專(zhuān)利名稱(chēng)：一種廢水凈化劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水處理劑，進(jìn)一步地說(shuō)，是涉及一種含有粘土礦物的廢水凈化劑及其制備方法和處理廢水的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代水處理工藝中，混凝—絮凝處理技術(shù)仍然是使用率最高、處理效果較好的技術(shù)方案。該工藝的核心是通過(guò)無(wú)機(jī)鹽(有天然或人工處理之分)與有機(jī)高分子聚合物(人工合成或天然，目前基本為人工合成)協(xié)同作用，使污水中各種細(xì)小的雜質(zhì)或有毒溶解物質(zhì)以吸附聚集長(zhǎng)大的方式沉淀，從而易于以固液分離或過(guò)濾技術(shù)實(shí)現(xiàn)其與水體的分離，達(dá)到水質(zhì)的凈化。一般情況下，這種方案的有效率是比較高的，但如果遇到污染成份比較復(fù)雜、污染負(fù)荷比較大的污水，這種工藝的實(shí)施將會(huì)遇到不少問(wèn)題，主要有①由于理論上尚未搞明白的一些物理化學(xué)或化學(xué)方面的原因，致使混凝—絮凝過(guò)程完成不好或無(wú)法完成，即便勉強(qiáng)完成這一過(guò)程，亦無(wú)法進(jìn)行有效的固液分離或過(guò)濾工藝；②絮凝—沉降過(guò)程結(jié)束以后，礬花穩(wěn)定性差，破碎以后會(huì)嚴(yán)重影響固液分離技術(shù)的實(shí)施；③處理工藝措施掌握不合理時(shí)，如水力參數(shù)掌握不合適、處理劑添加順序不合理、處理劑添加量與水體要求差別比較大等等均有可能造成絮凝困難，使凈化工作失敗，而且混凝—絮凝過(guò)程一旦失敗，會(huì)導(dǎo)致廢水無(wú)法再以常規(guī)的混凝—絮凝工藝進(jìn)行處理，只能考慮其它比較特殊的處理方案，造成經(jīng)濟(jì)以及處理時(shí)間的極大浪費(fèi)。此外，傳統(tǒng)的混凝—絮凝工藝一般均要配備相應(yīng)的固液分離或過(guò)濾方案，以備對(duì)殘?jiān)M(jìn)行脫水，對(duì)于殘?jiān)奈锢硇阅苡幸欢ǖ囊螅热缈蓜冸x性，即指殘?jiān)谕瓿擅撍^(guò)程以后，是否能夠比較容易的脫離機(jī)械表面(如壓濾機(jī)、離心機(jī))或過(guò)濾介質(zhì)表面，如果沒(méi)有很好的可剝離性，將會(huì)極大的降低固液分離機(jī)械的使用效率，嚴(yán)重影響凈化工藝的完整性。
對(duì)于混凝-絮凝過(guò)程而言，工藝參數(shù)一般是經(jīng)優(yōu)化后配置好的，在水污染程度大體不變的情況下，按照給定的參數(shù)運(yùn)行即能夠比較順利的完成CEPT(化學(xué)強(qiáng)化一級(jí)處理)工藝，但當(dāng)水體污染負(fù)荷變大、污染物質(zhì)種類(lèi)增多時(shí)，會(huì)部分或完全破壞這種運(yùn)行的平衡，使得混凝—絮凝過(guò)程無(wú)法完成。在實(shí)際作業(yè)中，遇到這種可能性的機(jī)會(huì)很大，因此，如何避免出現(xiàn)這種情況是CEPT工藝必須解決的一個(gè)問(wèn)題。
中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN 1319564A涉及一種天然復(fù)合型水處理劑，其專(zhuān)利產(chǎn)品的組份為沸石20～45％、伊利石30～50％、海泡石20～40％。將上述幾種原料按所給比例范圍混合以后，在150～300℃條件下研磨成200～400目細(xì)度的粉末即為該產(chǎn)品。其主要技術(shù)特征為①該劑完全由天然物質(zhì)復(fù)合而成，環(huán)保效果顯著；②處理時(shí)主要以吸附、離子交換等功能去除水體中的污染物，保持了自然特性；③可以反復(fù)再生，長(zhǎng)期循環(huán)使用，無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)二次污染物生成；④用量少、成本低；⑤適應(yīng)范圍廣。該專(zhuān)利申請(qǐng)的問(wèn)題主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)；1、該劑以物理吸附為主，對(duì)于某些非積極性類(lèi)的有機(jī)基團(tuán)吸附效果不好或無(wú)法有吸附，導(dǎo)致處理效率降低；2、功能比較單一，無(wú)法處理成分比較復(fù)雜的工業(yè)廢水；3，無(wú)混凝功能，對(duì)水體中SS(懸浮物)和色度的取除效果不好；4、生產(chǎn)時(shí)所使用的溫度較高，能耗大；5，固液分離能力繳弱，影響處理效果。
