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。
