申请日2013.09.14
公开(公告)日2013.12.04
IPC分类号C02F1/52
摘要
本发明涉及一种用于印染、纺织废水处理的多元复合絮凝剂及其制备方法，所述絮凝剂包括聚合氯化铝钙、钛聚硅酸铝镁盐、铝酸钙粉、氢氧化铝凝胶、魔芋葡甘聚糖磷酸酯、脱乙酰化度≥95%的壳聚糖、硅酸钠和添加剂。该多元复合絮凝剂通过组分和比例的合适选择而表现出絮凝效率高、投加量少、温度和pH适用范围宽等诸多优异性能，所述的多元复合絮凝剂可用于印染、纺织废水的处理、净化，具有广泛的工业化应用前景和市场价值。
权利要求书
1.一种多元复合絮凝剂，其包括聚合氯化铝钙、钛聚硅酸铝镁盐、铝酸钙粉、氢氧化铝凝胶、魔芋葡甘聚糖磷酸酯、脱乙酰化度≥95%的壳聚糖、硅酸钠和添加剂。
2.如权利要求1所述的多元复合絮凝剂，其特征在于：所述多元复合絮凝剂中，以重量份计，其具体组分含量如下：
。
3.如权利要求2所述的多元复合絮凝剂，其特征在于：所述添加剂添加剂为普鲁兰多糖、ZSM-5分子筛、仙人掌粉的混合物，所述普鲁兰多糖、ZSM-5分子筛和仙人掌粉的重量比为1:1-2:1-2。
4.如权利要求1-3任一项所述的多元复合絮凝剂，其特征在于：所述聚合氯化铝钙采用下述步骤制备：按照质量比为1-1.5:1称取氧化铝和碳酸钙并混合均匀，于800-900℃下加热反应6-8 h，然后以5-10℃/min的降温速度冷却到室温，得到中间产物，将该中间产物溶于以重量计为1.5倍量的质量浓度为50-60%的盐酸中反应1.5-2.5h，蒸干后得到固态聚合氯化铝钙。
5.如权利要求1-4任一项所述的多元复合絮凝剂，其特征在于：所述钛聚硅酸铝镁盐采用下述步骤制备：配制质量浓度为3.5-4.5%的硅酸钠水溶液，加入质量浓度为30-40%的硫酸调节pH = 3-4，常温搅拌反应20-30 min，然后向溶液中加入氯化铝、硫酸镁和氯化钛，使铝盐、镁盐、钛盐中的各金属元素与硅的摩尔比为0.6-0.7:1，搅拌均匀后以2-5℃/min的升温速度升温到60-80℃，在该温度下熟化1-2天，干燥固化后得钛聚硅酸铝镁盐。
6.如权利要求1-5任一项所述的多元复合絮凝剂，其特征在于：所述氢氧化铝凝胶采用下述步骤制备：称取一定量结晶氢氧化铝，向其中加入以重量计为6倍量的质量浓度为50-60%的盐酸和8倍量的水，于100-110℃、0.2-0.35 Mpa的条件下溶解，反应8-10 h，冷却、沉淀得到氢氧化铝凝胶。
7.如权利要求1-6任一项所述的多元复合絮凝剂，其特征在于：所述魔芋葡甘聚糖磷酸酯采用下述步骤制备：向60-80 ml水中加入尿素2-3 g、NaH2PO4和Na2HPO4各3-5 g，搅拌溶解后向其中加入90-110 g魔芋粉，搅拌均匀，于155-160℃下焙烘0.5-1 h，经冷却、干燥后得魔芋葡甘聚糖磷酸酯。
8.如权利要求1-7任一项所述的多元复合絮凝剂，其特征在于：所述仙人掌粉采用下述步骤制备：称取仙人掌经晒干、粉碎、过80目筛、干燥得到仙人掌粉。
9.如权利要求1-8任一项所述的多元复合絮凝剂的制备方法，其特征在于：将上述重量份的聚合氯化铝钙、钛聚硅酸铝镁盐、铝酸钙粉、氢氧化铝凝胶、魔芋葡甘聚糖磷酸酯、脱乙酰化度≥95%的壳聚糖、硅酸钠和添加剂经粉碎后加入反应转炉，于60-70℃下搅拌混合3-5 h，将搅拌混合后的产品过100目筛，经包装后得到产品。
10.如权利要求1-8任一项所述的多元复合絮凝剂用于印染、纺织污水处理的用途。
说明书
用于印染、纺织废水处理的多元复合絮凝剂及制备方法
技术领域
本发明属于印染污水处理技术领域，更具体地涉及一种多元复合絮凝剂、制备方法及其用途。