中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN1335270A采用1份麥飯石或蛭石中的一種作為基料，經(jīng)1～5份無(wú)機(jī)酸(鹽酸或硫酸)進(jìn)行處理以后，所得的過(guò)濾液經(jīng)調(diào)配合適的濃度即成為專(zhuān)利產(chǎn)品。用該產(chǎn)品進(jìn)行處理污水時(shí)，因其具有較強(qiáng)的氧化能力，易于實(shí)現(xiàn)水體中可溶性污染物的迅速分離成為水不溶物沉降，達(dá)到脫臭、去除異味的目的。該專(zhuān)利產(chǎn)品可用于飲用水、糞便污水的凈化處理，具有污物絮凝、沉淀、脫臭的作用。但該專(zhuān)利申請(qǐng)的處理劑適用范圍較窄，僅適應(yīng)于民用；可以吸附去除的有害物質(zhì)有限，對(duì)于污染比較嚴(yán)重的廢水無(wú)法有效凈化。
中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN 1368478A涉及的凈水劑是由工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的廢料—煙道灰和非晶質(zhì)SiO2、硅酸鹽混合而成，各物質(zhì)的含量分別為非晶質(zhì)SiO215～60％、硅酸鹽5～30％，余量為煙道灰。用混凝方式處理城市生活污水，該種水凈化劑完全是依賴于原料中各組份所具有的豐富的孔隙對(duì)水體中的有害物質(zhì)進(jìn)行吸附。例如煙道灰的主要成分是碳黑，這種物質(zhì)具有巨大的比較面積，對(duì)粒徑適宜的微粒具有良好的吸附效果，非晶質(zhì)和硅酸鹽類(lèi)物質(zhì)在其中起著協(xié)同作用，可以強(qiáng)化吸附功能。然而從工業(yè)應(yīng)用角度看，這種產(chǎn)品僅僅是利用物質(zhì)之間簡(jiǎn)單的物理復(fù)合作用而完成，決定了它只能用于一些比較單一且污染程度較低的廢水的處理，在水處理操作中也只能用于工藝的下游對(duì)水體進(jìn)行物理凈化，而無(wú)法作為大型水處理作業(yè)的混凝、絮凝劑的使用，因而在現(xiàn)場(chǎng)使用條件其使用范圍及其狹窄，多數(shù)情況下不能完成水處理工藝中的一些最起碼的技術(shù)過(guò)程如混凝、絮凝、電吸附等。
中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN 1046315A以鈉基膨潤(rùn)土、FeSO4·7H2OH和MgSO4·7H2OH為原料，經(jīng)混合、粉碎、篩選制得代號(hào)為BT-1的凈水劑，它尤其適用于處理含有陽(yáng)離子染料及活性染料的廢水，經(jīng)對(duì)多種印染廢水進(jìn)行的凈化處理實(shí)驗(yàn)表明，BT-1具有用量小、成本低、有害物質(zhì)去除率高、礬花大、污泥量小等優(yōu)點(diǎn)。其基本的生產(chǎn)配方為鈉基膨潤(rùn)土40～80％、FeSO4·7H2O 10～50％、MgSO4·7H2O 6～30％，生產(chǎn)時(shí)首先將MgO與硫酸反應(yīng)制得硫酸鎂，再進(jìn)一步制取BT-1。利用該專(zhuān)利產(chǎn)品對(duì)紹興絲綢煉染廠排放的廢水進(jìn)行處理，結(jié)果表明，BT-1的適宜用量約為0.7kg/m3，色度去除率可達(dá)84.7％，COD去除率達(dá)70％，S2-去除率達(dá)91.4％。該凈化劑具有部分混凝功能，主要以吸附方式去除水中的有害物質(zhì)，但實(shí)際的使用效果表明，其中的改性膨潤(rùn)土只對(duì)單一污染或污染程度不高的廢水具有比較可靠的凈化效率，當(dāng)水體的污染成分稍為復(fù)雜時(shí)，這種物質(zhì)便無(wú)能為力，例如當(dāng)水體中LAS(陰離子表面活性劑)時(shí)，其混凝效率會(huì)大大降低，礬花變得破碎，固液分離能力急劇下降，嚴(yán)重時(shí)甚至無(wú)法完成混凝過(guò)程。