CN117326661A - 一种污水处理药剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种污水处理药剂及其制备方法和应用。所述污水处理药剂包括膨润土、碳材料和絮凝剂，本发明的污水处理药剂的组分简单，具有高效的絮凝和吸附效果，能够高效去除废水中的重金属、有机质等有害物质。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域。更具体地，涉及一种污水处理药剂及其制备方法和应用。
背景技术
近几年来，工业快速发展，在获得了显著经济效益的同时，也产生了相应的生态环境问题，其中具有代表性的就是水污染问题。为了做好环境工程中的污水污染处理工作，优化水资源的利用和管理，防止水资源浪费，水处理药剂便应运而生。水处理药剂主要是通过氧化、絮凝、络合等方式综合作用于工业用水，有助于提高水质，减少有害物质。
CN104445550A公开了一种重金属污水处理药剂的制备方法，包括以下步骤：准备原料：硫化钡，硫酸铁，聚硅硫酸铝，氢氧化钙，锌钡白；在反应器中加入硫化钡，硫酸铁，聚硅硫酸铝；搅拌加热至120℃，保持反应温度为110-130℃，回流6-9小时；加水稀释氢氧化钙，与干燥后的胶状物充分搅拌；在温度100℃沸腾反应，制成母液；反应后的母液滤出，滤液备用，滤渣回收再利用；常温条件下冷却母液，在反应器中加入锌钡白，均匀搅拌至初凝；在60℃-80℃温度下加热1-3小时，搅拌15分钟，在5-50℃下使用即可。本发明使用范围广、沉淀效果好、净水质量好，处理成本低，脱水性能和压缩性能好，可做脱水絮凝剂，出水质量好。
CN105293603A公开了一种重金属污水处理药剂，其包含如下重量份的原料：阳离子聚丙烯酰胺1重量份；阴离子聚丙烯酰胺3-8重量份；无机物絮凝剂10-30重量份；重金属捕捉剂1-3重量份；吸附剂58-85重量份。还包括一种重金属污水处理方法，该方法包括以下步骤：取化工废水1L，在废水中加入NaOH溶液，调节废水pH至8.0-9.0；向上述步骤所得溶液中加入重金属污水处理药剂，重金属污水处理药剂的添加量为化工废水重量的0.04％-0.08％，快速搅拌10s，然后慢速搅拌20min，停止搅拌，静置分层10min。本发明的有益效果在于：1、配制简单。2、阳离子聚丙烯酰胺分子量小，通过其所含的正电荷基团吸附膨润土的负电荷，形成结构紧密的助滤体系。3、阴离子聚丙烯酰胺分子量大，迅速沉降，絮体粗大。
现有的污水处理药剂组分繁多，或者污水处理效果不好，不能够满足实际的需求，而有的污水处理虽然能够去除污水中的有害物质，但是其本身也带入了更多的杂质，影响了水质。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷和不足，提供一种污水处理药剂及其制备方法和应用。所述污水处理药剂包括膨润土、碳材料和絮凝剂，本发明的污水处理药剂的组分简单，具有高效的絮凝和吸附效果，能够高效去除废水中的重金属、有机质等有害物质。
本发明的目的是提供一种污水处理药剂。
本发明另一目的是提供一种污水处理药剂的制备方法。
本发明另一目的是提供一种污水处理药剂的应用。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种污水处理药剂，按重量份计，包括以下组分：
膨润土15～25份；碳材料30～40份；絮凝剂10～20份；所述絮凝剂由二乙基二硫代氨基甲酸钠、羧甲基纤维素钠和改性的聚合硅酸铝铁组成。
进一步的，所述二乙基二硫代氨基甲酸钠、羧甲基纤维素钠和改性的硅酸铝铁的质量比为：1：3～5:4～6。
进一步的，所述碳材料的制备方法包括以下步骤：
将硝酸锌和2-甲基咪唑超声分散到乙醇水中，然后在60～80℃搅拌反应4～8h，静置6～12h，抽滤，洗涤，在60～80℃真空干燥12～20h，然后在氮气氛围下，于500～600℃热处理4～6h，得到碳材料。
