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含铬废水处理剂及其制备方法

发布时间:2018-4-20 17:44:48  中国污水处理工程网

  申请日2015.04.21

  公开(公告)日2015.08.12

  IPC分类号C02F1/52; C02F1/62; C02F1/28

  摘要

  本发明公开了一种含铬废水处理剂,由以下质量百分比的组分组成:3~5%普鲁兰多糖,5~10%沸石负载纳米TiO2,余量为改性膨润土。本发明的含铬废水处理剂各组分之间相互协同增效,具有良好的吸附性,絮凝效果好,成本低,可大大提高废水中铬的去除率。本发明还公开了一种含铬废水处理剂的制备方法,包括以下步骤:(一)制备沸石负载纳米TiO2;(二)制备改性膨润土;(三)复配。本发明的含铬废水处理剂的制备方法,工艺步骤简单,可操作性强,适合大规模工业化生产。

  权利要求书

  1.一种含铬废水处理剂,其特征在于,由以下质量百分比的组分组成:3~5% 普鲁兰多糖,5~10%沸石负载纳米TiO2,余量为改性膨润土。

  2.一种如权利要求1所述的含铬废水处理剂的制备方法,其特征在于,包 括以下步骤:

  (一)制备沸石负载纳米TiO2

  (1)沸石预处理:将沸石置于0.1~0.15mol/L的HCl溶液中搅拌15~30min, 静置24~26h,过滤;将过滤得到的沸石置于蒸馏水中煮沸30~60min后,用蒸馏 水洗至洗液澄清,最后将沸石放入烘箱中于90~100℃烘烤2~3h,冷却后待用;

  (2)制备TiO2溶胶:按体积比(5~6)∶(20~21)∶(9~10)∶(1~1.2) 分别称取钛酸四丁酯、乙醇、乙酸和蒸馏水,先将钛酸四丁酯与占乙醇总体积 1/4~1/3的乙醇混合,搅拌10~15min得溶液A,然后将蒸馏水、乙酸和剩余乙 醇充分混合,得溶液B,最后在搅拌条件下将溶液B缓慢滴加到溶液A中,滴速 控制在18~20滴/分钟,滴完后继续搅拌1~2h,静置24~26h,得TiO2溶胶;

  (3)制备沸石负载纳米TiO2:在180~200ml的TiO2溶胶中加入6~8g步骤 (1)中的沸石,超声1~2h后筛网滤出并静置48~50h,于80~85℃条件下恒温 烘干后在氮气保护下升温至450~500℃焙烧1.5~2h,自然降温至100~150℃停止 通氮气,待冷却至室温后用蒸馏水洗去沸石表面过量的TiO2,烘干,即得沸石 负载纳米TiO2;

  (二)制备改性膨润土

  将膨润土置于浓度为0.25~0.3mol/L的硫酸中浸泡2~3h,用蒸馏水冲洗至 表面无SO42-,在90~100℃条件下烘干至恒重后于500~600℃条件下煅烧5~6h, 冷却至室温后,按1g∶10~12mL的比例,用40%的AlCl3溶液浸泡22~24h,过 滤,烘干,即得改性膨润土;

  (三)复配

  按3~5%普鲁兰多糖,5~10%沸石负载纳米TiO2,余量为改性膨润土的质量百 分比配比称取各组分后,将各组分混合均匀即得含铬废水处理剂。

  3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述沸 石的粒径为20~40目。

  说明书

  一种含铬废水处理剂及其制备方法

  技术领域

  本发明涉及工业废水处理技术领域,尤其是涉及一种含铬废水处理剂及其 制备方法。

  背景技术

  在冶金工业、电镀、制革、油漆、照像等行业每天排放着大量的含铬废水, 含铬废水中的铬主要以六价(Cr6+)和三价(Cr3+)形式存在,若这些含铬废水 如果不经处理直接排放,将对环境造成很大的危害。目前,含铬废水的主要处理 方法有:化学还原法、电化学法、离子交换法、活性炭吸附法和液膜法等。以 上方法虽各有优点,但也存在着处理工艺复杂、效率低、处理费用较高、易产 生二次污染等不足。