此外，該產(chǎn)品對(duì)于油類(lèi)物質(zhì)的吸附能力很低，也不具備有效去除金屬離子的能力，適用范圍窄，不能用于嚴(yán)重污染工業(yè)廢水的凈化處理。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)這種現(xiàn)實(shí)的需求，本發(fā)明人經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究提供了一種利用粘土礦物處理廢水的廢水凈化劑。這種處理劑能夠在基本不受主觀(運(yùn)行參數(shù))或客觀因素(水體污染情況)影響的前提下充分發(fā)揮作用，最大限度的達(dá)到凈化目的。由于該劑集混凝、吸附、脫色功能于一體，在已看到的國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)表的技術(shù)文獻(xiàn)或論文中，尚未見(jiàn)到相關(guān)技術(shù)的報(bào)道。
本發(fā)明的目的是提供一種廢水凈化劑，其具有顯著的除油脫色的效果，COD去除率最高可達(dá)98％。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供所述廢水凈化劑的制備方法，該制備方法簡(jiǎn)單、成本較低，易于操作。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供所述廢水凈化劑的應(yīng)用。
本發(fā)明提供的廢水凈化劑，包含有共混的以下組分A.粘土礦物 100重量份數(shù)B.硅質(zhì)助濾劑20～200重量份數(shù)C.高價(jià)金屬鹽40～240重量份數(shù)以上所述組分A的粘土礦物為凹凸棒土，包括天然凹凸棒土和/或陽(yáng)離子化凹凸棒土。組分A中天然凹凸棒土和陽(yáng)離子凹凸棒土可混合使用或單獨(dú)使用。優(yōu)選為陽(yáng)離子凹凸棒土或兩者的混合物。在這種情況下。組分A中其它組分總和與陽(yáng)離子化凹凸棒土的重量比為(0～1.8)∶1，優(yōu)選為(0～0.75)∶1。以上所述陽(yáng)離子化凹凸棒土優(yōu)選為含有三甲基十六烷基溴化銨的凹凸棒土，其中三甲基十六烷基溴化銨的含量為4.3～6.0wt％。
本發(fā)明廢水凈化劑的組分B中的硅質(zhì)助濾劑，為含有具有微孔隙的二氧化硅的無(wú)機(jī)填料。其用量以組分A為100重量份數(shù)計(jì)，優(yōu)選為30～180份。
以上所述硅質(zhì)助濾劑主要選自以下組分中的至少一種硅酸鹽、活性礬土。優(yōu)選二者的混合物，其中活性礬土為組分B總量的20～90wt％，更優(yōu)選為活性礬土為組分B總量的30～80wt％。
以上所述的硅酸鹽，優(yōu)先選用活化硅酸鹽，即含鋁的硅酸鹽，其中Al3+與二氧化硅的摩爾比為(0.5～1.1)∶1。
以上所述活性礬土為陶瓷粉和玻璃粉的混合物，其中陶瓷粉與玻璃粉的重量比為(3～6)∶1。
本發(fā)明提供的廢水凈化劑中組分C的高價(jià)金屬鹽經(jīng)酸化至PH為1～3，其金屬離子價(jià)位大于或等于2。其用量以組分A為100重量份數(shù)計(jì)，優(yōu)選為40～220重量份數(shù)。
以上所述的組分C為含有高價(jià)鋁離子、高價(jià)鐵離子及高價(jià)鎂離子的金屬鹽。該高價(jià)金屬鹽優(yōu)選為上述金屬離子的硫酸鹽、亞硫酸鹽和氯化物，或所述幾種鹽的兩兩混合或三者混合。其中以鋁鹽為100重量份數(shù)計(jì)，鐵鹽為5～35份，優(yōu)選為10～30份，鎂鹽為10～60份，優(yōu)選為20～50份。
本發(fā)明的廢水凈化劑所述組分中還包含有以組分A為100重量份計(jì)，10～50重量份的助濾協(xié)同劑。助濾協(xié)同劑起到協(xié)助改善該組合物過(guò)濾效果的作用。所述助濾協(xié)同劑選自以下物質(zhì)中的至少一種粉煤灰、爐渣、珍珠巖粉、火山灰。其用量的優(yōu)選為10～40重量份。
本發(fā)明的廢水凈化劑所述組分中還包含有以組分A為100重量份計(jì)，10～50重量份的凈化促進(jìn)劑。凈化促進(jìn)劑起到協(xié)助改善該組合物去除有機(jī)物及重金屬雜質(zhì)效果的作用。凈化促進(jìn)劑選自以下物質(zhì)中的至少一種甲殼素、活性碳、蛭石、無(wú)定型二氧化硅、雷脫土。其用量的優(yōu)選為23～44重量份。
本發(fā)明提供的廢水凈化劑的制備方法，包括有以下步驟a.將以上所述的組分C的水溶液用酸調(diào)節(jié)PH為1～3；
