申请日2016.10.13
公开(公告)日2017.02.22
IPC分类号C02F5/10
摘要
本发明公开了一种重金属污水处理剂及其制备方法和应用，该处理剂由以下按照重量份的原料组成：木质素30‑40份、壳聚糖19‑27份、聚苯乙烯磺酸11‑19份、聚乙二醇13‑21份、十二碳醇酯5‑12份、乙撑双硬脂酸酰胺1‑5份。本发明采用聚苯乙烯磺酸处理木质素，聚乙二醇处理壳聚糖，再经过十二碳醇酯、乙撑双硬脂酸酰胺及超声处理、高温煅烧制得的处理剂，发挥协同作用，能够捕获水体中的多种金属离子，同时还具有显著的缓蚀阻垢功效，降低生产成本;性能稳定，出水水质好，处理添加量少，处理成本低;处理后的污水能够达到排放标准。本发明制得的处理剂无毒性，处理后水无二次污染，回收方便，制作过程简单、易操作，适于工业化生产。
权利要求书
1.一种重金属污水处理剂，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：木质素30-40份、壳聚糖19-27份、聚苯乙烯磺酸11-19份、聚乙二醇13-21份、十二碳醇酯5-12份、乙撑双硬脂酸酰胺1-5份。
2.根据权利要求1所述的重金属污水处理剂，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：木质素32-38份、壳聚糖21-25份、聚苯乙烯磺酸13-17份、聚乙二醇15-19份、十二碳醇酯7-10份、乙撑双硬脂酸酰胺2-4份。
3.根据权利要求1所述的重金属污水处理剂，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：木质素35份、壳聚糖23份、聚苯乙烯磺酸15份、聚乙二醇17份、十二碳醇酯8份、乙撑双硬脂酸酰胺3份。
4.一种如权利要求1-3任一所述的重金属污水处理剂的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：
1)将聚乙二醇与其质量2倍的去离子水混合，制得聚乙二醇溶液;将聚苯乙烯磺酸与其质量4倍的去离子混合，制得聚苯乙烯磺酸溶液;
2)将木质素粉碎、过150目筛，加入聚苯乙烯磺酸溶液，在78℃的温度下加热搅拌处理1h，制得混合物A;
3)将壳聚糖粉碎、过150目筛，加入聚乙二醇溶液，在72℃的温度下加热搅拌处理25-30min，制得混合物B;
4)将混合物A与混合物B混合，在70℃的温度下搅拌20min，加入十二碳醇酯，并升温至80℃，并在该温度下搅拌处理15-18min，然后加入过200目筛的乙撑双硬脂酸酰胺，降温至63℃，并在该温度下搅拌处理3-5min，然后进行超声处理38min，超声功率为700W，再在110℃的温度下搅拌至干，然后置入400℃的马弗炉中煅烧3.3h，即得处理剂。
5.如权利要求1-3任一所述的处理剂在重金属污水中的应用。
说明书
一种重金属污水处理剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体是一种重金属污水处理剂及其制备方法和应用。
背景技术
我国是一个水资源短缺的国家，人均水资源量仅为世界的1/4，而且水资源的分布严重不均，如何缓解水资源匮乏以及污染等问题已经成为一个刻不容缓的问题。目前，河流、湖泊和水库等水资源的水质情况令人担忧，特别是重金属污染带来的问题更加严峻。
目前，世界各国重金属废水处理方法主要有三类：第一类是废水中重金属离子通过发生化学反应除去的方法，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法、化学还原法、电化学还原法和高分子重金属捕集剂法等。第二类是使废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法，包括吸附、溶剂萃取、蒸发和凝固法、离子交换和膜分离等。第三类是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法，其中包括生物絮凝、生物化学法和植物生态修复等。但是，现有的重金属废水处理剂存在处理成本较高、添加量高、处理效果差、存在二次污染的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种沉淀效果好、出水水质好、处理添加量少、处理成本低的重金属污水处理剂及其制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种重金属污水处理剂，由以下按照重量份的原料组成：木质素30-40份、壳聚糖19-27份、聚苯乙烯磺酸11-19份、聚乙二醇13-21份、十二碳醇酯5-12份、乙撑双硬脂酸酰胺1-5份。