  例如,申请公布号CN103663658A,申请公布日2014.03.26的中国专利公开 了一种絮凝剂处理镀铬废水的方法,取镀铬废水加入絮凝剂PAFS,反应15min 后,静置12小时,PAFS中Fe/Al质量比为7~13。该处理方法中公开了一种絮 凝剂,该絮凝剂通过Fe2+的还原作用,使毒性较重的Cr6+还原为毒性较小的Cr3+, 再通过Fe(OH)3和Al(OH)3的絮凝作用使Cr3+沉淀,从而达到去除废水中铬 污染的目的。但是该絮凝剂存在组分单一,处理时间长,效率低,沉淀物不易 分离等缺陷,因此不利于在实际生产中大规模推广应用。

  发明内容

  本发明是为了解决现有技术的含铬废水絮凝剂组分单一,处理时间长,效 率低,沉淀物不易分离的问题,提供了一种配伍科学合理,使用方便,成本低, 吸附絮凝效果好,铬去除率高的含铬废水处理剂。

  本发明还公开了一种含铬废水处理剂的制备方法,工艺步骤简单,可操作 性强,适合大规模工业化生产。

  为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:

  一种含铬废水处理剂,由以下质量百分比的组分组成:3~5%普鲁兰多糖, 5~10%沸石负载纳米TiO2,余量为改性膨润土。本发明中的普鲁兰多糖具有特殊 的吸附性及电化学性,在有效吸附含铬废水中Cr6+和Cr3+的同时,还具有絮凝作 用;纳米TiO2比表面积非常大,具有比一般的吸附材料更大的吸附容量,且对 Cr6+和Cr3+具有很强的吸附能力,并且在较短的时间内即可达到吸附平衡,但是 粉末状的纳米二氧化钛颗粒细微,在水溶液中易于失活和团聚,会大大限制其 作用的发挥,将纳米二氧化钛固定于沸石上,不仅可以保持其纳米材料的固有 特性,而且可以增强其稳定性,另外,沸石是一族具有连通孔道、呈架状构造 的含水铝硅酸盐矿物,特殊的晶体化学结构使沸石拥有高效选择吸附性能,能 有效吸附水中的Cr6+和Cr3+,从而能进一步提高本发明的吸附效果和铬的去除率; 膨润土经改性,可以增加吸附量,大大提高废水中Cr6+和Cr3+的去除率。

  一种含铬废水处理剂的制备方法,包括以下步骤:

  (一)制备沸石负载纳米TiO2

  (1)沸石预处理:将沸石置于0.1~0.15mol/L的HCl溶液中搅拌15~30min, 静置24~26h,过滤;将过滤得到的沸石置于蒸馏水中煮沸30~60min后,用蒸馏 水洗至洗液澄清,最后将沸石放入烘箱中于90~100℃烘烤2~3h,冷却后待用。 沸石通过预处理可以增加吸附量,提高污染物的去除率。

  (2)制备TiO2溶胶:按体积比(5~6)∶(20~21)∶(9~10)∶(1~1.2) 分别称取钛酸四丁酯、乙醇、乙酸和蒸馏水,先将钛酸四丁酯与占乙醇总体积 1/4~1/3的乙醇混合,搅拌10~15min得溶液A,然后将蒸馏水、乙酸和剩余乙 醇充分混合,得溶液B,最后在搅拌条件下将溶液B缓慢滴加到溶液A中,滴速 控制在18~20滴/分钟,滴完后继续搅拌1~2h,静置24~26h,得TiO2溶胶。

  (3)制备沸石负载纳米TiO2:在180~200ml的TiO2溶胶中加入6~8g步骤 (1)中的沸石,超声1~2h后筛网滤出并静置48~50h,于80~85℃条件下恒温 烘干后在氮气保护下升温至450~500℃焙烧1.5~2h,自然降温至100~150℃停止 通氮气,待冷却至室温后用蒸馏水洗去沸石表面过量的TiO2,烘干,即得沸石 负载纳米TiO2。

