申请日2019.02.25
公开(公告)日2019.05.21
IPC分类号C02F1/56; C02F1/54; C02F1/52; C02F101/20; C02F101/22
摘要
本发明公开了一种含重金属废水用复合混凝剂，属于环境废水水处理领域。本发明解决了目前常用混凝剂对含铬废水的处理效果不佳的问题。本发明分布对硝酸纤维、磷脂进行处理，提高对铬离子吸附的稳定性，加强对铬离子的吸附及沉降。各组分相互作用提高本发明内部稳定性的同时可使亲水自由基减少，使耐水性能进一步提升，提高在废水处理过程中对活性成分包裹保护，稳定使用效果，配合植物蜡，加入的羟基磷灰石成分可在水中电离产生钙离子，钙离子的产生可有效降低蛋白质中巯基数量，实现对体系内部孔隙结构的填充，使本发明内部稳定性提升的同时，耐水性能得到有效提升，从而进一步稳定增强本发明的除铬离子效果。
权利要求书
1.一种含重金属废水用复合混凝剂，按质量份数计，包括如下组分：3~7份活性炭、2~5份硬脂酸镁、0.1~0.4份亚氯酸钠、2~5份增稠剂，其特征在于，还包括：30~50份复合混凝基料、12~25份复合辅料。
2.根据权利要求1所述一种含重金属废水用复合混凝剂，其特征在于，所述复合混凝基料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按质量比1：8~13取硝酸纤维、试剂A混合，得混合液，取混合液按质量比15~25：3：1：30加入增塑剂、OP-10、水混合搅拌，于55~75℃旋转蒸发，减压浓缩，得预处理硝酸纤维，按重量份数计，取30~50份大豆蛋白、8~15份植物蜡、3~7份抗坏血酸、4~8份羟基磷灰石、6~10份预处理磷脂、10~15份预处理硝酸纤维、100~150份水;
(2)先于25~32℃，取预处理磷脂、大豆蛋白、抗坏血酸、水混合搅拌，冷冻，得冷冻料，取冷冻料粉碎过筛，收集过筛颗粒微波解冻，得解冻料，取解冻料加入植物蜡、预处理硝酸纤维、羟基磷灰石混合，于45~55℃，超声分散，得分散液，取分散液抽真空浓缩，即得复合混凝基料。
3.根据权利要求2所述一种含重金属废水用复合混凝剂，其特征在于，所述步骤(1)中的预处理卵磷脂：按质量比1：12~20取卵磷脂、二甲苯混合，于30~45℃，搅拌，真空脱溶剂处理，即得预处理卵磷脂。
4.根据权利要求2所述一种含重金属废水用复合混凝剂，其特征在于，所述步骤(1)中的试剂A：按体积比4~8：3取甲醇、氯仿混合，即得试剂A。
5.根据权利要求2所述一种含重金属废水用复合混凝剂，其特征在于，所述步骤(1)中的植物蜡：按质量比4~8：1：1取蓖麻籽蜡、米糠蜡、甘蔗蜡混合，即得植物蜡。
6.根据权利要求2所述一种含重金属废水用复合混凝剂，其特征在于，所述步骤(1)中的增塑剂：按质量比3~7：1取柠檬酸三乙酯、环氧大豆油混合，即得增塑剂。
7.根据权利要求1所述一种含重金属废水用复合混凝剂，其特征在于，所述复合辅料的制备：于28~35℃，按质量比3~6：1：20取尿素、活性污泥、硅藻土、试剂B混合搅拌，过滤，收集滤渣，得预处理土料，取预处理土料按质量比15~25：1加入助剂混合研磨，得研磨料，取壳聚糖、乙酸溶液混合搅拌，得壳聚糖液，按质量比3~7：15取研磨料、壳聚糖液混合，高速搅拌，于45~60℃旋转蒸发，即得复合辅料。
8.根据权利要求7所述一种含重金属废水用复合混凝剂，其特征在于，所述试剂B：按质量比3~7：15取氨水溶液、尿素溶液混合，即得试剂B。
9.根据权利要求7所述一种含重金属废水用复合混凝剂，其特征在于，所述助剂：按质量比1：2~4：1取松香酸钠、十二烷基苯磺酸钠、羧甲基纤维素混合，即得助剂。
10.根据权利要求1所述一种含重金属废水用复合混凝剂，其特征在于，所述增稠剂：按质量比2~5：1：0.2~0.5取海藻酸钠、瓜尔胶、钠基膨润土混合，即得增稠剂。