背景技术
水资源是人类赖以生存的必要资源，然而社会经济的发展却带来了水资源短缺、水资源污染等亟待解决的问题，其严重威胁着人类的身体健康和地球的可持续发展。印染行业作为传统的用水大户，是引起水体污染的重要源头之一。因此，如何有效处理、净化印染废水成为国内外环保和可持续发展机构所面临的关键问题。
絮凝技术是污水、废水净化处理的技术之一，而絮凝处理技术的核心与关键所在就是絮凝制剂的选择和使用。絮凝剂种类繁多，其主要分为按照无机絮凝剂、有机絮凝剂、微生物絮凝剂和复合絮凝剂。其中，无机絮凝剂，如硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁等，其具有成本低的优势，但絮凝沉淀速度慢、用量较大等缺点;有机絮凝剂一般为高分子聚合物，如聚胺型、季铵型、聚丙烯酰胺型等，其具有用量少、浮渣少、絮凝能力强等优点，但处理费用高且本身具有一定毒性，应用领域受到一定的限制;微生物絮凝剂一般由微生物(如细菌、放线菌。霉菌和酵母等)起作用，但其发酵生产普遍存在原料成本高、发酵周期长、絮凝活性低等弊端，并且絮凝效果受到微生物种类的限制，难以具有普适性。
现有技术中已有絮凝剂的诸多报道，例如：
CN102897879A的专利申请公开了一种无机-有机复合絮凝剂，其包含一定比例的聚合氯化铝铁、聚乙烯吡咯烷酮、壳聚糖和红粘土，并具有原料易得、制备简单、废水处理效果佳等优异性能。
CN101838041B的专利公开了一种通过多糖生物絮凝剂、无机铁盐的复合反应而制备得到的复合多糖生物絮凝剂，其表现出无毒、无害、无污染，且絮凝效率高、适用范围广等优势。
CN101717144A的专利申请公开了一种以聚硅酸铝铁和壳聚糖按一定比例制备而成的复合混凝剂，通过比例的合适选择使得复合絮凝剂具有性能稳定、储存和使用方便等优点，产生了协同增效的有益效果。
CN102674519A的专利申请公开了一种以聚丙烯酰胺、淀粉、次氯酸钠、羧甲基纤维素钠、硅酸钠、过硫酸钾、亚硫酸钠和水为原料复合而成的絮凝剂，其具有投加量少、絮凝速度快、产生污泥少等诸多优点。
尽管众多种类的絮凝剂已经被开发并得到了广泛地应用，但如何提高絮凝剂的综合性能、减少絮凝过程后需二次处理的费用，以及选择绿色、经济的絮凝组分等仍然是摆在污水处理领域的重要问题。因而，研发高效的多元复合絮凝剂成为近年来国内外水处理领域研究的热点。
发明内容
针对现有技术存在的诸多缺陷，本发明人经过大量的深入研究，在付出了充分的创造性劳动后，提供一种絮凝速度快、COD去除率高、应用范围广的多元复合絮凝剂。
具体而言，本发明主要涉及三个方面。
第一个方面，本发明涉及一种多元复合絮凝剂，所述多元复合絮凝剂包括聚合氯化铝钙、钛聚硅酸铝镁盐、铝酸钙粉、氢氧化铝凝胶、魔芋葡甘聚糖磷酸酯、脱乙酰化度≥95%的壳聚糖、硅酸钠和添加剂。
在所述多元复合絮凝剂中，以重量份计，其具体组分含量如下：
聚合氯化铝钙 15-25 钛聚硅酸铝镁盐 10-20 铝酸钙粉 10-20 氢氧化铝凝胶 15-20 魔芋葡甘聚糖磷酸酯 5-10 脱乙酰化度≥95%的壳聚糖 6-12 硅酸钠 1-5 添加剂 3-12。
在本发明中，除非另有规定，“包括”的含义为开放式的“包括”和封闭式的“由…组成”。
在本发明的所述多元复合絮凝剂中，聚合氯化铝钙的重量份数为15-25份，如为15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份或25份。
