四氯化钛、氯化钛白、海绵钛及氯碱行业的废盐酸；不锈钢、钢铁、铝箔行业电镀、酸洗环节产出的废硫酸、废硫酸/盐酸混酸、废盐酸/废硝酸混酸；磷化工行业产出的废磷酸等等。这些工业废酸中由于含有较高浓度的游离酸和金属盐类，对环境造成较大的威胁。同时由于工业废酸中大量金属盐类的存在，导致工业废酸以及废酸中金属盐类的直接再利用的难度较大。

目前工业废酸比较成熟的处理工艺是：1)中和法：将废酸液添加碱性物质进行酸碱中和，调节中和后液体PH6～9，必要时可通入空气进行强制曝气，改善中和沉淀物凝聚速度和结构，中和后浆料进行固液分离，滤渣进渣场堆放，滤液达标后排放。2)废酸浓缩法：采用传统的加热蒸发工艺，将废酸液进行浓缩，随着废酸浓度和温度的提高，废酸中大量的金属盐类在酸中的溶解度的减少会结晶析出，浓缩至一定浓度后经过必要的固液分离，除去结晶析出的金属盐类，得到一定浓度的浓缩酸，酸中金属盐类大部分被去除，该浓缩酸可返回工厂和新鲜酸搭配使用。3)扩散渗析膜法三种。

现在的废酸处理方法主要采取的是酸碱中和的方法，但是这种方法在处置废酸中需要消耗等量的碱。目前大部分还是使用单一的碱处理剂，单一的处理剂使用量大，在处理过程中还产生一定量的其他杂质，且未能够很好地去除废酸中的重金属盐等有毒机子，需要分步对工业废酸进行处理，处理方法复杂，同时还需要消耗更多的人力财力物力。

发明内容

本发明的目的在于针对工业废酸中采用酸碱中和处理方法中的碱物质消耗大，工业废酸处理效果不理想等问题，提供一种用于工业废酸处理的复合水处理药剂及其制备方法，本发明制备得到的复合水处理药剂性质稳定，处理效果好，大大减少了复合水处理药剂的用量，且处理方法简单。

本发明的方案是通过这样实现的：

一种用于工业废酸处理的复合水处理药剂，该复合水处理药剂各组成成分及其重量份数比为：电石渣18~20份、贝壳粉16~20份、草木灰14~16份、聚丙烯酰胺14~16份、烷基甜菜碱6~8份、季铵盐2~3份、偶联剂6~8份、木质素磺酸钠4~5份、硬脂酸钠4~6份、聚乙烯蜡3~5份。

作为本发明的进一步说明，所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或两种以上的组合。

作为本发明的进一步说明，所述的季铵盐为Gemini季铵盐、十二烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或两种的组合。

一种制备用于工业废酸处理的复合水处理药剂的方法，包括以下步骤：

步骤一）改性草木灰的制备：取草木灰14~16份加入到浓度为2.5mol/L的氢氧化钠溶液中，在200~250℃下进行碱化处理60~90min，然后用蒸馏水冲洗去杂，然后在50~55℃下进行真空干燥至恒重，粉碎成40~60目的粉末，再和偶联剂1~2份搅拌均匀即得到改性草木灰；

步骤二）混合物料的预处理：将电石渣18~20份、贝壳粉16~20份混合均匀后置于马弗炉中在温度为400~500℃下煅烧4~5h后冷却至室温，粉碎成40~60目的粉末，然后加入硬脂酸钠4~6份、聚乙烯蜡3~5份、偶联剂5~6份即得到预处理混合物料；

步骤三）复合水处理药剂制备：将步骤一）得到的改性草木灰和步骤二）得到的预处理混合物料加入到高速混合机中，再加入聚丙烯酰胺14~16份、季铵盐2~3份、烷基甜菜碱6~8份、木质素磺酸钠4~5份，在搅拌速率为400~600r/min条件下搅拌反应20~30min后干燥，研磨成100~200目的粉末即可得到复合水处理药剂。