b.將其它所述組分粉碎，然后同步驟a.得到的酸化溶液均勻混合；c.將步驟b.得到的混合物干燥、粉碎，即得到所述廢水凈化劑。
上述步驟a.中的酸化步驟可選用現(xiàn)有技術(shù)中常用的酸化方法。其中所用的酸為硫酸或鹽酸。為使酸化充分，酸化時(shí)間最好為30～60min。
上述步驟c.中混合物的干燥方法可選用現(xiàn)有技術(shù)中常用的干燥方法。一般采用加熱干燥，干燥溫度可為120～150℃。
本發(fā)明廢水凈化劑的制備方法步驟b中，將原料粉碎后同酸化鹽溶液混合。此處的粉碎是為了便于各組分在酸化的鹽溶液中充分浸漬和均勻混合，因此粉碎即可。對(duì)粉碎后顆粒的平均粒徑不需作嚴(yán)格限定，一般為不小于200目，優(yōu)選為200～250目。本發(fā)明方法步驟c中將制得的混合物干燥后粉碎是為了便于廢水凈化劑的包裝運(yùn)輸和使用。因此，對(duì)混合物粉碎后顆粒的平均粒徑也不需作嚴(yán)格限定，但優(yōu)選為一般為不小于200目，優(yōu)選為200～250目。。
本發(fā)明制備方法中組分A中的陽(yáng)離子化凹凸棒土為含有陽(yáng)離子表面活性劑的凹凸棒土。陽(yáng)離子表面活性劑可進(jìn)一步提高凹凸棒土對(duì)油污的吸附能力。所述的陽(yáng)離子表面活性劑優(yōu)選為三甲基十六烷基溴化銨。其中三甲基十六烷基溴化銨的含量為陽(yáng)離子化凹凸棒土總重的4.3～6.0wt％。該陽(yáng)離子凹凸棒土可采用現(xiàn)有技術(shù)中的粘土礦物的有機(jī)化制備方法來(lái)制備。優(yōu)先選用以下步驟制備a.鈉化處理將凹凸棒土粉碎，顆粒平均粒徑優(yōu)選為不小于150目。將其與氯化鈉(NaCl)溶液充分混合。NaCl與凹凸棒土的重量比優(yōu)選為(2～5)∶1。充分?jǐn)嚢韬筮M(jìn)行固液分離，并將沉淀物清洗、干燥及粉碎；b.電性改性處理將上述鈉化處理的凹凸棒土與氯化鋁(AlCl3)溶液充分混合。AlCl3與凹凸棒土的重量比優(yōu)選為(0.9～1.2)∶1。充分?jǐn)嚢韬筮M(jìn)行固液分離，并將沉淀物清洗、干燥及粉碎。一般凹凸棒土顆粒表面為負(fù)電荷，經(jīng)過(guò)處理后其表面吸附上正電荷，別于吸附。
c.致孔處理將紙屑與聚乙烯醇以重量比為(1.5～3.5)∶1的比例混合作為致孔劑，加入步驟b中所得的凹凸棒土。致孔劑的添加量占總重的10～12wt％。充分混合均勻后，于300～400℃下焙燒致凹凸棒土發(fā)灰白即可，焙燒時(shí)間優(yōu)選為2～3小時(shí)。焙干后冷卻粉碎。
d.陽(yáng)離子化處理將上述步驟c制得的凹凸棒土與濃度為8～13％的陽(yáng)離子表面活性劑溶液混合并充分?jǐn)嚢柽M(jìn)行吸附。之后將凹凸棒土清洗干燥、粉碎，即得到所述的陽(yáng)離子凹凸棒土。其中陽(yáng)離子表面活性劑優(yōu)選三甲基十六烷基溴化銨。吸附優(yōu)選在加熱條件下進(jìn)行，溫度為80～90℃，時(shí)間不短于20小時(shí)。
本發(fā)明制備方法中組分B中的優(yōu)選的活化硅酸鹽為含鋁的硅酸鹽，其中Al3+與二氧化硅的摩爾比為(0.5～1.1)∶1。這種活化硅酸鹽顆粒外表極不規(guī)則，孔洞豐富，因而對(duì)各種微粒和基團(tuán)具有很好的捕集效果。該活化硅酸鹽可采用以下步驟制備a.取市售水玻璃(Na2SiO3或K2SiO3)，即Na2O·nSiO2或K2O·nSiO2，其中n大于等于3。按Al+3∶SiO2為(0.5～1.1)∶1摩爾比將水玻璃與氫氧化鋁溶液充分混合均勻。
b.在上述混合物中滴加酸調(diào)解PH至3～5，并連續(xù)攪拌8～10小時(shí)。之后進(jìn)行固液分離。所述酸可用硫酸或鹽酸。
c.并將步驟b得到的固相物于280～350℃下干燥2～3小時(shí)，之后冷卻及粉碎，得到所述的活化硅酸鹽。
本發(fā)明的廢水凈化劑可用于廢水凈化，其步驟和操作非常簡(jiǎn)便將廢水的PH調(diào)至5～8，將高分子助凝劑溶于其中。再將所述廢水凈化劑與溶有高分子助凝劑的廢水混合，混合均勻之后進(jìn)行固液分離即可得到凈化水。其中廢水凈化劑的用量一般為10～60kG/m3，優(yōu)選為15～50kg/m3水，高分子助凝劑的用量為0.3～0.8kg/m3水。高分子助凝劑可選用水處理工藝中常用分子量為800～2000萬(wàn)的高分子聚合物，如聚丙烯酰胺、丙烯酰胺和丙烯酸的共聚物。