在本发明的所述多元复合絮凝剂中，钛聚硅酸铝镁盐的重量份数为10-20份，如为10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份或20份。
在本发明的所述多元复合絮凝剂中，铝酸钙粉的重量份数为10-20份，如为10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份或20份。
在本发明的所述多元复合絮凝剂中，氢氧化铝凝胶的重量份数为15-20份，如为15份、16份、17份、18份、19份或20份。
在本发明的所述多元复合絮凝剂中，魔芋葡甘聚糖磷酸酯的重量份数为5-10份，如为5份、6份、7份、8份、9份或10份。
在本发明的所述多元复合絮凝剂中，脱乙酰化度≥95%的壳聚糖的重量份数为6-12份，如为6份、7份、8份、9份、10份、11份或12份。
在本发明的所述多元复合絮凝剂中，硅酸钠的重量份数为1-5份，如为1份、2份、3份、4份或5份。
在本发明的所述多元复合絮凝剂中，添加剂的重量份数为3-12份，如为3份、6份、9份或12份。
在本发明的所述多元复合絮凝剂中，添加剂为普鲁兰多糖、ZSM-5分子筛、仙人掌粉的混合物，以重量比计，所述普鲁兰多糖、ZSM-5分子筛和仙人掌粉的比例为1:1-2:1-2，优选为1:1:1。
第二个方面，本发明涉及上述多元复合絮凝剂的制备方法，具体如下：将上述重量份的聚合氯化铝钙、钛聚硅酸铝镁盐、铝酸钙粉、氢氧化铝凝胶、魔芋葡甘聚糖磷酸酯、脱乙酰化度≥95%的壳聚糖、硅酸钠和添加剂经粉碎后加入反应转炉，于60-70℃下搅拌混合3-5 h，将搅拌混合后的产品过100目筛，经包装后得到产品。
在本发明的所述多元复合絮凝剂中，聚合氯化铝钙采用下述步骤制备：按照质量比为1-1.5:1称取氧化铝和碳酸钙并混合均匀，于800-900℃下加热反应6-8 h，然后以5-10℃/min的降温速度冷却到室温，得到中间产物，将该中间产物溶于以重量计为1.5倍量的质量浓度为50-60%的盐酸中反应1.5-2.5 h，蒸干后得到固态聚合氯化铝钙。
在本发明的所述多元复合絮凝剂中，钛聚硅酸铝镁盐采用下述步骤制备：配制质量浓度为3.5-4.5%的硅酸钠水溶液，加入质量浓度为30-40%的硫酸调节pH=3-4，常温搅拌反应20-30min，然后向溶液中加入氯化铝、硫酸镁和氯化钛，使铝盐、镁盐、钛盐中的各金属元素与硅的摩尔比为0.6-0.7:1，搅拌均匀后以2-5℃/min的升温速度升温到60-80℃，在该温度下熟化1-2天，干燥固化后得钛聚硅酸铝镁盐。
在本发明的所述多元复合絮凝剂中，氢氧化铝凝胶采用下述步骤制备：称取一定量结晶氢氧化铝，向其中加入以重量计为6倍量的质量浓度为50-60%的盐酸和8倍量的水，于100-110℃、0.2-0.35 Mpa的条件下溶解，反应8-10 h，冷却、沉淀得到氢氧化铝凝胶。
在本发明的所述多元复合絮凝剂中，魔芋葡甘聚糖磷酸酯采用下述步骤制备：向60-80 ml水中加入尿素2-3 g、NaH2PO4和Na2HPO4各3-5 g，搅拌溶解后向其中加入90-110 g魔芋粉，搅拌均匀，于155-160℃下焙烘0.5-1 h。经冷却、干燥后得魔芋葡甘聚糖磷酸酯。
在本发明的所述多元复合絮凝剂中，仙人掌粉采用下述步骤制备：称取仙人掌经晒干、粉碎、过80目筛、干燥得到仙人掌粉。
第三个方面，本发明涉及上述多元复合絮凝剂用于印染、纺织污水处理的用途。
本发明的多元复合絮凝剂通过各组分之间的协同作用而表现出絮凝效率高、投加量少、COD去除率高和温度、pH适用范围广等诸多优点，具有广泛的工业化前景和市场价值。
