申请日2016.04.20
公开(公告)日2016.06.22
IPC分类号C02F1/56
摘要
本发明属于水处理技术领域，涉及了一种水处理用香蕉皮高分子混凝剂的制备技术，主要采用30℃~50℃的“低温水提法”，包括如下步骤：(1)在一定温度和搅拌条件下，将一定量的水加入到粉碎后的香蕉皮粉末中，浸取;(2)在一定温度和搅拌条件下，加入少量氢氧化钠溶液;(3)可选择性地加入一定量的次氯酸钠和稳定剂，以获得具有不同效果和稳定性的混凝剂产品。本发明的技术能够制备一种香蕉皮利用率较高、制备成本较低、出水pH值在中性或弱碱性范围内、稳定性较好、水处理效果较优异，尤其是对色度、重金属去除效率较高的水处理用香蕉皮高分子混凝剂。本发明中的水处理用香蕉皮高分子混凝剂可广泛应用于饮用水、城市污水、工业废水等领域。
权利要求书
1.一种水处理用香蕉皮高分子混凝剂的制备技术，其特征在于，具体涉及下述顺序的步骤，水处理用香蕉皮高分子混凝剂的组分及含量为：
香蕉皮1.5%~15%
水79%~98%
质量分数为15%~45%的氢氧化钠溶液0.08%~3.5%
质量分数为10%~13%的次氯酸钠溶液0%~3.5%
稳定剂0%~0.015%，
所有百分数为重量百分比;将上述各组分制成本发明水处理用香蕉皮高分子混凝剂的制备技术为“低温水提法”，具体方案如下：
(1)将香蕉皮烘干，并粉碎成粉末状;
(2)在150转/分钟~300转/分钟的搅拌速度下，将30℃~50℃的79%~98%的水加入到1.5%~15%的粉末状香蕉皮中，搅拌1分钟~5分钟，然后在30℃~50℃的温度下持续加热1小时~4小时，得到提取混合液，备用;
(3)在300转/分钟~800转/分钟的搅拌速度及温度为30℃~50℃的条件下，将0.08%~3.5%的质量分数为15%~45%的氢氧化钠溶液加入到上述提取混合液中，搅拌10分钟~25分钟，得到碱聚液，备用;
(4)在150转/分钟~350转/分钟的搅拌速度及温度为30℃~50℃的条件下，将0%~3.5%的质量分数为10%~13%的次氯酸钠溶液加入到上述碱聚液中，搅拌3分钟~10分钟，得到碱聚调和液，然后在150转/分钟~350转/分钟的搅拌速度及温度为30℃~50℃的条件下，将0%~0.015%的有效组分的质量分数为14%~15%的卡松溶液加入到上述碱聚调和液中，搅拌3分钟~10分钟，停止搅拌，室温下静置熟化，控制熟化时间为0.5小时~24小时，制得黑褐色或黄褐色水处理用香蕉皮高分子混凝剂液体产品;
(5)采用逆向接触喷雾干燥法或自然晾干法或冷冻法将上述液体产品固体化，在逆向接触喷雾干燥法中，热空气流量为300m3/h~550m3/h，热空气进口温度为100℃~105℃，在自然晾干法中，将上述水处理用香蕉皮高分子混凝剂液体产品自然晾干、粉碎，在冷冻法中，冷冻温度控制为-40℃~-10℃，制成土褐色或土黄色的粉末状固形产品。
2.根据权利要求1所述的水处理用香蕉皮高分子混凝剂的制备技术，其特征在于所用的稳定剂为有效组分的质量分数为14%~15%的卡松溶液，工业级产品，加入的卡松溶液对水处理用香蕉皮高分子混凝剂具有防腐作用，较好地延长了储存时间。
3.根据权利要求1所述的水处理用香蕉皮高分子混凝剂的制备技术，其特征在于采用“低温水提法”，并通过加入少量的氢氧化钠进行进一步的碱提碱聚反应，生产过程为常压，反应釜温度要求为30℃~50℃，能耗低，生产过程无二次污染。
4.根据权利要求1所述的水处理用香蕉皮高分子混凝剂的制备技术，其特征在于氢氧化钠溶液的加入量较低，出水的pH值在中性或弱碱性范围内，不需要额外加酸以降低出水的pH值，降低了水处理成本。
说明书