為了降低本發(fā)明廢水凈化劑的生產(chǎn)成本，同時(shí)減少殘?jiān)呐欧艛?shù)量，完成處理廢水后過(guò)濾工藝所產(chǎn)生的濾渣可以以下步驟回收和活化將收集的濾渣干燥后(水含量低于15％)以30～40％的硫酸溶液浸泡2～3h，之后過(guò)濾干燥，在420～500℃下焙燒1～2h，粉碎。
本發(fā)明的廢水凈化劑的特點(diǎn)1.凹凸棒土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有豐富的孔隙，吸附力極強(qiáng)，能給本組合物帶來(lái)極強(qiáng)的除污脫色效果。所述陽(yáng)離子化凹凸棒土由于將凹凸棒土吸附陽(yáng)離子表面活性劑，改善了其親油性，更加強(qiáng)化了凹凸棒土對(duì)乳化油及懸浮分散的顆粒狀油的吸附能力，因此提高了除油污及各種有害雜質(zhì)的能力，使其吸附能力提高2～3倍，且吸附可靠，不易脫附。
2.屬于粘土礦物的凹凸棒土不僅具有孔隙，其其微觀結(jié)構(gòu)呈納米的片層結(jié)構(gòu)。將其與酸化的高價(jià)金屬鹽配合，層間插入了高價(jià)金屬離子，改變了其晶格的微觀結(jié)構(gòu)，使粘土礦物對(duì)水體中有害物質(zhì)的吸附由簡(jiǎn)單物理吸附為主轉(zhuǎn)變?yōu)槲锢?、化學(xué)協(xié)同吸附，增加吸附容量，提高吸附效果。
3.硅質(zhì)助濾劑即有增強(qiáng)吸附能力，又有多孔效應(yīng)。此外由于其為非水敏性物質(zhì)，不會(huì)對(duì)粘土微觀結(jié)構(gòu)造成破壞。其可分布在插入高價(jià)金屬離子的粘土片層間，對(duì)相鄰粘土的片層起支撐作用，使其蓬松，當(dāng)廢水凈化劑完成混凝吸附后，內(nèi)部包裹的水易于脫離沉降物，提高自由水分離率。
4.酸化的高價(jià)金屬鹽配合也為凹凸棒土的晶格具有氫化效應(yīng)，協(xié)同硅質(zhì)助濾劑的作用，使得本廢水凈化劑處理完廢水后的殘?jiān)哂袠O好的可剝離性，為水處理后續(xù)步驟中固液分離機(jī)械的使用提供有利條件。
5.凈化促進(jìn)劑的加入提高本組合物的重金屬離子、有機(jī)物質(zhì)及表面活性劑的去除能力。
6.助濾協(xié)同劑的加入提高本組合物的過(guò)濾效率。
本發(fā)明的廢水凈化劑可以實(shí)現(xiàn)①藥劑的適用范圍廣，可以滿足任何類(lèi)型的廢水處理要求；②處理效果幾乎不受廢水污染程度、污染物種類(lèi)等的影響；③操作工藝簡(jiǎn)單，只需要一步即可完成混凝絮凝過(guò)程，并且完成絮凝以后的沉淀物穩(wěn)定，吸附物一般不會(huì)自行脫附；操作具有比較好的隨意性，只要按設(shè)計(jì)量加入即可獲得滿意的混凝—絮凝效果；④有利于過(guò)濾及固液分離過(guò)程的完成，在進(jìn)行這一工序時(shí)，水于混凝沉降物可以同時(shí)泵送，礬花是否完整不影響最終的處理效果，被吸附物如重金屬、油有機(jī)物等亦不會(huì)發(fā)生脫附；⑤完成處理以后所形成的固相分離產(chǎn)物具有很低的自由水包裹率，即聚沉物中的水份能夠比較容易的與包裹物分離；⑥沉降物呈惰性，水中分散能力極低，在經(jīng)過(guò)濾后易于實(shí)現(xiàn)與過(guò)濾介質(zhì)分離，即通常所說(shuō)的“不糊篩”，水處理工程界指的“易剝離性能”高，有利于固液分離或過(guò)濾機(jī)械的使用與維護(hù)；⑦脫色除油效率高，可以作為污染程度極高(如色度高于3000、COD高于5000mg/l、重金屬含量高于100mg/l、油含量高于1000mg/l、含有表面活性劑、磷、有機(jī)雜質(zhì)等)的高濃度廢水的處理劑使用，也尤其適用于重工業(yè)及大型廠礦企業(yè)排污的處理。
本發(fā)明廢水凈化劑的效果本發(fā)明的凈化劑對(duì)水中有害物質(zhì)具有良好的去除效果。室內(nèi)評(píng)價(jià)時(shí)先后收集了六種不同的廢水，分別為①城市外排污水；②扒雞生產(chǎn)廢水；③造紙廠外排污水；④采油產(chǎn)出廢水；⑤紡織印染廢水；⑥啤酒生產(chǎn)廢水。六種廢水經(jīng)以多功能廢水凈化劑進(jìn)行處理以后，濾出水被檢測(cè)的各項(xiàng)指標(biāo)，均能達(dá)到國(guó)家一級(jí)或二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，表明研制的多功能水處理劑對(duì)于各種廢水均有比較可靠的處理效果。其中色度比處理前降低最高可達(dá)99％，油類(lèi)物質(zhì)去除率最高可達(dá)99.6％，COD去除率最高可達(dá)98％，重金屬物質(zhì)的去除率最高可達(dá)90％，水體的透光率由0％提高到83～90％，LAS去除率最高可達(dá)99％，BOD5去除率達(dá)80～90％。
