申请日 2016.12.29
公开(公告)日 2017.05.24
IPC分类号 C02F1/56; C02F1/52
摘要
本发明涉及一种蛭石改性絮凝剂提升PAC电中和及沉降性能的方法，包括以下步骤：⑴.制备以蛭石矿物为原料的蛭石改性絮凝剂，该蛭石改性絮凝剂为粉末状;⑵.将液体状PAC絮凝剂与步骤⑴制备的粉末状蛭石改性絮凝剂按照1：1～10的mg/L比混合，即可得到成品。本发明采用蛭石絮凝剂与PAC絮凝剂复配，很好的发挥了协同效应，克服了PAC所存在的缺陷，提高了PAC单独的絮凝效果，可有效地减少絮体体积，提高絮体的沉降速度，本方法为污水处理项目的发展提供了支持，填补了目前国内外相关技术的空白。此外，蛭石絮凝剂有望可以成为具有实际应用的、有效的无机矿物材料絮凝剂之一，也是一种很好的无机絮凝剂的助凝剂。
权利要求书
1.一种蛭石改性絮凝剂提升PAC电中和及沉降性能的方法，其特征在于：
⑴.制备以蛭石矿物为原料的蛭石改性絮凝剂，该蛭石改性絮凝剂为粉末状;
⑵.将液体状PAC絮凝剂与步骤⑴制备的粉末状蛭石改性絮凝剂按照1：1～10的mg/L比混合，即可得到成品。
2.根据权利要求1所述的蛭石改性絮凝剂提升PAC电中和及沉降性能的方法，其特征在于：步骤⑴所述的制备以蛭石矿物为原料的蛭石改性絮凝剂的具体步骤为：
①.选用金属铁元素和铝元素含量高的蛭石，即：蛭石中的金属铁元素的质量分数为：12-14%;金属铝元素的质量分数为：25-29%，将蛭石原料粉碎1-4min，使其平均粒径为129.5-213.5μm;
②.将粉碎后的蛭石与酸溶液进行混合，酸溶液是硫酸、盐酸或者草酸，酸溶液的质量分数为10-40%，粉碎后的蛭石与酸溶液的质量比为0.7-1.5:1，将混合物剧烈搅拌至糊状，在25-90℃水浴加热1-8h后，即可得到黏稠浆状絮凝剂;
③.将步骤②制备的黏稠浆状的絮凝剂在105℃下，干燥4-6h，粉碎研磨即可得到粉末状蛭石改性絮凝剂。
3.一种如权利要求1所述的蛭石改性絮凝剂提升PAC电中和及沉降性能的方法的应用，其特征在于：选用模拟废水，利用上述蛭石絮凝剂和PAC絮凝剂的最佳投放量的各自一半，即在500mL模拟废水中先投加0.5mL 3%的PAC(30mg/L)，接着投加0.15g蛭石絮凝剂(150mg/L)，先经快速搅拌3min，转速为200rpm，再慢速搅拌15min，转速为40rpm，沉淀30min后即可完成对模拟废水的处理。
4.根据权利要求3所述的蛭石改性絮凝剂提升PAC电中和及沉降性能的方法的应用，其特征在于：所述的模拟废水是校园观景湖水或食品厂的生化废水或海水、或饮用水或养殖废水或发酵废水。
说明书
蛭石改性絮凝剂提升PAC电中和及沉降性能的方法和应用
技术领域
本发明涉及水污染处理技术领域，尤其是一种蛭石改性絮凝剂提升PAC电中和及沉降性能的方法和应用。
背景技术
当前世界水污染问题日趋严重，对水处理技术的应用需求也日益增大，其中絮凝沉淀法是水处理应用中较为广泛的方法，具有经济高效、工艺简单、操作方便等优点，广泛应用于海水淡化、饮用水、养殖废水、发酵废水、食品加工和土木疏浚工程等领域。目前絮凝剂的种类繁多，从无机类型到有机类型，从低分子到高分子，从单一型到复合型，其趋势是向廉价实用、无毒高效的方向发展。所以开发无毒害、价廉质优的絮凝剂是目前水处理技术的发展方向。
目前使用较广泛的絮凝剂为聚合氯化铝(PAC)，PAC具有较好的网捕和吸附能力，但是其电中和能力弱，因此存在絮体松散、易上浮、沉降性能差，在水体中有一定的残留等缺点，仍然需要改进。此外，PAC使用过程中经常要使用聚丙烯酰胺(PAM)作为助凝剂，PAM可以加快絮凝形成较大的絮体，但是其并不能从根本上提高电中和能力，因此形成的大絮体不能沉降，仍然漂浮在液面上，而且PAM的比重小，其形成的大絮体与单纯的PAC絮体相比甚至更易向上漂浮，有可能随处理后的水体流入下一个工序中，影响水体使用。此外，PAC和PAM均含有微量毒性，长期使用会对人体及环境产生不良影响。