  (二)制备改性膨润土

  将膨润土置于浓度为0.25~0.3mol/L的硫酸中浸泡2~3h,用蒸馏水冲洗至 表面无SO42-,在90~100℃条件下烘干至恒重后于500~600℃条件下煅烧5~6h, 冷却至室温后,按1g∶10~12mL的比例,用40%的AlCl3溶液浸泡22~24h,过 滤,烘干,即得改性膨润土。

  (三)复配

  按3~5%普鲁兰多糖,5~10%沸石负载纳米TiO2,余量为改性膨润土的质量百 分比配比称取各组分后,将各组分混合均匀即得含铬废水处理剂。

  作为优选,步骤(1)中,所述沸石的粒径为20~40目。

  因此,本发明具有如下有益效果:

  (1)本发明的含铬废水处理剂各组分之间相互协同增效,具有良好的吸附 性,絮凝效果好,成本低,可大大提高废水中铬的去除率;

  (2)本发明的含铬废水处理剂的制备方法,工艺步骤简单,可操作性强, 适合大规模工业化生产。

  具体实施方式

  下面通过具体实施方式对本发明做进一步的描述。

  实施例1

  一种含铬废水处理剂,由以下质量百分比的组分组成:3%普鲁兰多糖,5% 沸石负载纳米TiO2,余量为改性膨润土。

  该含铬废水处理剂通过以下方法制得:

  (一)制备沸石负载纳米TiO2

  (1)沸石预处理:将20目的沸石置于0.1mol/L的HCl溶液中搅拌15min, 静置24h,过滤;将过滤得到的沸石置于蒸馏水中煮沸30min后,用蒸馏水洗至 洗液澄清,最后将沸石放入烘箱中于90℃烘烤2h,冷却后待用;

  (2)制备TiO2溶胶:按体积比5∶20∶9∶1分别称取钛酸四丁酯、乙醇、 乙酸和蒸馏水,先将钛酸四丁酯与占乙醇总体积1/4的乙醇混合,搅拌10min 得溶液A,然后将蒸馏水、乙酸和剩余乙醇充分混合,得溶液B,最后在搅拌条 件下将溶液B缓慢滴加到溶液A中,滴速控制在18滴/分钟,滴完后继续搅拌 1h,静置24h,得TiO2溶胶;

  (3)制备沸石负载纳米TiO2:在180ml的TiO2溶胶中加入6g步骤(1)中 的沸石,超声1h后筛网滤出并静置48h,于80℃条件下恒温烘干后在氮气保护 下升温至450℃焙烧1.5h,自然降温至100℃停止通氮气,待冷却至室温后用蒸 馏水洗去沸石表面过量的TiO2,烘干,即得沸石负载纳米TiO2;

  (二)制备改性膨润土

  将膨润土置于浓度为0.25mol/L的硫酸中浸泡2h,用蒸馏水冲洗至表面无 SO42-,在90℃条件下烘干至恒重后于500℃条件下煅烧5h,冷却至室温后,按 1g∶10mL的比例,用40%的AlCl3溶液浸泡22h,过滤,烘干,即得改性膨润土;

  (三)复配

  按3%普鲁兰多糖,5%沸石负载纳米TiO2,余量为改性膨润土的质量百分比 配比称取各组分后,将各组分混合均匀即得含铬废水处理剂。

  实施例2

  一种含铬废水处理剂,由以下质量百分比的组分组成:4%普鲁兰多糖,7% 沸石负载纳米TiO2,余量为改性膨润土。

  该含铬废水处理剂通过以下方法制得:

  (一)制备沸石负载纳米TiO2

  (1)沸石预处理:将30目的沸石置于0.12mol/L的HCl溶液中搅拌20min, 静置25h,过滤;将过滤得到的沸石置于蒸馏水中煮沸40min后,用蒸馏水洗至 洗液澄清,最后将沸石放入烘箱中于95℃烘烤2.5h,冷却后待用;

  (2)制备TiO2溶胶:按体积比5.5∶20.5∶9.5∶1.1分别称取钛酸四丁酯、 乙醇、乙酸和蒸馏水,先将钛酸四丁酯与占乙醇总体积7/24的乙醇混合,搅拌 12min得溶液A,然后将蒸馏水、乙酸和剩余乙醇充分混合,得溶液B,最后在 搅拌条件下将溶液B缓慢滴加到溶液A中,滴速控制在19滴/分钟,滴完后继 续搅拌1.2h,静置25h,得TiO2溶胶;

