一种污水处理絮凝剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，更具体的说是涉及一种污水处理絮凝剂及其制备方法。

背景技术

水资源污染已然是一个最为严重的社会问题，水中污染物主要包括悬浮物、有机物、重金属离子等。絮凝法是污水处理过程中一种简单、高效、成本低、适应性广的处理方法，通过向水体中投加絮凝剂，使水中难分离的颗粒处于不稳定状态，并形成大分子聚合物沉淀下来得以去除，可广泛应用于去除水的浊度和色度、有机污染物、重金属离子等。

絮凝剂大体上可分为三类：无机絮凝剂、有机絮凝剂、微生物絮凝剂。具体的：1)无机絮凝剂广泛使用的主要是铝盐(硫酸铝、氯化铝)和铁盐(硫酸铁、氯化铁)，铝盐和铁盐在使用过程中，虽然有一定的絮凝效果，但在水中的稳定性差，投药量较高，产生的絮体较小，尤其在处理低温水时，聚集性能降低。另外，三氯化铁还具有腐蚀性，容易形成残留，使处理后的水带有颜色，造成二次污染。目前，聚合氯化铝(PAC)逐渐取代硫酸铝而被广泛使用，因为即使在处理低温水时，也能充分实现其聚集性，而且絮体的形成速度也比较快，但也存在一定的缺陷，如聚合氯化铝的生产条件有所限制，很难获得聚集能力相同的产品，而且聚合氯化铝处理后的絮体松散细小，沉淀速度慢等等；2)高分子有机絮凝剂，如聚丙烯酰胺等，具有良好的絮凝性，能够以较快的速度形成较大的絮状物，但单独使用效果并不理想，且单体残留有毒，对环境及人类的影响较大；3)微生物絮凝剂因不存在二次污染，使用方便，前景诱人。

近年来，复合絮凝剂的研制成为热点。复合型絮凝剂能克服使用单一絮凝剂的许多不足，适应范围广，脱污泥性好，pH使用范围大。但是，目前的复合型絮凝剂普遍存在合成制备手续复杂，成本高，污泥量大，处理效果不理想等问题，且对于高浓度难降解有机废水的絮凝剂产品现有技术中还没得到很好的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种污水处理絮凝剂，该絮凝剂对污水中的有机物吸附性能强，形成絮体的速度快，且结构稳定，能够去除污水中大量的重金属，对环境无污染。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种污水处理絮凝剂，其原料按重量份包括：木质素10～20份，聚丙烯酰胺20～40份，三羟甲基丙烷40～80份，壳聚糖季铵盐5～15份，阳离子醚化淀粉5～15份，聚合硫酸铝铁6～8份，聚磷氯化铁8～12份，聚合氯化铝10～15份，聚丙烯酸钠8～12份，纳米二氧化硅8～12份，硅酸钠1～3份，次氯酸钙2～4份，活性炭10～15份，水500～1000份。

优选的，其原料按重量份包括：木质素15份，聚丙烯酰胺30份，三羟甲基丙烷60份，壳聚糖季铵盐10份，阳离子醚化淀粉10份，聚合硫酸铝铁7份，聚磷氯化铁10份，聚合氯化铝13份，聚丙烯酸钠10份，纳米二氧化硅10份，硅酸钠2份，次氯酸钙3份，活性炭13份，水750份。

优选的，所述聚合氯化铝铁由三种粒径目数的粉体组成，其粒径目数分别为30～50目、50～80目、80～100目，上述三种粉体的质量比例为(7～8)∶(5～9)∶3。

优选的，所述纳米二氧化硅呈立体花状结构，且比表面积为1000～1200㎡/g。

本发明还公开了上述污水处理絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备纳米二氧化硅悬浮液；

(2)将所述质量份数的聚丙烯酰胺、次氯酸钙、壳聚糖季铵盐、聚丙烯酸钠、聚合氯化铝铁、聚合硫酸铝铁、聚磷氯化铁、硅酸钠加入到上述质量份数的去离子水中，超声高速分散；

(3)加入所述质量份数的三羟甲基丙烷、阳离子醚化淀粉，超声高速分散；

(4)加入所述质量份数的木质素，超声高速分散；

(5)加入步骤(1)制备的纳米二氧化硅悬浮液，混合均匀后制得本品。

优选的，所述步骤(2)～(4)中超声高速分散的超声波频率为25～35KHz，分散速度为约4000～6000r/min，分散时间为30～60min。

纳米二氧化硅：纳米二氧化硅具有庞大的比表面积、表面多介孔结构和超强的吸附能力以及奇异的理化特，因此能吸附污水中大量的有机物和重金属离子。

聚合氯化铝：用在水处理中具有对水中胶体物质强烈的电中和作用，其水解产物对水中悬浮物具有优良的吸附架桥作用，对溶解性物质具有选择性吸附作用，此外，处理低温水时，仍可保持稳定的沉淀效果，对设备侵蚀作用小。

聚丙烯酰胺：选用阴离子型聚丙烯酰胺，在水处理中，能够使污染物颗粒表面的动电位降低而凝聚。其分子链固定在不同的污染物颗粒表面上，各颗粒之间形成聚合物的桥，能使污水中污染物颗粒形成聚集体而沉淀。其分子上的极性基团能够对污染物颗粒进行各种吸附。另外，其分子链与污水中的微小颗粒可通过机械、物理、化学等作用，将微小颗粒牵连在一起，形成网状而起到增强的作用。