众所周知，矿泉水清澈透明，与一般的河水相比，主要含有矿物材料溶解的金属离子，这些金属离子对水体具有很好的净化作用。含有大量胶体的河水通过沙石层或含有矿物材料的土壤径流时，由于矿物材料金属离子的溶入，会中和河水中带有负电荷的胶体，使之脱稳、絮凝、沉淀和吸附。利用矿物材料这一特点，可通过化学处理方法制取天然的无机矿物絮凝剂。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种絮凝速度快、效果好且价格低的蛭石改性絮凝剂提升PAC电中和及沉降性能的方法和应用。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种蛭石改性絮凝剂提升PAC电中和及沉降性能的方法，其特征在于：
⑴.制备以蛭石矿物为原料的蛭石改性絮凝剂，该蛭石改性絮凝剂为粉末状;
⑵.将液体状PAC絮凝剂与步骤⑴制备的粉末状蛭石改性絮凝剂按照1：1～10的mg/L比混合，即可得到成品。
而且，步骤⑴所述的制备以蛭石矿物为原料的蛭石改性絮凝剂的步骤为：
①.选用金属铁元素和铝元素含量高的蛭石，即：蛭石中的金属铁元素的质量分数为：12-14%;金属铝元素的质量分数为：25-29%，将蛭石原料粉碎1-4min，使其平均粒径为129.5-213.5μm;
②.将粉碎后的蛭石与酸溶液进行混合，酸溶液是硫酸、盐酸或者草酸，酸溶液的质量分数为10-40%，粉碎后的蛭石与酸溶液的质量比为0.7-1.5:1，将混合物剧烈搅拌至糊状，在25-90℃水浴加热1-8h后，即可得到黏稠浆状絮凝剂;
③.将步骤②制备的黏稠浆状的絮凝剂在105℃下，干燥4-6h，粉碎研磨即可得到粉末状蛭石改性絮凝剂。
一种蛭石改性絮凝剂提升PAC电中和及沉降性能的方法的应用，其特征在于：选用模拟废水，利用上述蛭石絮凝剂和PAC絮凝剂的最佳投放量的各自一半，即在500mL模拟废水中先投加0.5mL3%的PAC(30mg/L)，接着投加0.15g蛭石絮凝剂(150mg/L)，先经快速搅拌3min，转速为200rpm，再慢速搅拌15min，转速为40rpm，沉淀30min后即可完成对模拟废水的处理。
而且，所述的模拟废水是校园观景湖水或食品厂的生化废水或海水、或饮用水或养殖废水或发酵废水。
本发明的优点和有益效果为：
1、经过酸改性后的蛭石絮凝剂具有很好的絮凝效果，与PAC絮凝剂絮凝效果几乎相同，浊度去除率可达98.42%以上，而在絮体沉降速度上，蛭石絮凝剂远优于PAC。
蛭石絮凝剂因自身的可溶性盐对胶体产生的电中和效应和颗粒物对脱稳后的颗粒产生的范德华引力的协同效应，产生的泛化大，紧实，沉降速度快，絮体沉降达到平衡后，蛭石絮凝剂絮凝体积只有PAC絮体体积的三分之一，沉降速度要比PAC絮体快10倍，因此蛭石酸改性后的絮凝剂具有很好的沉降性能和压缩性能。
2、本发明以无机矿物材料蛭石为原料，通过酸改性，制备蛭石絮凝剂，使用模拟废水，并且与PAC絮凝剂对比，分别调查其絮凝效果。由实验结果可知，酸改性的蛭石絮凝剂与PAC絮凝剂具有几乎相同的絮凝效果，浊度去除率可达98%以上，而在絮体的沉降性能上，远优于PAC;蛭石絮凝剂中的可溶性盐和颗粒物因其电中和和范德华引力的协同效应，显示出较好的沉降性能和压缩性能，絮体达到沉降平衡后，其体积只有PAC的三分之一;蛭石絮凝剂与PAC絮凝剂复配，可有效地减少絮体体积，提高絮体沉降性能。蛭石絮凝剂有望可以成为具有实际应用的、有效的无机矿物材料絮凝剂之一，也是一种很好的无机絮凝剂的助凝剂。
3、本发明中蛭石絮凝剂与PAC絮凝剂的复配，提高了PAC单独的絮凝效果，可有效地减少絮体体积，提高絮体的沉降速度，当使用各自最佳投放量的一半复配时，絮体沉降30min后，絮凝沉降下来的体积只有PAC单独条件下的三分之一，复配效果显著。
4、蛭石改性絮凝剂无毒性，使用安全可靠，其与PAC进行复配后，可以改变对PAC的应用，扩大其使用范围、提高污水处理效果。
5、本发明采用酸改性的蛭石絮凝剂与PAC复配的方法，利用蛭石絮凝剂中的可溶性盐提高电中和能力，消除电荷;利用PAC的吸附及网捕能力吸附水中的污染物，利用蛭石絮凝剂中颗粒物的范德华力，加速絮体形成，而且，由于颗粒物比重大(通常在3-4之间)，可以加快絮体的沉降速度。本方法很好的发挥了协同效应，克服了PAC所存在的缺陷，为污水处理项目的发展提供了支持，填补了目前国内外相关技术的空白。