申请日2016.01.29
公开(公告)日2016.04.20
IPC分类号C02F1/52; C02F103/30
摘要
本发明涉及一种印染废水无机复合絮凝剂的制备方法和复合絮凝剂，该方法包括将硅酸钠溶液滴加入酸溶液中，搅拌反应后静置陈化得聚硅酸溶液;向所述聚硅酸溶液中依次加入一种三价金属盐、一种二价金属盐和四硼酸钠溶液，调节pH后依次进行搅拌反应和静置得印染废水无机复合絮凝剂。本发明制备的絮凝剂稳定性好，储存时间长，絮凝剂效果好,絮体厚且密实，絮凝剂对印染污水的处理效率高，能够显著降低废水的COD值以及色度，对环境无害，制备方法成本低、操作简单、易于工业化生产。
权利要求书
1.一种印染废水无机复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，该方法包括将硅酸钠溶液滴加入酸溶液中，搅拌反应后静置陈化得聚硅酸溶液;
向所述聚硅酸溶液中依次加入一种三价金属盐、一种二价金属盐和四硼酸钠溶液，调节pH后依次进行搅拌反应和静置得印染废水无机复合絮凝剂。
2.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，所述硅酸钠溶液的浓度为0.4-0.5mol/L。
3.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，所述酸溶液为硫酸或盐酸溶液，所述酸溶液的氢离子浓度为0.1-3mol/L。
4.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，滴加硅酸钠溶液直至混合溶液的pH为3-5。
5.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，硅酸钠溶液滴加入酸溶液后，搅拌反应的温度为15-30摄氏度，反应时间为1-2小时，静置陈化时间为1-2小时。
6.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，所述三价金属盐为硫酸铝或氯化铝，所述二价金属盐为硫酸亚铁、硫酸镁、氯化亚铁或氯化镁。
7.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，所述三价金属盐溶液浓度为0.1-1.0mol/L，所述二价金属盐溶液浓度为0.1-1.0mol/L，硅酸钠、三价金属盐和二价金属盐的质量比为1：(0.1-0.3)：(0.1-0.3)。
8.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，加入所述四硼酸钠 溶液后调节pH为2-4。
9.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，按照硼硅摩尔比为(1-2):5加入四硼酸钠溶液，搅拌反应的时间为1-2小时，静置的时间为20-30小时。
10.权利要求1-9中任意一种方法制备的印染废水无机复合絮凝剂。
说明书
一种印染废水无机复合絮凝剂的制备方法和复合絮凝剂
技术领域
本发明涉及一种废水处理絮凝剂的制备方法，具体涉及一种印染废水无机复合絮凝剂的制备方法和复合絮凝剂。
背景技术