本發(fā)明的廢水凈化劑集凝聚、吸附功能于一體，處理效果基本上不受水體環(huán)境、污染程度、廢水種類(lèi)等因素的影響，處理效果穩(wěn)定，適用范圍廣，尤其適用于嚴(yán)重污染工業(yè)廢水的初步凈化處理。其制備方法及處理水的工藝簡(jiǎn)便易于操作，因而推廣應(yīng)用前景比較廣闊。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的范圍不受這些實(shí)施例的限制。本發(fā)明的范圍在權(quán)利要求書(shū)中提出。
一、原料制備實(shí)施例1陽(yáng)離子化凹凸棒土A1的制備a.鈉化處理將凹凸棒土粉碎為150目以細(xì)，將其與濃度為150g/l的氯化鈉(NaCl)溶液充分混合。NaCl與凹凸棒土的重量比優(yōu)選為3∶1。充分?jǐn)嚢?h后進(jìn)行固液分離，并將沉淀物清洗、110℃干燥后粉碎過(guò)200目篩。
b.電性改性處理將上述鈉化處理的凹凸棒土與濃度為0.5mol/l的氯化鋁(AlCl3)溶液充分混合。AlCl3與凹凸棒土的重量比優(yōu)選為1∶1。充分?jǐn)嚢?4h后進(jìn)行固液分離，并將沉淀物清洗、110℃干燥后粉碎過(guò)200目篩。
c.致孔處理將過(guò)60目篩的紙屑與聚乙烯醇以重量比為2∶1的比例混合作為致孔劑，加入步驟b中所得的凹凸棒土。致孔劑的添加量占總重的10％。充分混合均勻后，于360℃下焙燒致凹凸棒土發(fā)白即可，焙燒時(shí)間優(yōu)選為2.5小時(shí)。焙干后冷卻粉碎過(guò)200目篩。
d.陽(yáng)離子化處理將上述步驟c制得的凹凸棒土與濃度為10％的三甲基十六烷基溴化銨溶液混合并充分?jǐn)嚢柽M(jìn)行吸附，溫度為80℃，時(shí)間24小時(shí)。之后將凹凸棒土清洗，100℃干燥、粉碎，得到陽(yáng)離子凹凸棒土A1，其中含三甲基十六烷基溴化銨為4.6wt％。
實(shí)施例2
活性礬土B1的制備a.將玻璃、陶瓷分別清洗烘干。
b.將上述玻璃、陶瓷分別粉碎過(guò)200目篩。
c.按陶瓷粉與玻璃粉重量比為3∶1的比例混合得到所述的活性礬土B2。
實(shí)施例3活化硅酸鹽B2的制備a.取市售水玻璃(Na2SiO3或K2SiO3)，即Na2O·nSiO2或K2O·nSiO2，其中n大于等于3。按Al+3∶SiO2為1∶1摩爾比將水玻璃與氫氧化鋁溶液充分混合均勻。
b.在上述混合物中滴加濃度15％硫酸調(diào)解PH至3.6，并連續(xù)攪拌8小時(shí)。之后進(jìn)行固液分離。所述酸用濃度15％硫酸。
c.并將步驟b得到的固相物于300℃下干燥2小時(shí)，之后冷卻及粉碎，得到所述的活化硅酸鹽B2。
二、廢水凈化劑制備及水處理實(shí)驗(yàn)實(shí)施例4廢水凈化劑制備a.將硫酸鋁、三氯化鋁、氯化鐵、硫酸亞鐵、硫酸鎂的飽和水溶液均勻混合后，用濃度15wt％的硫酸調(diào)節(jié)PH為1.5，酸化過(guò)程為40min；b.將凹凸棒土、活性礬土B1、活化硅酸鹽B2、粉煤灰粉碎過(guò)200目篩混合均勻，然后同步驟a.得到的酸化溶液混合40min至混合均勻，靜置2h；c.將步驟b.得到的混合物干燥、粉碎過(guò)200目篩，即得到所述廢水凈化劑。
各組分配比見(jiàn)表1。
廢水處理a.廢水(實(shí)驗(yàn)室自配，污染度比一般實(shí)際排放的廢水要高)用濃度15wt％的氫氧化鈉溶液調(diào)解PH為8；b.將聚丙烯酰胺充分溶于上述廢水中；c.以上制備的廢水凈化劑投入b步驟得到的廢水中，用量見(jiàn)表2；d.將上述混合液攪拌均勻后固液分離，得到凈化水，過(guò)濾殘?jiān)厥栈罨?br> 廢水原始參數(shù)及處理后效率數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。
實(shí)施例5除廢水凈化劑組分中添加入陽(yáng)離子凹凸棒土外，廢水凈化劑制備步驟及水處理步驟的其余條件均同實(shí)施例4。廢水凈化劑各組分配比見(jiàn)表1，廢水凈化劑投入廢水中的用量、廢水原始參數(shù)及處理后效率數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。