进一步优选的，所述硝酸锌和2-甲基咪唑的摩尔比为：1：2.3～3.5。
更进一步优选的，乙醇和水的体积比为：3：2。
进一步的，所述改性的聚合硅酸铝铁的制备方法包括以下步骤：
将硅酸钠加入水中混合，在30～50℃温度下搅拌溶解，加入浓度为1～3mol/L的醋酸溶液调节pH为3-5，然后加入锰盐、锌盐、铝盐和铁盐，继续搅拌2～4小时，陈化2～4h，得到改性的聚合硅酸铝铁。
进一步优选的，所述硅酸钠、锰盐、锌盐、铝盐和铁盐的摩尔比为：3：x：y：(2-x-y)：1；所述x＝0.2～0.4：y＝0.3～0.6。
更进一步优选的，所述锰盐为醋酸锰；所述锌盐为醋酸锌；所述铝盐为醋酸铝；所述铁盐为醋酸铁。
基于上述所述的一种污水处理药剂的制备方法，包括以下步骤：
将膨润土、碳材料和絮凝剂按原料配比研磨混合得到。
基于上述所述的一种污水处理药剂的应用，用于废水处理。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过硝酸锌和2-甲基咪唑制备MOF材料，然后进行碳化得到碳材料，所得到的碳材料具有优异的比表面积和吸附能力；
(2)通过对聚合硅酸铝铁改性处理可以显著改性絮凝能力，提高污水处理效果，同时配合二乙基二硫代氨基甲酸钠和羧甲基纤维素钠，能够显著改善絮凝剂的絮凝效果。
(3)本发明的组分简单，吸附和絮凝能力优异，污水处理效果好。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
实施例1
一种污水处理药剂，按重量份计，包括以下组分：
膨润土20份；碳材料35份；絮凝剂15份；所述絮凝剂由二乙基二硫代氨基甲酸钠、羧甲基纤维素钠和改性的聚合硅酸铝铁组成；所述二乙基二硫代氨基甲酸钠、羧甲基纤维素钠和改性的硅酸铝铁的质量比为：1：4:5；
所述碳材料的制备方法包括以下步骤：
将1mol硝酸锌和3mol 2-甲基咪唑超声分散到200mL乙醇水中，其中乙醇和水的体积比为：3：2；然后在70℃搅拌反应6h，静置10h，抽滤，洗涤，在70℃真空干燥16h，然后在氮气氛围下，于550℃热处理5h，得到碳材料。
所述改性的聚合硅酸铝铁的制备方法包括以下步骤：
将3mol的硅酸钠加入200mL水中混合，在40℃温度下搅拌溶解，加入浓度为2mol/L的醋酸溶液调节pH为4，然后加入0.3mol醋酸锰、0.5mol醋酸锌、1.2mol醋酸铝和1mol醋酸铁，继续搅拌3小时，陈化3h，得到改性的聚合硅酸铝铁。
一种污水处理药剂的制备方法，包括以下步骤：将膨润土、碳材料和絮凝剂按原料配比研磨混合得到。
实施例2
一种污水处理药剂，按重量份计，包括以下组分：
膨润土25份；碳材料30份；絮凝剂20份；所述絮凝剂由二乙基二硫代氨基甲酸钠、羧甲基纤维素钠和改性的聚合硅酸铝铁组成；所述二乙基二硫代氨基甲酸钠、羧甲基纤维素钠和改性的硅酸铝铁的质量比为：1：5:4；
所述碳材料的制备方法：与实施例1中的碳材料的制备方法和条件完全相同。
所述改性的聚合硅酸铝铁的制备方法：与实施例1中的改性的聚合硅酸铝铁的制备方法和条件完全相同。
一种污水处理药剂的制备方法，包括以下步骤：将膨润土、碳材料和絮凝剂按原料配比研磨混合得到。
实施例3
一种污水处理药剂，按重量份计，包括以下组分：
膨润土15份；碳材料40份；絮凝剂10份；所述絮凝剂由二乙基二硫代氨基甲酸钠、羧甲基纤维素钠和改性的聚合硅酸铝铁组成；所述二乙基二硫代氨基甲酸钠、羧甲基纤维素钠和改性的硅酸铝铁的质量比为：1：3:6；
所述碳材料的制备方法：与实施例1中的碳材料的制备方法和条件完全相同。。
所述改性的聚合硅酸铝铁的制备方法：与实施例1中的改性的聚合硅酸铝铁的制备方法和条件完全相同。