从加工麻、棉、混纺及其化学纤维等产品的印染厂所排出的废水称为印染废水。印染行业的用水量很大，加工1吨纺织品的用水量为100～200吨，其中80～90%的水成为印染废水。印染废水具有有机污染物含量高、色度高、水量大、水质变化大、碱性大等特点，其被列为较难处理的工业废水。印染废水中主要含有染料、无机盐、浆料、助剂、纤维杂质、酸碱、油剂等成分。据统计，仅2010年一年，中国的染料产量就高达75.6万吨，其产量占世界产量的60%，居世界第一位。染料行业属于高能耗、高污染产业。据估算，每生产1t染料，需排放废水744立方米，在生产和使用的过程中约10%～20%染料随废水流失。按2010年我国染料生产总量计算，仅2010年一年就有7.56～15.12万吨染料随废水流失到水体环境，对水体造成了严重的污染。生产染料的基本原料有苯系、蒽醌、萘系、苯胺及联苯胺类化合物，由于在生产过程中多与金属和盐类等物质鳌合，使染料废水成为含盐、金属离子、卤化物、微酸或微碱、硫等，为高化学需氧量(ChemicalOxygenDemand，COD)、高色度、具有“三致”毒性的难 降解有机废水。大量的染料废水进入我国水体环境，使染料废水成为威胁我国水体环境的重要因素之一。
传统的印染工艺分为八步，首先进行退浆，退浆后的织物进行煮练，随后进行漂白、丝光后开始染色，染色后进行整理，最后干燥后即为成品。印染废水主要包括：预处理阶段(如丝光、烧毛、退浆、煮练、漂白)排放的丝光、烧毛、退浆、煮练、漂白废水;染色阶段排放的染色废水;印花阶段排放的印花废水和皂洗废水;整理阶段排放的整理废水等。牛仔布印染废水作为难处理的工业废水，己严重污染了水体环境，而其碱性大、色度高、有机污染物含量高、水质变化大的特点，传统工艺很难有效的处理使其能够达标排放，印染废水急需一种高效的处理工艺。
近年来，印染废水的处理越来越受到国内外学者的关注，纵观国内外印染废水处理现状，印染废水的主要处理方法可概括为三种方法，即：化学法、物理化学法和生物法。化学法是通过使用化学药剂或者采用其他化学手段对废水进行处理的方法。染料废水的化学处理法有混凝法、化学氧化法、光化学催化氧化法、电化学法等。物理化学法是利用物理化学的过程来处理去除废水中污染物质的一种方法。在印染废水处理中常用的物理化学法有膜分离技术、吸附法、高能物理法、超声波气振技术。微生物法是通过微生物的生物作用来去除印染废水中的污染物质的一种方法。
中国专利CN103183451A公开了一种利用复合生物酶的印染废水处理方法，其包括如下工艺步骤：1)，将印染废水泵入调节池内， 并在调节池内停留10.5小时;2)，将污水送入初沉池内，并加入FeSO4和液碱，并在初沉池内停留7.25小时;3)，将污水送入厌氧池内，并加入厌氧酶和辅酶，并在厌氧池内停留14.9小时;4)，将污水送入中沉池内，并在中沉池内停留16.56小时;5)，将污水送入曝气池内，并加入好氧酶和辅酶，并通入空气进行曝气，在曝气池内停留37.4小时;6)，将污水送入终沉池，经终沉池进行泥水分离后出水外排。
中国专利CN103708593A公开了一种印染污水处理剂及其制备方法;所述印染污水处理剂包括以下重量份的原料：硫酸亚铁2～10份、硫酸镁20～30份、聚丙烯酰胺0.5～2份、硝酸铁10～20份、硝酸镍1～5份、聚合氯化铝40～60份、改性硅藻土10～20份、海泡石粉8～22份、交联累托石10～20份、壳聚糖-石墨烯复合材料5～10份、石墨烯纳米层/MnO2复合物1～3份;本发明的印染污水处理剂的生产方法简便，投资小，见效快，无二次污染。
常规的污水处理方法对印染污水的处理效果一般，不能有效的处理掉印染污水中的有害物质。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种印染废水无机复合絮凝剂的制备方法和复合絮凝剂，用该方法制备的絮凝剂对环境无害，制备方法成本低、操作简单、易于工业化生产。
本发明所采用的技术方案为：
一种印染废水无机复合絮凝剂的制备方法，该方法包括将硅酸钠溶液滴加入酸溶液中，搅拌反应后静置陈化得聚硅酸溶液;向所述聚 硅酸溶液中依次加入一种三价金属盐、一种二价金属盐和四硼酸钠溶液，调节pH后依次进行搅拌反应和静置得印染废水无机复合絮凝剂。