本发明实现的技术原理是：

本发明中使用的草木灰疏松且多孔，经过氢氧化钠溶液碱化后可以增加草木灰中的内部结构的孔隙，提高草木灰吸附工业废酸中的其他杂质的能力，且草木灰经过偶联剂作用后能够降低草木灰的表面能，提高草木灰与电石渣等原料的相容性；电石渣、贝壳粉经过400~500℃的高温煅烧后使得拥有的孔隙更加结实不易崩塌，有利于提高吸附作用；电石渣、贝壳粉经过硬脂酸钠、聚乙烯蜡以及偶联剂作用后能够降低电石渣以及贝壳粉表面能，促进电石渣、贝壳粉与草木灰、聚丙烯酰胺等原料复合相容性；将草木灰、电石渣和贝壳粉先分别进行改性和预处理，改性和预处理分别根据草木灰、电石渣和贝壳粉的性质进行处理，能够使得草木灰、电石渣、贝壳粉发挥更大的作用效果，提高复合水处理药剂处理效果，减少使用量；将改性草木灰、预处理电石渣和贝壳粉等组成的混合物料、聚丙烯酰胺与季铵盐、烷基甜菜碱、木质素磺酸钠在高速混合机进行混合，在偶联剂以及硬脂酸钠、聚乙烯蜡、木质素磺酸钠作用下，能够促进草木灰、电石渣、贝壳粉和聚丙烯酰胺之间的相容性，提高制备得到的复合水处理药剂的稳定性。

在本发明中草木灰、电石渣、贝壳粉为碱性物质，并且草木灰、电石渣、贝壳粉具有较大的比表面积和较多孔隙结构以及表面有较多的活性位点，具有较强的吸附能力，在草木灰、电石渣、贝壳粉能与工业废酸中的酸性物质进行酸碱中和形成盐类物质，然后在聚丙烯酰胺的絮凝作用下，能够将形成的盐类物质从中溶液中分离，经过过滤后可以去除达到废酸净化处理效果；此外还能够吸附工业废酸中的重金属物质、悬浮颗粒；加入的硬脂酸钠、聚乙烯蜡具有一定的润滑作用，能够促进电石渣和贝壳粉与其他原料成分之间的相容性；硬脂酸钠在水溶液中水解呈现碱性，可以促进废酸的降解；加入的木质素磺酸钠具有很强的分散性，能够促进原料各个成分之间的配伍，对重金属还具有较好的螯合能力，促进复合水处理药剂对工业废酸中的重金属的吸附作用；加入的季铵盐、烷基甜菜碱具有良好的杀菌作用，能够有效杀灭工业废酸中含有的微生物，使得处理后的废酸污水更加安全。

本发明具备以下良好效果：

1.本发明制备得到的工业废水复合水处理药剂性能稳定，中和反应易于控制，复合水处理药剂固液分离性能好，易于脱除，能够有效去除工业废水中的悬浮物和重金属离子，出水质好，将本发明制备得到的复合水处理药剂投入工业废酸中进行搅拌处理后进行过滤即可将复合水处理药剂与工业废酸处理后的得到的污水进行分离，处理方法简单，具有较高的应用价值。

2.工业废酸进行处理后能够减少工业废酸中的有毒有害物质的排放，保护了水体以及周围环境，具有明显的环境效益。

3.本发明的复合水处理药剂用于工业废酸的处理中，废水中的pH值由原来2.4的改变为7.0~8.0，处理后水中的化学需氧量为75.61~81.22mg/L、生物需氧量为21.43~23.42mg/L，悬浮物含量为20.60~21.71mg/L，总铬（以Cr计）含量为mg/L，总镉（以Cd计）含量为0.03~0.05mg/L，总砷（以As计）含量为0.28~0.44mg/L，氟含量含量为0.26~0.38mg/L，本发明的复合水处理药剂能够有效对废酸进行处理，并且能够有效去除废酸溶液中的其他有害物质，使得处理后的工业废酸污水达到国家环保部门的排放标准要求，且使用简单，具有广阔的应用价值。

具体实施方式

以下结合实施例描述本发明一种用于工业废酸处理的复合水处理药剂，这些描述并不是对本发明内容作进一步的限定。

实施例1：

本实施例中复合水处理药剂各组成成分及其重量份数比为：电石渣18份、贝壳粉16份、草木灰14份、聚丙烯酰胺14份、烷基甜菜碱6份、Gemini季铵盐2份、偶联剂6份、木质素磺酸钠4份、硬脂酸钠4份、聚乙烯蜡3份。

本实施例中制备用于工业废酸处理的复合水处理药剂的方法，包括以下步骤：

步骤一）改性草木灰的制备：取草木灰14份加入到浓度为2.5mol/L的氢氧化钠溶液中，在200℃下进行碱化处理60min，然后用蒸馏水冲洗去杂，然后在50℃下进行真空干燥至恒重，粉碎成40目的粉末，再和硅烷偶联剂1份搅拌均匀即得到改性草木灰；

步骤二）混合物料的预处理：将电石渣18份、贝壳粉16份混合均匀后置于马弗炉中在温度为400℃下煅烧4h后冷却至室温，粉碎成40目的粉末，然后加入硬脂酸钠4份、聚乙烯蜡3份、钛酸酯偶联剂5份即得到预处理混合物料；