一种水处理用香蕉皮高分子混凝剂的制备技术
技术领域
本发明属于水处理技术领域，涉及一种以香蕉皮为原料的水处理用香蕉皮高分子混凝剂的制备技术。
背景技术
混凝过程是众多水处理工艺技术中应用最普遍的单元操作之一，属于水的物理化学处理方法。通过向水及废水中投加混凝剂(或称为净水剂、絮凝剂)，使其中的胶体物质或较小的难以沉淀的悬浮物发生凝聚和絮凝而沉淀分离出来，使饮用水及各类污(废)水得到净化。在饮用水处理中，混凝作为地表水净化工艺中必不可少的前置操作工序，即可降低原水的浊度、色度等相关理化指标，也可去除水中多种有害物质及微生物，同时还赋予胶体或悬浮颗粒在后续过滤操作中被阻截的性能。混凝效果的好坏，在很大程度上决定着后续流程的运行工况、最终出水水质及水处理费用。在废水二级或三级处理中，混凝工艺往往与其它处理工艺组合使用，以减轻生化处理负荷或去除残留有机物、无机物及微生物。此外，混凝过程还被用于污泥的浓缩脱水。因此混凝过程始终是水处理过程中重要的科研开发领域，而混凝剂是混凝过程的核心技术。混凝剂分为无机混凝剂、有机混凝剂、微生物混凝剂三大类，各大类中均具有繁多的品种，有低分子、高分子，单一型、复合型，但总体上向低价、高效、无毒方向发展。无机混凝剂价格较低，稳定性较好，具有很大优势，但是对生物和环境均有一定程度的负面影响。人工合成有机高分子混凝剂具有高效、用量少的特点，但是残留物对生物和环境也会造成很大危害。微生物混凝剂基本无毒，但是从其制备、储存至使用均具有不稳定性，因此目前还基本处于研究阶段，距离其规模推广仍需要有较长一段时间的探索。
天然高分子物质资源丰富、廉价、易降解、无毒，具有良好的环境接受性，并且针对毒性较小或无毒的原水，水处理之后产生的污泥完全可以农田回用，因此近年来得到了世界各国水处理领域专家的广泛关注。而将农林废弃物应用在水处理领域的范围日益扩大，比如谷壳、稻杆、麦秆、玉米杆、花生壳、甘蔗渣、水果皮等。香蕉属于热带和亚热带的主要水果，在我国华南产量很大，有“四大水果”之称。近年来由于我国农业产业化的结构调整，香蕉产量大幅增加，2014年我国香蕉总产量达到1179万吨。而香蕉皮的重量能占其果实重量的40%左右，产量巨大，价格低廉，另外还有相当一部分的香蕉皮作为废弃物丢弃在环境中，如果不妥善处理，会对环境造成一定程度的负面影响。目前关于香蕉皮深加工及深度利用的研究主要涉及糖类物质(果胶、膳食纤维、多糖等)、酚类物质(多酚、黄酮、单宁等)以及其他功能性成分(黑色素、脂肪酸等)的研究，而且仅处于实验室研究阶段。关于香蕉皮在水处理领域的应用主要包括吸附性与直接利用两大方面。目前国内外有一些关于香蕉皮吸附性利用的专利，比如：一种用于脱硫除尘的香蕉皮改性活性炭硅藻土颗粒及其制备方法(CN201510191618.5)，一种均苯四甲酸二酐改性香蕉皮吸附剂的制备(CN100406396C)，利用香蕉皮制备氨氮吸附剂的方法及氨氮吸附剂的应用(CN201310168967.6)，一种香蕉皮制成的染料吸附剂(CN201210121603.8)。其中CN100406396C提供了一种以香蕉皮为主要原料，以苯四甲酸二酐为改性剂的苯四甲酸二酐改性香蕉皮吸附剂的制备方法;CN201310168967.6提供了一种仅通过脱水—破碎—浸泡—洗涤，利用香蕉皮制备氨氮吸附剂的方法;CN201210121603.8提供了一种采用发酵法将香蕉皮制备染料吸附剂的方法。目前国内外也有一些关于水处理过程直接利用香蕉皮的专利，比如：利用香蕉皮处理含铬废水的方法(CN201210009635.9)，利用香蕉皮煮出液去除水体中微囊藻的方法(CN201110442551.X)。上述关于香蕉皮在水处理领域的应用技术均未涉及以香蕉皮为原料的水处理用混凝剂的制备。目前国内外文献数据库中，也未见以香蕉皮为原料，以简单的“低温水提法”制备水处理用香蕉皮混凝剂的相关报道。