优选地，所述硅酸钠溶液的浓度为0.4-0.5mol/L，所述硅酸钠溶液的滴加速度为1-3滴/秒。
优选地，所述酸溶液为硫酸或盐酸溶液，所述酸溶液的氢离子浓度为0.1-3mol/L。
优选地，滴加硅酸钠溶液直至混合溶液的pH为3-5。
优选地，硅酸钠溶液滴加入酸溶液后，搅拌反应的温度为15-30摄氏度，反应时间为1-2小时，静置陈化时间为1-2小时。
优选地，所述三价金属盐为硫酸铝或氯化铝，所述二价金属盐为硫酸亚铁、硫酸镁、氯化亚铁或氯化镁。
优选地，所述三价金属盐溶液浓度为0.1-1.0mol/L，所述二价金属盐溶液浓度为0.1-1.0mol/L，硅酸钠、三价金属盐和二价金属盐的质量比为1：(0.1-0.3)：(0.1-0.3)。
优选地，加入所述四硼酸钠溶液后调节pH为2-4。
优选地，按照硼硅摩尔比为(1-2):5加入四硼酸钠溶液，搅拌反应的时间为1-2小时，静置的时间为20-30小时。
本发明中任意一种方法制备的印染废水无机复合絮凝剂。
本发明的有益效果为：
本发明制备的絮凝剂稳定性好,储存时间长,絮凝剂效果好,絮体厚且密实,絮凝剂对印染污水的处理效率高，能够显著降低废水的COD值以及色度。
另外，所制备的絮凝剂对环境无害;制备方法成本低、操作简单、易于工业化生产。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明提供一种印染废水无机复合絮凝剂的制备方法，该方法包括将硅酸钠溶液滴加入酸溶液中，搅拌反应后静置陈化得聚硅酸溶液;向所述聚硅酸溶液中依次加入一种三价金属盐、一种二价金属盐和四硼酸钠溶液，调节pH后依次进行搅拌反应和静置得印染废水无机复合絮凝剂。
化学絮凝法就是向废水中投入一定量的化学药剂,使絮凝剂粒子与废水中的胶粒和悬浮物通过碰撞、电中和、吸附等作用形成絮状物,絮体慢慢沉降于底部,达到净水的目的。絮凝法因为其成本低、可处理量大、操作管理方便、对疏水性染料脱色率高被广泛用于工业废水处理,可以有效的去除高分子物质、胶状物、重金属物以及导致水体富营养的物质。由于印染废水中的多种复杂物质多以胶体状态存在,有利于使用絮凝法使它沉降,所以絮凝法是水处理的一种重要的预处理方法。
根据本发明，所述硅酸钠溶液的浓度可以为0.4-0.5mol/L，所述 硅酸钠溶液的滴加速度可以为1-3滴/秒。
根据本发明，所述酸溶液可以为硫酸或盐酸溶液，所述酸溶液的氢离子浓度可以为0.1-3mol/L。
根据本发明，可以滴加硅酸钠溶液直至混合溶液的pH为3-5。
根据本发明，硅酸钠溶液滴加入酸溶液后，搅拌反应的温度可以为15-30摄氏度，反应时间可以为1-2小时，静置陈化时间可以为1-2小时。
根据本发明，所述三价金属盐可以为硫酸铝或氯化铝，所述二价金属盐可以为硫酸亚铁、硫酸镁、氯化亚铁或氯化镁。
根据本发明，所述三价金属盐溶液浓度可以为0.1-1.0mol/L，所述二价金属盐溶液浓度可以为0.1-1.0mol/L，硅酸钠、三价金属盐和二价金属盐的质量比为1：(0.1-0.3)：(0.1-0.3)。
传统无机高分子絮凝剂主要以聚硅酸、聚铝盐、聚铁盐为主。后来又发展为聚硅酸和金属盐复合使用。使用比较广泛的传统絮凝剂为聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铁(PFC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合硫酸铁(PFS)。
根据本发明，加入所述四硼酸钠溶液后可以调节pH为2-4。
根据本发明，可以按照硼硅摩尔比为(1-2):5加入四硼酸钠溶液，搅拌反应的时间可以为1-2小时，静置的时间可以为20-30小时。
本发明中任意一种方法制备的印染废水无机复合絮凝剂。