步骤三）复合水处理药剂制备：将步骤一）得到的改性草木灰和步骤二）得到的预处理混合物料加入到高速混合机中，再加入聚丙烯酰胺14份、Gemini季铵盐2份、烷基甜菜碱6份、木质素磺酸钠4份，在搅拌速率为400r/min条件下搅拌反应20min后干燥，研磨成100目的粉末即可得到复合水处理药剂。

实施例2：

本实施例中复合水处理药剂各组成成分及其重量份数比为：电石渣20份、贝壳粉20份、草木灰16份、聚丙烯酰胺16份、烷基甜菜碱8份、十二烷基二甲基苄基氯化铵3份、偶联剂8份、木质素磺酸钠5份、硬脂酸钠6份、聚乙烯蜡5份。

本实施例中制备用于工业废酸处理的复合水处理药剂的方法，包括以下步骤：

步骤一）改性草木灰的制备：取草木灰16份加入到浓度为2.5mol/L的氢氧化钠溶液中，在250℃下进行碱化处理90min，然后用蒸馏水冲洗去杂，然后在55℃下进行真空干燥至恒重，粉碎成60目的粉末，再和钛酸酯偶联剂2份搅拌均匀即得到改性草木灰；

步骤二）混合物料的预处理：将电石渣20份、贝壳粉20份混合均匀后置于马弗炉中在温度为500℃下煅烧5h后冷却至室温，粉碎成60目的粉末，然后加入硬脂酸钠6份、聚乙烯蜡5份、钛酸酯偶联剂6份即得到预处理混合物料；

步骤三）复合水处理药剂制备：将步骤一）得到的改性草木灰和步骤二）得到的预处理混合物料加入到高速混合机中，再加入聚丙烯酰胺16份、十二烷基二甲基苄基氯化铵3份、烷基甜菜碱8份、木质素磺酸钠5份，在搅拌速率为600r/min条件下搅拌反应30min后干燥，研磨成200目的粉末即可得到复合水处理药剂。

实施例3：

本实施例中复合水处理药剂各组成成分及其重量份数比为：电石渣18.5份、贝壳粉19份、草木灰14.5份、聚丙烯酰胺15份、烷基甜菜碱7份、Gemini季铵盐2.5份、偶联剂7.5份、木质素磺酸钠5份、硬脂酸钠4.5份、聚乙烯蜡3.5份。

本实施例中制备用于工业废酸处理的复合水处理药剂的方法，包括以下步骤：

步骤一）改性草木灰的制备：取草木灰14.5份加入到浓度为2.5mol/L的氢氧化钠溶液中，在230℃下进行碱化处理70min，然后用蒸馏水冲洗去杂，然后在52℃下进行真空干燥至恒重，粉碎成45目的粉末，再和铝酸酯偶联剂1.5份搅拌均匀即得到改性草木灰；

步骤二）混合物料的预处理：将电石渣18.5份、贝壳粉19份混合均匀后置于马弗炉中在温度为420℃下煅烧4h后冷却至室温，粉碎成45目的粉末，然后加入硬脂酸钠4.5份、聚乙烯蜡3.5份、钛酸酯偶联剂6份即得到预处理混合物料；

步骤三）复合水处理药剂制备：将步骤一）得到的改性草木灰和步骤二）得到的预处理混合物料加入到高速混合机中，再加入聚丙烯酰胺15份、Gemini季铵盐2.5份、烷基甜菜碱7份、木质素磺酸钠5份，在搅拌速率为500r/min条件下搅拌反应25min后干燥，研磨成150目的粉末即可得到复合水处理药剂。

实施例4：

本实施例中复合水处理药剂各组成成分及其重量份数比为：电石渣19份、贝壳粉17份、草木灰15.5份、聚丙烯酰胺14.5份、烷基甜菜碱6.5份、Gemini季铵盐和十二烷基二甲基苄基氯化铵共3份、偶联剂6.5份、木质素磺酸钠4份、硬脂酸钠6份、聚乙烯蜡3份。

本实施例中制备用于工业废酸处理的复合水处理药剂的方法，包括以下步骤：

步骤一）改性草木灰的制备：取草木灰15.5份加入到浓度为2.5mol/L的氢氧化钠溶液中，在210℃下进行碱化处理80min，然后用蒸馏水冲洗去杂，然后在54℃下进行真空干燥至恒重，粉碎成50目的粉末，再与硅烷偶联剂和铝酸酯偶联剂组成的偶联剂1.5份搅拌均匀即得到改性草木灰；