作为本发明进一步的方案：所述重金属污水处理剂，由以下按照重量份的原料组成：木质素32-38份、壳聚糖21-25份、聚苯乙烯磺酸13-17份、聚乙二醇15-19份、十二碳醇酯7-10份、乙撑双硬脂酸酰胺2-4份。
作为本发明进一步的方案：所述重金属污水处理剂，由以下按照重量份的原料组成：木质素35份、壳聚糖23份、聚苯乙烯磺酸15份、聚乙二醇17份、十二碳醇酯8份、乙撑双硬脂酸酰胺3份。
本发明的另一目的是提供一种重金属污水处理剂的制备方法，由以下步骤组成：
1)将聚乙二醇与其质量2倍的去离子水混合，制得聚乙二醇溶液;将聚苯乙烯磺酸与其质量4倍的去离子混合，制得聚苯乙烯磺酸溶液;
2)将木质素粉碎、过150目筛，加入聚苯乙烯磺酸溶液，在78℃的温度下加热搅拌处理1h，制得混合物A;
3)将壳聚糖粉碎、过150目筛，加入聚乙二醇溶液，在72℃的温度下加热搅拌处理25-30min，制得混合物B;
4)将混合物A与混合物B混合，在70℃的温度下搅拌20min，加入十二碳醇酯，并升温至80℃，并在该温度下搅拌处理15-18min，然后加入过200目筛的乙撑双硬脂酸酰胺，降温至63℃，并在该温度下搅拌处理3-5min，然后进行超声处理38min，超声功率为700W，再在110℃的温度下搅拌至干，然后置入400℃的马弗炉中煅烧3.3h，即得处理剂。
本发明的又一目的是提供所述处理剂在重金属污水中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用聚苯乙烯磺酸处理木质素，聚乙二醇处理壳聚糖，再经过十二碳醇酯、乙撑双硬脂酸酰胺及超声处理、高温煅烧制得的处理剂，发挥协同作用，能够捕获水体中的多种金属离子(镉、铅、铜、镍、锌、铬、锰、汞)，同时还具有显著的缓蚀阻垢功效，可有效减少系统的结垢与腐蚀，降低生产成本;性能稳定，沉淀效果好，出水水质好，处理添加量少，处理成本低;处理后的污水能够达到排放标准，絮团强度高，疏水性能好，能够显著降低水质的浑浊度和分解水体中的各种污染物。本发明制得的处理剂无毒性，对操作工人无影响，处理后水无二次污染，回收方便，制作过程简单、易操作，适于工业化生产。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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
本发明实施例中，一种重金属污水处理剂，由以下按照重量份的原料组成：木质素30份、壳聚糖19份、聚苯乙烯磺酸11份、聚乙二醇13份、十二碳醇酯5份、乙撑双硬脂酸酰胺1份。
将聚乙二醇与其质量2倍的去离子水混合，制得聚乙二醇溶液;将聚苯乙烯磺酸与其质量4倍的去离子混合，制得聚苯乙烯磺酸溶液。将木质素粉碎、过150目筛，加入聚苯乙烯磺酸溶液，在78℃的温度下加热搅拌处理1h，制得混合物A。将壳聚糖粉碎、过150目筛，加入聚乙二醇溶液，在72℃的温度下加热搅拌处理25min，制得混合物B。将混合物A与混合物B混合，在70℃的温度下搅拌20min，加入十二碳醇酯，并升温至80℃，并在该温度下搅拌处理15min，然后加入过200目筛的乙撑双硬脂酸酰胺，降温至63℃，并在该温度下搅拌处理3min，然后进行超声处理38min，超声功率为700W，再在110℃的温度下搅拌至干，然后置入400℃的马弗炉中煅烧3.3h，即得处理剂。
实施例2
本发明实施例中，一种重金属污水处理剂，由以下按照重量份的原料组成：木质素40份、壳聚糖27份、聚苯乙烯磺酸19份、聚乙二醇21份、十二碳醇酯12份、乙撑双硬脂酸酰胺5份。