说明书
一种含重金属废水用复合混凝剂
技术领域
本发明属于环境废水水处理领域，具体涉及一种含重金属废水用复合混凝剂。
背景技术
水处理的方式包括物理处理和化学处理以及生物处理。人类对污水进行处理已经有相当多年的历史，物理方法包括利用各种孔径大小不同的滤材，利用吸附或阻隔方式，将水中的杂质排除在外。吸附方式中较重要者为以活性炭吸附，阻隔方法则是将水通过滤材，让体积较大的杂质无法通过，进而获得较为干净的水。另外，物理方法也包括沉淀法，即比重较大的杂质沉淀于底部，进而通过污泥移除方法去除。化学方法则是利用各种化学药品将水中杂质转化为沉淀物质，进而进行固液分离去除。水体中氮磷含量过高是造成水体富营养化的原因，其中磷含量过高是主要原因，而有研究表明，生活污水排放的磷含量占湖泊水库中总磷含量的80%，因此要抑制水体富营养化，生活污水中的磷必须得到妥善处理。人体每天代谢产生的排泄物和使用洗涤制品产生的洗涤废水是生活污水中磷的主要来源。要控制磷的排放，洗涤制品限磷和污水除磷二者缺一不可。
混凝剂就是在水处理过程中将水中的悬浮物、胶体微粒子相互聚集在一起的形成大的矾花，并沉降在底部。混凝剂在去除浊度、色度、悬浮物、胶体、COD等方面效果明显。现在市面上使用的混凝剂产品主要是聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁等。这些混凝剂都具有一定的混凝作用，但它们都是单一的金属盐混凝剂，存在相应的不足。如：(1)铝盐混凝剂处理污水后其出水颜色清澈，不腐蚀设备，但铝盐混凝剂形成的矾花松散，沉降速度慢，另外在水中容易形成铝含量超标，会产生一定的生物毒性;(2)铁盐混凝剂形成的矾花密实，沉降速度快，没有毒性，但它会腐蚀设备，出水中色度较高，需要进行后续的脱色处理，增加了工序和成本。
混凝剂作为生活及工业用水、废水的净水剂应用普遍，目前常用的混凝剂按其化学成分可分为无机混凝剂、有机高分子混凝剂、复合混凝剂和微生物混凝剂。无机混凝剂包括无机盐类混凝剂，如硫酸铝、三氯化铁、硫酸亚铁等，无机高分子混凝剂，如聚合氯化铝、聚合硫酸铁等，无机混凝剂具有适用性好、对水温和pH的适用范围广、絮体生长快等特点，其主要缺点是污泥产生量大。有机高分子混凝剂，如聚丙烯酰胺、聚合二甲基二烯丙基氯化铵等，具有投加量少的优点，缺点是成本高。单一混凝剂在使用上都存在一定的问题，往往造成处理效果不理想，以无机混凝剂与有机混凝剂复配构成的无机有机复合混凝剂因具有传统混凝剂无法比拟的净水效果和优势，成为目前研究、使用的热点，但以复配的方法制备的复合混凝剂因各组分物质间物化性质的差异影响复合混凝剂的稳定性和使用性能，往往造成复合混凝剂在存放期间因外界环境的变化产生分层、混浊，使用时不易分散溶解等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前常用混凝剂对含重金属的废水的处理效果不佳的问题，提供一种含重金属废水用复合混凝剂。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种含重金属废水用复合混凝剂，包括如下组分：3~7份活性炭、2~5份硬脂酸镁、0.1~0.4份亚氯酸钠、2~5份增稠剂，其特征在于，还包括：30~50份复合混凝基料、12~25份复合辅料。
所述复合混凝基料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按质量比1：8~13取硝酸纤维、试剂A混合，得混合液，取混合液按质量比15~25：3：1：30加入增塑剂、OP-10、水混合搅拌，于55~75℃旋转蒸发，减压浓缩，得预处理硝酸纤维，按重量份数计，取30~50份大豆蛋白、8~15份植物蜡、3~7份抗坏血酸、4~8份羟基磷灰石、6~10份预处理磷脂、10~15份预处理硝酸纤维、100~150份水;