步骤二）混合物料的预处理：将电石渣19份、贝壳粉17份混合均匀后置于马弗炉中在温度为480℃下煅烧5h后冷却至室温，粉碎成50目的粉末，然后加入硬脂酸钠6份、聚乙烯蜡3份、铝酸酯偶联剂5份即得到预处理混合物料；

步骤三）复合水处理药剂制备：将步骤一）得到的改性草木灰和步骤二）得到的预处理混合物料加入到高速混合机中，再加入聚丙烯酰胺14.5份、Gemini季铵盐和十二烷基二甲基苄基氯化铵共3份、烷基甜菜碱6.5份、木质素磺酸钠4份，在搅拌速率为450r/min条件下搅拌反应28min后干燥，研磨成180目的粉末即可得到复合水处理药剂。

实施例5：

本实施例中复合水处理药剂各组成成分及其重量份数比为：电石渣19.5份、贝壳粉18份、草木灰15份、聚丙烯酰胺15.5份、烷基甜菜碱7.5份、Gemini季铵盐和十二烷基二甲基苄基氯化铵共2份、偶联剂7份、木质素磺酸钠4.5份、硬脂酸钠4份、聚乙烯蜡5份。

本实施例中制备用于工业废酸处理的复合水处理药剂的方法，包括以下步骤：

步骤一）改性草木灰的制备：取草木灰15份加入到浓度为2.5mol/L的氢氧化钠溶液中，在240℃下进行碱化处理65min，然后用蒸馏水冲洗去杂，然后在53℃下进行真空干燥至恒重，粉碎成48目的粉末，再和钛酸酯偶联剂1.5份搅拌均匀即得到改性草木灰；

步骤二）混合物料的预处理：将电石渣19.5份、贝壳粉18份混合均匀后置于马弗炉中在温度为450℃下煅烧4.5h后冷却至室温，粉碎成50目的粉末，然后加入硬脂酸钠4份、聚乙烯蜡5份、硅烷偶联剂和铝酸酯偶联剂共5.5份即得到预处理混合物料；

步骤三）复合水处理药剂制备：将步骤一）得到的改性草木灰和步骤二）得到的预处理混合物料加入到高速混合机中，再加入聚丙烯酰胺15.5份、Gemini季铵盐和十二烷基二甲基苄基氯化铵共2份、烷基甜菜碱7.5份、木质素磺酸钠4.5份，在搅拌速率为550r/min条件下搅拌反应21min后干燥，研磨成120目的粉末即可得到复合水处理药剂。

为了验证本发明制备得到的复合水处理药剂用于处理工业废酸的效果，将本发明实施例1~5制备得到的复合水处理药剂进行工业废酸处理试验，同时以市售的工业废酸处理剂为对比例进行工业废酸处理试验，试验情况如下表所示。

本发明上述实施例方案仅是对本发明的说明而不能限制本发明，权利要求中指出了本发明产品组成成分、成分比例、制备方法参数的范围，而上述的说明并未指出本发明参数的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应当认为是包括在权利要求书的范围内。

本发明是经过多位工业废酸处理技术人员长期工作经验积累，并通过创造性劳动创作而出，本发明制备得到的复合水处理药剂性质稳定，能够有效对废酸进行处理，并且能够有效去除废酸溶液中的其他有害物质，使得工业废酸水达到国家环保部门的排放标准要求，且使用简单，具有广阔的应用价值。

Claims (1)

1.一种制备用于工业废酸处理的复合水处理药剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一）改性草木灰的制备：取草木灰14~16份加入到浓度为2.5mol/L的氢氧化钠溶液中，在200~250℃下进行碱化处理60~90min，然后用蒸馏水冲洗去杂，然后在50~55℃下进行真空干燥至恒重，粉碎成40~60目的粉末，再和偶联剂1~2份搅拌均匀即得到改性草木灰；

步骤二）混合物料的预处理：将电石渣18~20份、贝壳粉16~20份混合均匀后置于马弗炉中在温度为400~500℃下煅烧4~5h后冷却至室温，粉碎成40~60目的粉末，然后加入硬脂酸钠4~6份、聚乙烯蜡3~5份、偶联剂5~6份即得到预处理混合物料；

步骤三）复合水处理药剂制备：将步骤一）得到的改性草木灰和步骤二）得到的预处理混合物料加入到高速混合机中，再加入聚丙烯酰胺14~16份、季铵盐2~3份、烷基甜菜碱6~8份、木质素磺酸钠4~5份，在搅拌速率为400~600r/min条件下搅拌反应20~30min后干燥，研磨成100~200目的粉末即可得到复合水处理药剂；

所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或两种以上的组合；

所述的季铵盐为Gemini季铵盐、十二烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或两种的组合。