實(shí)施例6除廢水凈化劑組分中添加入陽(yáng)離子凹凸棒土、雷脫土、蛭石、甲殼素、活性炭，將粉煤灰替換為珍珠巖外，廢水凈化劑制備步驟及水處理步驟的其余條件均同實(shí)施例4。廢水凈化劑各組分配比見(jiàn)表1，廢水凈化劑投入廢水中的用量、廢水原始參數(shù)及處理后效率數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。
表1

表2

表3 表4 以上數(shù)據(jù)表格中各項(xiàng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為C(色度) -稀釋倍數(shù)法GB11903；COD -重鉻酸鉀法GB11914；
Oil(含油量) -紅外光度法GB/T16488；LAS(陰離子表面活性劑含量)-分光光度法GB7494；TCr(總鉻含量) -分光光度法GB7466Cl-(氯離子含量) -ZB/T E13 004-90；THg(總汞含量) -原子吸收分光光度法GB7475；TAs(總砷含量) -原子吸收分光光度法GB7475；Fw-常溫常壓下水相分離效率；BOD5-生化需氧量(5日)；VT-定過(guò)濾面積下水相的過(guò)濾速度；LPT -水相透光度，分光度儀測(cè)定。
現(xiàn)有技術(shù)中一般用硫酸鋁、聚合硫酸鋁、聚合氯化鋁等作為廢水處理的混凝劑，本發(fā)明的廢水凈化劑對(duì)廢水處理的效果與現(xiàn)有技術(shù)所用的這類(lèi)處理劑的效果的比較如表5
表5

權(quán)利要求
1.一種廢水凈化劑，其特征在于包含有共混的以下組分A.粘土礦物100重量份數(shù)B.硅質(zhì)助濾劑 20～200重量份數(shù)C.高價(jià)金屬鹽 40～240重量份數(shù)以上所述組分A的粘土礦物為凹凸棒土；組分B的硅質(zhì)助濾劑為含有具有微孔隙的二氧化硅的無(wú)機(jī)填料；所述組分C的高價(jià)金屬鹽經(jīng)酸化至PH為1～3，其金屬離子價(jià)位不低于+2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水凈化劑，其特征在于包含有共混的以下組分A.粘土礦物100重量份數(shù)B.硅質(zhì)助濾劑 30～180重量份數(shù)C.高價(jià)金屬鹽 40～220重量份數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1～2之一所述的廢水凈化劑，其特征在于所述組分A，選自以下組分中的至少一種天然凹凸棒土、陽(yáng)離子化凹凸棒土；所述陽(yáng)離子化凹凸棒土為含有陽(yáng)離子表面活性劑的凹凸棒土。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的廢水凈化劑，其特征在于所述陽(yáng)離子表面活性劑為三甲基十六烷基溴化銨，其中三甲基十六烷基溴化銨的含量為陽(yáng)離子凹凸棒土總重的4.3～6.0wt％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水凈化劑，其特征在于所述組分A中含有陽(yáng)離子化凹凸棒土，組分A中的其它組分總和與陽(yáng)離子化凹凸棒土的重量比為(0～1.8)∶1。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的廢水凈化劑，其特征在于所述組分A中的其它組分總和與陽(yáng)離子化凹凸棒土的重量比為(0～0.75)∶1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水凈化劑，其特征在于所述組分B，選自以下組分中的至少一種硅酸鹽、活性礬土；所述活性礬土為陶瓷粉和玻璃粉的混合物，其中陶瓷粉與玻璃粉的重量比為(3～6)∶1。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的廢水凈化劑，其特征在于所述硅酸鹽為活化硅酸鹽，活化硅酸鹽為含鋁的硅酸鹽，其中Al3+與二氧化硅的摩爾比為(0.5～1.1)∶1。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水凈化劑，其特征在于所述組分B為硅酸鹽和活性礬土的混合物，其中活性礬土為組分B總量的20～90wt％。