一种污水处理药剂的制备方法，包括以下步骤：将膨润土、碳材料和絮凝剂按原料配比研磨混合得到。
对照例1
除区别外，其它步骤和条件与实施例1完全相同。所述区别在于：
所述改性的聚合硅酸铝铁的制备方法包括以下步骤：
将3mol的硅酸钠加入200mL水中混合，在40℃温度下搅拌溶解，加入浓度为2mol/L的醋酸溶液调节pH为4，然后加入0.8mol醋酸锰、1.2mol醋酸铝和1mol醋酸铁，继续搅拌3小时，陈化3h，得到改性的聚合硅酸铝铁。
对照例2
对照例2中，聚合硅酸铝铁不经过改性，其它步骤和条件与实施例1完全相同。聚合硅酸铝铁的制备方法包括以下步骤：
将3mol的硅酸钠加入200mL水中混合，在40℃温度下搅拌溶解，加入浓度为2mol/L的醋酸溶液调节pH为4，然后加入2mol醋酸铝和1mol醋酸铁，继续搅拌3小时，陈化3h，得到改性的聚合硅酸铝铁。
除不同的条件外，对照例3-6的制备过程与实施例1的制备过程完全相同，且原料按重量份计，不同的条件如表1所述：
表1实施例1与对照例3-6的各原料用量
将实施例1-3与对照例1-6制备得到的污水处理剂用于废水处理。废水为随机采样的工业废水，工业废水中含有重金属离子、有机废物等污染物，重金属的含量为74.6mg/L，COD(化学需氧量)为635.7mg/L。每1L废水净化处理，复合污水处理药剂加入量为5g，将处理药剂加入废水中搅拌40min，静置45min，过滤，完成对废水净化，具体的测试结果见表2。
表2
由表2可以看出，本发明制备的一种污水处理药剂具有很好的净化能力，对污水处理效果好，时间短，效率高。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种污水处理药剂，其特征在于：按重量份计，包括以下组分：
膨润土15～25份；碳材料30～40份；絮凝剂10～20份；所述絮凝剂由二乙基二硫代氨基甲酸钠、羧甲基纤维素钠和改性的聚合硅酸铝铁组成。
2.根据权利要求1所述的一种污水处理药剂，其特征在于：所述二乙基二硫代氨基甲酸钠、羧甲基纤维素钠和改性的硅酸铝铁的质量比为：1：3～5:4～6。
3.根据权利要求1所述的一种污水处理药剂，其特征在于：所述碳材料的制备方法包括以下步骤：
将硝酸锌和2-甲基咪唑超声分散到乙醇水中，然后在60～80℃搅拌反应4～8h，静置6～12h，抽滤，洗涤，在60～80℃真空干燥12～20h，然后在氮气氛围下，于500～600℃热处理4～6h，得到碳材料。
4.根据权利要求3所述的一种污水处理药剂，其特征在于：所述硝酸锌和2-甲基咪唑的摩尔比为：1：2.3～3.5。
5.根据权利要求3所述的一种污水处理药剂，其特征在于：乙醇和水的体积比为：3：2。
6.根据权利要求1所述的一种污水处理药剂，其特征在于：所述改性的聚合硅酸铝铁的制备方法包括以下步骤：
将硅酸钠加入水中混合，在30～50℃温度下搅拌溶解，加入浓度为1～3mol/L的醋酸溶液调节pH为3-5，然后加入锰盐、锌盐、铝盐和铁盐，继续搅拌2～4小时，陈化2～4h，得到改性的聚合硅酸铝铁。
7.根据权利要求6所述的一种污水处理药剂，其特征在于：所述硅酸钠、锰盐、锌盐、铝盐和铁盐的摩尔比为：3：x：y：(2-x-y)：1；所述x＝0.2～0.4：y＝0.3～0.6。
8.根据权利要求6所述的一种污水处理药剂，其特征在于：所述锰盐为醋酸锰；所述锌盐为醋酸锌；所述铝盐为醋酸铝；所述铁盐为醋酸铁。
9.根据权利要求1-8任意一种污水处理药剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
将膨润土、碳材料和絮凝剂按原料配比研磨混合得到。
10.根据权利要求1-8任意一种污水处理药剂的应用，其特征在于：用于废水处理。
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