将聚乙二醇与其质量2倍的去离子水混合，制得聚乙二醇溶液;将聚苯乙烯磺酸与其质量4倍的去离子混合，制得聚苯乙烯磺酸溶液。将木质素粉碎、过150目筛，加入聚苯乙烯磺酸溶液，在78℃的温度下加热搅拌处理1h，制得混合物A。将壳聚糖粉碎、过150目筛，加入聚乙二醇溶液，在72℃的温度下加热搅拌处理30min，制得混合物B。将混合物A与混合物B混合，在70℃的温度下搅拌20min，加入十二碳醇酯，并升温至80℃，并在该温度下搅拌处理18min，然后加入过200目筛的乙撑双硬脂酸酰胺，降温至63℃，并在该温度下搅拌处理5min，然后进行超声处理38min，超声功率为700W，再在110℃的温度下搅拌至干，然后置入400℃的马弗炉中煅烧3.3h，即得处理剂。
实施例3
本发明实施例中，一种重金属污水处理剂，由以下按照重量份的原料组成：木质素32份、壳聚糖21份、聚苯乙烯磺酸13份、聚乙二醇15份、十二碳醇酯7份、乙撑双硬脂酸酰胺2份。
将聚乙二醇与其质量2倍的去离子水混合，制得聚乙二醇溶液;将聚苯乙烯磺酸与其质量4倍的去离子混合，制得聚苯乙烯磺酸溶液。将木质素粉碎、过150目筛，加入聚苯乙烯磺酸溶液，在78℃的温度下加热搅拌处理1h，制得混合物A。将壳聚糖粉碎、过150目筛，加入聚乙二醇溶液，在72℃的温度下加热搅拌处理28min，制得混合物B。将混合物A与混合物B混合，在70℃的温度下搅拌20min，加入十二碳醇酯，并升温至80℃，并在该温度下搅拌处理16min，然后加入过200目筛的乙撑双硬脂酸酰胺，降温至63℃，并在该温度下搅拌处理4min，然后进行超声处理38min，超声功率为700W，再在110℃的温度下搅拌至干，然后置入400℃的马弗炉中煅烧3.3h，即得处理剂。
实施例4
本发明实施例中，一种重金属污水处理剂，由以下按照重量份的原料组成：木质素38份、壳聚糖25份、聚苯乙烯磺酸17份、聚乙二醇19份、十二碳醇酯10份、乙撑双硬脂酸酰胺4份。
将聚乙二醇与其质量2倍的去离子水混合，制得聚乙二醇溶液;将聚苯乙烯磺酸与其质量4倍的去离子混合，制得聚苯乙烯磺酸溶液。将木质素粉碎、过150目筛，加入聚苯乙烯磺酸溶液，在78℃的温度下加热搅拌处理1h，制得混合物A。将壳聚糖粉碎、过150目筛，加入聚乙二醇溶液，在72℃的温度下加热搅拌处理28min，制得混合物B。将混合物A与混合物B混合，在70℃的温度下搅拌20min，加入十二碳醇酯，并升温至80℃，并在该温度下搅拌处理16min，然后加入过200目筛的乙撑双硬脂酸酰胺，降温至63℃，
并在该温度下搅拌处理4min，然后进行超声处理38min，超声功率为700W，再在110℃的温度下搅拌至干，然后置入400℃的马弗炉中煅烧3.3h，即得处理剂。
实施例5
本发明实施例中，一种重金属污水处理剂，由以下按照重量份的原料组成：木质素35份、壳聚糖23份、聚苯乙烯磺酸15份、聚乙二醇17份、十二碳醇酯8份、乙撑双硬脂酸酰胺3份。
将聚乙二醇与其质量2倍的去离子水混合，制得聚乙二醇溶液;将聚苯乙烯磺酸与其质量4倍的去离子混合，制得聚苯乙烯磺酸溶液。将木质素粉碎、过150目筛，加入聚苯乙烯磺酸溶液，在78℃的温度下加热搅拌处理1h，制得混合物A。将壳聚糖粉碎、过150目筛，加入聚乙二醇溶液，在72℃的温度下加热搅拌处理28min，制得混合物B。将混合物A与混合物B混合，在70℃的温度下搅拌20min，加入十二碳醇酯，并升温至80℃，并在该温度下搅拌处理16min，然后加入过200目筛的乙撑双硬脂酸酰胺，降温至63℃，并在该温度下搅拌处理4min，然后进行超声处理38min，超声功率为700W，再在110℃的温度下搅拌至干，然后置入400℃的马弗炉中煅烧3.3h，即得处理剂。
对比例1
除不含有聚苯乙烯磺酸外，其配方及步骤与实施例5一致。
对比例2
除不含有聚乙二醇外，其配方及步骤与实施例5一致。
对比例3
除不含有聚苯乙烯磺酸、聚乙二醇外，其配方及步骤与实施例5一致。
应用实施例1-5及对比例1-3得到的处理剂进行重金属废水处理，处理效果如标1所示，单位(mg/L)：
表1
从上表可知，本发明的处理剂对重金属污水中的镉(Cd2+)、铅(Pb2+)、铜(Cu2+)、镍(Ni2+)、锌(Zn2+)、铬、锰、汞去除率99%以上，处理效果良好。且从实施例5与对比例1-3的比较中可知，本发明是在聚苯乙烯磺酸、聚乙二醇分别处理木质素、壳聚糖，以及与其它原料的相互作用下，才能达到上述良好的效果。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