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水凈化劑，其特征在于所述組分B為硅酸鹽和活性礬土的混合物，其中活性礬土為組分B總量的30～80wt％。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水凈化劑，其特征在于所述的組分C為含有高價(jià)鋁離子、高價(jià)鐵離子及高價(jià)鎂離子的金屬鹽，其中以鋁鹽為100重量份數(shù)計(jì)，鐵鹽為5～35份，鎂鹽為10～60份。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的廢水凈化劑，其特征在于所述金屬鹽的份數(shù)，以鋁鹽為100重量份數(shù)計(jì)，鐵鹽為10～30份，鎂鹽為20～50份。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的廢水凈化劑，其特征在于所述的高價(jià)金屬鹽為硫酸鹽、亞硫酸鹽或氯化物中的至少一種。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水凈化劑，其特征在于所述組分中還包含有以組分A為100重量份計(jì)，10～50重量份的助濾協(xié)同劑，助濾協(xié)同劑選自以下物質(zhì)中的至少一種粉煤灰、爐渣、珍珠巖粉、火山灰。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的廢水凈化劑，其特征在于所述的助濾協(xié)同劑以組分A為100重量份計(jì)，為10～40重量份。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水凈化劑，其特征在于所述的組分中還包含有以組分A為100重量份計(jì)，10～50重量份的功能改進(jìn)劑，功能改進(jìn)劑選自以下物質(zhì)中的至少一種甲殼素、活性碳、蛭石、無(wú)定型二氧化硅、雷脫石。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的廢水凈化劑，其特征在于所述的凈化促進(jìn)劑以組分A為100重量份計(jì)，為23～44重量份。
18.根據(jù)權(quán)利要求1～17之一所述的廢水凈化劑的制備方法，包括有以下步驟a.將所述組分C的水溶液用酸調(diào)節(jié)PH為1～3；b.將其它所述組分粉碎，然后同步驟a.得到的酸化溶液均勻混合；c.將步驟b.得到的混合物干燥、粉碎，即得到所述廢水凈化劑。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的廢水凈化劑的制備方法，其特征在于步驟c.中干燥溫度為120～150℃。
20.根據(jù)權(quán)利要求1～17之一所述的廢水凈化劑的應(yīng)用，其特征在于將廢水的PH調(diào)至5～8，將高分子助凝劑溶于廢水中，然后將廢水凈化劑與溶有高分子助凝劑的廢水混合均勻，進(jìn)行固液分離。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的廢水凈化劑的應(yīng)用，其特征在于廢水凈化劑的用量為10～60kg/m3水，高分子助凝劑的用量為0.3～0.8kg/m3水。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種廢水凈化劑及其制備方法和應(yīng)用，涉及污水處理領(lǐng)域。該廢水凈化劑包含有共混的凹凸棒土、含二氧化硅的無(wú)機(jī)填料及酸化的高價(jià)金屬鹽等。是經(jīng)過(guò)將高價(jià)金屬鹽溶液酸化至pH為1～3后與其他組分均勻混合、干燥而得到。該廢水凈化劑集凝聚、吸附功能于一體，處理效果基本上不受水體環(huán)境、污染程度、廢水種類(lèi)等因素的影響，處理效果穩(wěn)定，適用范圍廣，尤其適用于嚴(yán)重污染工業(yè)廢水的初步凈化處理。其制備方法及處理水的工藝簡(jiǎn)便易于操作，因而推廣應(yīng)用前景比較廣闊。
文檔編號(hào)C02F1/00GK1611450SQ20031010343
公開(kāi)日2005年5月4日 申請(qǐng)日期2003年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月31日
發(fā)明者蔡利山, 王文立, 劉四海, 宋明全, 趙素麗 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油勘探開(kāi)發(fā)研究院