活性炭：因其无数细小空隙，表面积巨大等特点而使其具有很强的物理和化学吸附性能，并且活性炭还具有解毒作用，同时对水质、水温和水量的变化有很强的适应能力；用在污水处理中，对某些重金属化合物有很强的吸附能力。

本发明所得絮凝剂絮凝性能好，受温度影响小，除重金属效果好，絮凝时间短，而且对有机和无机废物都有一定的清理作用，而且能阻止结垢。

本发明产品，反应速度快，过程中无有毒有害气体产生；反应后的生成物稳定，不会再分解成有毒物质；高效、无毒，反应前后对人体安全，对物件无腐蚀；针对污水处理效率高。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种污水处理絮凝剂，其原料按重量份包括：木质素10份，聚丙烯酰胺20份，三羟甲基丙烷40份，壳聚糖季铵盐5份，阳离子醚化淀粉5份，聚合硫酸铝铁6份，聚磷氯化铁8份，聚合氯化铝10份，聚丙烯酸钠8份，纳米二氧化硅8份，硅酸钠1份，次氯酸钙2份，活性炭10份，水500份。

聚合氯化铝铁由三种粒径目数的粉体组成，其粒径目数分别为30目、50目、80目，上述三种粉体的质量比例为7∶5∶3。

纳米二氧化硅呈立体花状结构，且比表面积为1000～1200㎡/g。

本发明还公开了一种污水处理絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备纳米二氧化硅悬浮液；

(2)将所述质量份数的聚丙烯酰胺、次氯酸钙、壳聚糖季铵盐、聚丙烯酸钠、聚合氯化铝铁、聚合硫酸铝铁、聚磷氯化铁、硅酸钠加入到上述质量份数的去离子水中，超声高速分散；

(3)加入所述质量份数的三羟甲基丙烷、阳离子醚化淀粉，超声高速分散；

(4)加入所述质量份数的木质素，超声高速分散；

(5)加入步骤(1)制备的纳米二氧化硅悬浮液，混合均匀后制得本品。

步骤(2)～(4)中超声高速分散的超声波频率为25KHz，分散速度为约4000r/min，分散时间为30min。

实施例2

木质素15份，聚丙烯酰胺30份，三羟甲基丙烷60份，壳聚糖季铵盐10份，阳离子醚化淀粉10份，聚合硫酸铝铁7份，聚磷氯化铁10份，聚合氯化铝13份，聚丙烯酸钠10份，纳米二氧化硅10份，硅酸钠2份，次氯酸钙3份，活性炭13份，水750份。

聚合氯化铝铁由三种粒径目数的粉体组成，其粒径目数分别为40目、60目、90目，上述三种粉体的质量比例为8∶7∶3。

纳米二氧化硅呈立体花状结构，且比表面积为1000～1200㎡/g。

污水处理絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备纳米二氧化硅悬浮液；

(2)将所述质量份数的聚丙烯酰胺、次氯酸钙、壳聚糖季铵盐、聚丙烯酸钠、聚合氯化铝铁、聚合硫酸铝铁、聚磷氯化铁、硅酸钠加入到上述质量份数的去离子水中，超声高速分散；

(3)加入所述质量份数的三羟甲基丙烷、阳离子醚化淀粉，超声高速分散；

(4)加入所述质量份数的木质素，超声高速分散；

(5)加入步骤(1)制备的纳米二氧化硅悬浮液，混合均匀后制得本品。

步骤(2)～(4)中超声高速分散的超声波频率为30KHz，分散速度为约5000r/min，分散时间为45min。

实施例3

一种污水处理絮凝剂，其原料按重量份包括：木质素20份，聚丙烯酰胺40份，三羟甲基丙烷80份，壳聚糖季铵盐15份，阳离子醚化淀粉15份，聚合硫酸铝铁8份，聚磷氯化铁12份，聚合氯化铝15份，聚丙烯酸钠12份，纳米二氧化硅12份，硅酸钠3份，次氯酸钙4份，活性炭15份，水1000份。

聚合氯化铝铁由三种粒径目数的粉体组成，其粒径目数分别为50目、80目、100目，上述三种粉体的质量比例为7∶9∶3。

纳米二氧化硅呈立体花状结构，且比表面积为1000～1200㎡/g。

污水处理絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备纳米二氧化硅悬浮液；

(2)将所述质量份数的聚丙烯酰胺、次氯酸钙、壳聚糖季铵盐、聚丙烯酸钠、聚合氯化铝铁、聚合硫酸铝铁、聚磷氯化铁、硅酸钠加入到上述质量份数的去离子水中，超声高速分散；

(3)加入所述质量份数的三羟甲基丙烷、阳离子醚化淀粉，超声高速分散；

(4)加入所述质量份数的木质素，超声高速分散；

(5)加入步骤(1)制备的纳米二氧化硅悬浮液，混合均匀后制得本品。

步骤(2)～(4)中超声高速分散的超声波频率为35KHz，分散速度为约6000r/min，分散时间为60min。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。