  (3)制备沸石负载纳米TiO2:在190ml的TiO2溶胶中加入7g步骤(1)中 的沸石,超声1.2h后筛网滤出并静置49h,于82℃条件下恒温烘干后在氮气保 护下升温至460℃焙烧1.7h,自然降温至120℃停止通氮气,待冷却至室温后用 蒸馏水洗去沸石表面过量的TiO2,烘干,即得沸石负载纳米TiO2;

  (二)制备改性膨润土

  将膨润土置于浓度为0.28mol/L的硫酸中浸泡2.5h,用蒸馏水冲洗至表面 无SO42-,在95℃条件下烘干至恒重后于520℃条件下煅烧5.5h,冷却至室温后, 按1g∶11mL的比例,用40%的AlCl3溶液浸泡23h,过滤,烘干,即得改性膨润 土;

  (三)复配

  按4%普鲁兰多糖,7%沸石负载纳米TiO2,余量为改性膨润土的质量百分比 配比称取各组分后,将各组分混合均匀即得含铬废水处理剂。

  实施例3

  一种含铬废水处理剂,由以下质量百分比的组分组成:5%普鲁兰多糖,10% 沸石负载纳米TiO2,余量为改性膨润土。

  该含铬废水处理剂通过以下方法制得:

  (一)制备沸石负载纳米TiO2

  (1)沸石预处理:将40目的沸石置于0.15mol/L的HCl溶液中搅拌30min, 静置26h,过滤;将过滤得到的沸石置于蒸馏水中煮沸60min后,用蒸馏水洗至 洗液澄清,最后将沸石放入烘箱中于100℃烘烤3h,冷却后待用;

  (2)制备TiO2溶胶:按体积比6∶21∶10∶1.2分别称取钛酸四丁酯、乙 醇、乙酸和水,先将钛酸四丁酯与占乙醇总体积1/3的乙醇混合,搅拌15min 得溶液A,然后将蒸馏水、乙酸和剩余乙醇充分混合,得溶液B,最后在搅拌条 件下将溶液B缓慢滴加到溶液A中,滴速控制在20滴/分钟,滴完后继续搅拌 2h,静置26h,得TiO2溶胶;

  (3)制备沸石负载纳米TiO2:在200ml的TiO2溶胶中加入8g步骤(1)中 的沸石,超声2h后筛网滤出并静置50h,于85℃条件下恒温烘干后在氮气保护 下升温至500℃焙烧2h,自然降温至150℃停止通氮气,待冷却至室温后用蒸馏 水洗去沸石表面过量的TiO2,烘干,即得沸石负载纳米TiO2;

  (二)制备改性膨润土

  将膨润土置于浓度为0.3mol/L的硫酸中浸泡3h,用蒸馏水冲洗至表面无 SO42-,在100℃条件下烘干至恒重后于600℃条件下煅烧6h,冷却至室温后,按 1g∶12mL的比例,用40%的AlCl3溶液浸泡24h,过滤,烘干,即得改性膨润土;

  (三)复配

  按5%普鲁兰多糖,10%沸石负载纳米TiO2,余量为改性膨润土的质量百分比 配比称取各组分后,将各组分混合均匀即得含铬废水处理剂。

  用CrCl3·6H2O和K2Cr2O7配成为模拟含铬废水,模拟含铬废水中Cr3+质量浓 度为120mg/L,Cr6+质量浓度为100mg/L,取20ml模拟含铬废水,加入1g本发 明的含铬废水处理剂,搅拌15min后,静置沉淀30min,离心分离,取适量上清 液测定残余Cr3+和Cr6+含量,通过计算得模拟含铬废水Cr3+的去除率达到98.8% 以上,Cr6+的去除率达到99%以上。由此说明,本发明的含铬废水处理剂对Cr3+和Cr6+具有良好的吸附和去除作用,对含铬废水中铬的去除率高,具有较好的应 用前景。

  以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案,并非对本发明作任何形 式上的限制,在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及 改型。

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