下面将通过实施例来进一步说明本发明，但是本发明并不因此而受到任何限制。
本发明实施例中废水色度去除率的测定首先使用UV-4802紫外可见分光光度计测量吸光度,在H-酸最大吸收波长367nm下,先用蒸馆水校准仪器,放入待测水样,测其吸光度,并用公式：色度去除率=(A-A0)/A0*100%计算其色度去除率,A0为絮凝剂处理前废水的吸光度，A为絮凝剂处理后废水的吸光度。
本发明实施例中废水COD去除率通过重铬酸钾法滴定法测定。
实施例1
将0.4mol/L的硅酸钠溶液滴加入氢离子浓度为0.1mol/L的硫酸溶液中，滴加硅酸钠溶液直至混合溶液的pH为3，15摄氏度下搅拌反应1小时，静置陈化1小时得聚硅酸溶液;向所述聚硅酸溶液中依次加入0.1mol/L的硫酸铝溶液、0.1mol/L的硫酸亚铁溶液，硅酸钠、三价金属盐和二价金属盐的质量比为1：0.1：0.3，按照硼硅摩尔比为1:5加入四硼酸钠溶液，调节混合溶液的pH为2，搅拌反应1小时后静置20小时得印染废水无机复合絮凝剂XN-1。
实施例2
将0.5mol/L的硅酸钠溶液滴加入氢离子浓度为3mol/L的盐酸溶液中，滴加硅酸钠溶液直至混合溶液的pH为5，30摄氏度下搅拌反应2小时，静置陈化2小时得聚硅酸溶液;向所述聚硅酸溶液中依次加入1.0mol/L的氯化铝溶液、1.0mol/L硫酸镁溶液，硅酸钠、三价金属盐和二价金属盐的质量比为1：0.2：0.1，按照硼硅摩尔比为2:5加 入四硼酸钠溶液，调节混合溶液的pH为4，搅拌反应2小时后静置30小时得印染废水无机复合絮凝剂XN-2。
实施例3
将0.45mol/L的硅酸钠溶液滴加入氢离子浓度为1.5mol/L的硫酸或盐酸溶液中，滴加硅酸钠溶液直至混合溶液的pH为4，25摄氏度下搅拌反应1.5小时，静置陈化1.5小时得聚硅酸溶液;向所述聚硅酸溶液中依次加入0.5mol/L的硫酸铝溶液、0.5mol/L的氯化亚铁溶液，硅酸钠、三价金属盐和二价金属盐的质量比为1：0.3：0.2，按照硼硅摩尔比为1.5:5加入四硼酸钠溶液，调节混合溶液的pH为3，搅拌反应1.5小时后静置24小时得印染废水无机复合絮凝剂XN-3。
实施例4
将0.45mol/L的硅酸钠溶液滴加入氢离子浓度为2mol/L的盐酸溶液中，滴加硅酸钠溶液直至混合溶液的pH为4，25摄氏度下搅拌反应2小时，静置陈化1小时得聚硅酸溶液;向所述聚硅酸溶液中依次加入1.0mol/L硫酸铝溶液、1.0mol/L氯化镁溶液，硅酸钠、三价金属盐和二价金属盐的质量比为1：0.3：0.2，按照硼硅摩尔比为2:5加入四硼酸钠溶液，调节混合溶液的pH为3，搅拌反应2小时后静置24小时得印染废水无机复合絮凝剂XN-4。
应用实施例1：
取某印染厂未处理的印染废水lOOmL置于烧杯中,在磁力搅拌下拌下,加入10g制备好的絮凝剂XN-1,保持搅拌速度200r/min下搅拌3min,使絮凝剂能快速分散在废水中,保持50r/min搅拌30min,,使颗粒间的碰撞和絮凝作用得以发挥,之后静置30min,取l-2cm处清液,测定废水处理后的色度去除率、COD去除率见表1。
应用实施例2-4：
应用实施例2、应用实施例3、应用实施例4和应用实施例1的条件相同，唯一不同之处在于，所采用的絮凝剂分别为XN-2、XN-3、XN-4，废水处理后的色度去除率、COD去除率见表1。
由表1可知，本发明制备的絮凝剂稳定性好,储存时间长,絮凝剂效果好,絮体厚且密实,絮凝剂对印染污水的处理效率高，能够显著降低废水的COD值以及色度。由实施例1-3可知，本发明方法所制备的絮凝剂对环境无害，且制备方法成本低、操作简单、易于工业化生产。
表1：印染污水处理指标
指标XN-1XN-2XN-3XN-4色度去除率90%85%88%92%COD去除率85%82%81%79%