发明内容
本发明主要目的是为综合利用香蕉皮开辟一种新的思路，要解决的技术问题是提供一种水处理用香蕉皮高分子混凝剂的制备技术，通过利用含有糖类、单宁、果胶、钙和镁等无机盐的香蕉皮制备水处理效能较优、适应范围较广的香蕉皮高分子混凝剂。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
水处理用香蕉皮高分子混凝剂的组分及含量为：
香蕉皮1.5%~15%
水79%~98%
质量分数为15%~45%的氢氧化钠溶液0.08%~3.5%
质量分数为10%~13%的次氯酸钠溶液0%~3.5%
稳定剂0%~0.015%，
所有百分数为重量百分比;
所用的氢氧化钠为工业级产品;
所用的次氯酸钠为工业级产品;
所用的稳定剂为有效组分的质量分数为14%~15%的卡松溶液，工业级产品;
将上述各组分制成本发明水处理用香蕉皮高分子混凝剂的制备技术为“低温水提法”，具体方案如下：
(1)将香蕉皮烘干，并粉碎成粉末状;
(2)在150转/分钟~300转/分钟的搅拌速度下，将30℃~50℃的79%~98%的水加入到1.5%~15%的粉末状香蕉皮中，搅拌1分钟~5分钟，然后在30℃~50℃的温度下持续加热1小时~4小时，得到提取混合液，备用;
(3)在300转/分钟~800转/分钟的搅拌速度及温度为30℃~50℃的条件下，将0.08%~3.5%的质量分数为15%~45%的氢氧化钠溶液加入到上述提取混合液中，搅拌10分钟~25分钟，得到碱聚液，备用;
(4)在150转/分钟~350转/分钟的搅拌速度及温度为30℃~50℃的条件下，将0%~3.5%的质量分数为10%~13%的次氯酸钠溶液加入到上述碱聚液中，搅拌3分钟~10分钟，得到碱聚调和液，然后在150转/分钟~350转/分钟的搅拌速度及温度为30℃~50℃的条件下，将0%~0.015%的有效组分的质量分数为14%~15%的卡松溶液加入到上述碱聚调和液中，搅拌3分钟~10分钟，停止搅拌，室温下静置熟化，控制熟化时间为0.5小时~24小时，制得黑褐色或黄褐色水处理用香蕉皮高分子混凝剂液体产品;
(5)采用逆向接触喷雾干燥法或自然晾干法或冷冻法将上述液体产品固体化，在逆向接触喷雾干燥法中，热空气流量为300m3/h~550m3/h，热空气进口温度为100℃~105℃，在自然晾干法中，将上述水处理用香蕉皮高分子混凝剂液体产品自然晾干、粉碎，在冷冻法中，冷冻温度控制为-40℃~-10℃，制成土褐色或土黄色的粉末状固形产品。
本发明具有如下优点：
1、本发明以香蕉皮和水为主要原料，以工业级氢氧化钠及工业级次氯酸钠为辅助原料，其中氢氧化钠的加入量较低，降低了制备成本。
2、本发明的水处理用香蕉皮高分子混凝剂的制备技术采用“低温水提法”，并通过加入少量的氢氧化钠进行进一步的碱提碱聚反应，生产过程为常压，反应釜温度要求为30℃~50℃，能耗低，生产过程无二次污染，生产设备和工艺过程简单、经济、实用，很好实现。
3、本发明的水处理用香蕉皮高分子混凝剂中氢氧化钠的加入量较低，出水的pH值在中性或弱碱性范围内，不需要额外加酸以降低出水的pH值，降低了水处理成本。
4、本发明中加入的次氯酸钠对水处理用香蕉皮高分子混凝剂具有延长储存时间及提高除污染效果的双重作用。
5、本发明中加入的卡松对水处理用香蕉皮高分子混凝剂具有防腐作用，较好地延长了储存时间。
6、本发明的水处理用香蕉皮高分子混凝剂可应用于饮用水、城市污水、工业废水等领域。