(2)先于25~32℃，取预处理磷脂、大豆蛋白、抗坏血酸、水混合搅拌，冷冻，得冷冻料，取冷冻料粉碎过筛，收集过筛颗粒微波解冻，得解冻料，取解冻料加入植物蜡、预处理硝酸纤维、羟基磷灰石混合，于45~55℃，超声分散，得分散液，取分散液抽真空浓缩，即得复合混凝基料。
所述步骤(1)中的预处理卵磷脂：按质量比1：12~20取卵磷脂、二甲苯混合，于30~45℃，搅拌，真空脱溶剂处理，即得预处理卵磷脂。
所述步骤(1)中的试剂A：按体积比4~8：3取甲醇、氯仿混合，即得试剂A。
所述步骤(1)中的植物蜡：按质量比4~8：1：1取蓖麻籽蜡、米糠蜡、甘蔗蜡混合，即得植物蜡。
所述步骤(1)中的增塑剂：按质量比3~7：1取柠檬酸三乙酯、环氧大豆油混合，即得增塑剂。
所述复合辅料的制备：于28~35℃，按质量比3~6：1：20取尿素、活性污泥、硅藻土、试剂B混合搅拌，过滤，收集滤渣，得预处理土料，取预处理土料按质量比15~25：1加入助剂混合研磨，得研磨料，取壳聚糖、乙酸溶液混合搅拌，得壳聚糖液，按质量比3~7：15取研磨料、壳聚糖液混合，高速搅拌，于45~60℃旋转蒸发，即得复合辅料。
所述试剂B：按质量比3~7：15取氨水溶液、尿素溶液混合，即得试剂B。
所述助剂：按质量比1：2~4：1取松香酸钠、十二烷基苯磺酸钠、羧甲基纤维素混合，即得助剂。
所述增稠剂：按质量比2~5：1：0.2~0.5取海藻酸钠、瓜尔胶、钠基膨润土混合，即得增稠剂。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
(1)本发明对硝酸纤维进行处理，可与壳聚糖、大豆蛋白复配强化成膜，并提高对重金属离子吸附的稳定性，网捕作用，构成吸附桥架，增强其成膜性，组织界面相容性高，其中的增塑剂成分散失，依然能够保持好的粘着力，成膜柔韧性，有助于本复合混凝剂长效保持使用效果，对磷脂进行处理其带有的负电荷较多，大豆蛋白既带有正电荷又带有负电荷，因而可配合作用，提高其所带负电荷与带有铬离子的相互吸引，从而将分散的蛋白质、卵磷脂连接，吸附重金属离子形成块状沉淀物而沉积，且磷脂表面的负电荷可以继续与蛋白质中所带的正电荷发生作用，在沉积的蛋白质表面形成负电层，使蛋白质之间相互排斥，配合预处理硝酸纤维等，可构成三维吸附网络，加强对其的吸附及沉降;
(2)本发明添加植物蜡在制备过程中，可占据蛋白质-卵磷脂-壳聚糖交联网络中部分官能团的位置，降低交联网络分子中共价键的振动强度，在提高本发明内部性能的同时可使膜中亲水自由基减少，使耐水性能进一步提升，提高使用效果，添加少量抗坏血酸，一方面，抗坏血酸的加入可打断部分蛋白质分子内的二硫键，使蛋白质分子充分舒展，促进蛋白质分子间二硫键的形成，有利于得到致密的网状结构，提高混凝效果，另一方面，抗坏血酸的加入还可以降低蛋白质多肽链的分子量，使其内部疏水基团暴露，配合植物蜡，提高本发明在废水中对活性成分进行包裹，提高对重金属离子的去除;
(3)本发明用活性污泥、硅藻土、壳聚糖等为原料制复合辅料，可通过静电作用相互作用在一起，使得壳聚糖附着预处理泥料表面，相互增益，可进一步增强对重金属离子的去除能力，加入的羟基磷灰石成分可在水中电离产生钙离子，带有正电荷的钙离子可与大豆蛋白中的负电荷结合，提高蛋白质分子间结合力，且钙离子的产生可有效降低蛋白质中巯基数量，使大量巯基转变成-S-S-或-S-Ca-S-，使蛋白质分子的凝胶特性有效增强，部分未电离的羟基磷灰石可作为增强填料填充于蛋白质、壳聚糖等形成的交联网络结构中，实现对体系内部孔隙结构的填充，提高成膜致密度，使本发明内部稳定性提升的同时，耐水性能得到有效提升，从而进一步稳定增强本发明的除重金属离子效果。
