申请日2015.11.12
公开(公告)日2016.02.10
IPC分类号C02F1/52
摘要
本发明公开了一种高效污水处理絮凝剂，其原料按重量份包括：木质素100～110份，丙醛70～80份，三乙烯四胺25～30份，羟甲基磺酸钠32～35份，正丙醇600～620份，2,3-环氧丙基三甲基氯化铵10～12份，聚合硫酸铝铁23～26份，聚磷氯化铁25～28份，氯化铝4～8份，聚苯乙烯磺酸钠22～26份。本发明还公开了上述高效污水处理絮凝剂的制备方法。本发明所得絮凝剂絮凝性能好，除重金属效果好，而且能阻止结垢。
权利要求书
1.一种高效污水处理絮凝剂，其特征在于，其原料按重量份包括：木质素 100～110份，丙醛70～80份，三乙烯四胺25～30份，羟甲基磺酸钠32～35 份，正丙醇600～620份，2,3-环氧丙基三甲基氯化铵10～12份，聚合硫酸铝铁23～26份，聚磷氯化铁25～28份，氯化铝4～8份，聚苯乙烯磺酸钠22～ 26份。
2.根据权利要求1所述高效污水处理絮凝剂，其特征在于，木质素、三乙烯四胺和羟甲基磺酸钠的重量比为102～106：26～28：33～34。
3.根据权利要求1或2所述高效污水处理絮凝剂，其特征在于，木质素和 2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的重量比为102～106：10.5～11。
4.根据权利要求1-3任一项所述高效污水处理絮凝剂，其特征在于，木质素、聚合硫酸铝铁、聚磷氯化铁、氯化铝、聚苯乙烯磺酸钠的重量比为102～ 106：24～25：26～27：5～6：23～25。
5.一种如权利要求1-4任一项所述高效污水处理絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将木质素和水混合后，调节pH至10，再加入丙醛进行搅拌，接着加入三乙烯四胺，升温，保温得到第一物料;
S2、向第一物料中加入羟甲基磺酸钠进行磺化反应，过滤，干燥得到第二物料;
S3、向第二物料中加入正丙醇中混合均匀，升温，保温，再加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，调节pH至10，接着进行超声处理，洗涤，干燥得到第三物料;
S4、将第三物料、聚合硫酸铝铁、聚磷氯化铁、氯化铝、聚苯乙烯磺酸钠混合得到高效污水处理絮凝剂。
6.根据权利要求5所述高效污水处理絮凝剂的制备方法，其特征在于，S1 中，搅拌的时间为1.5～2.5h，搅拌的速度为150～180rpm。
7.根据权利要求5或6所述高效污水处理絮凝剂的制备方法，其特征在于， S1中，升温至95～98℃，保温2.5～2.8h。
8.根据权利要求5-7任一项所述高效污水处理絮凝剂的制备方法，其特征在于，S2中，磺化反应的温度为97～100℃，保温2.2～2.5h。
9.根据权利要求5-8任一项所述高效污水处理絮凝剂的制备方法，其特征在于，S3中，升温至50～53℃，保温1.5～1.8h。
10.根据权利要求5-9任一项所述高效污水处理絮凝剂的制备方法，其特征在于，S3中，超声处理的时间为12～16min，超声处理的频率为55～58kHz，超声处理的功率为350～450w。
说明书
一种高效污水处理絮凝剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种高效污水处理絮凝剂及其制备方法。
背景技术
工业废水中常含有铜、镍、铅等重金属离子或其络离子。这类重金属离子或其络离子在自然环境下性质稳定，可在生物体内累积，具有慢性毒性，若不能够妥善处理，会对农业渔业等产生严重影响，并危害人体健康，重金属污染是我国水环境面临的严峻问题之一。
目前，污水处理厂采用的处理工业废水的絮凝剂絮凝和沉淀的时间都比较长，并且生产工艺复杂、产品的成本高，并且对于生物抑制剂、有机污染物、氮、磷等物质的去除效果较好，而对于污水中的重金属污染物的去除效果较差，而且易造成结垢。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高效污水处理絮凝剂及其制备方法，所得絮凝剂絮凝性能好，除重金属效果好，而且能阻止结垢。
本发明提出的一种高效污水处理絮凝剂，其原料按重量份包括：木质素 100～110份，丙醛70～80份，三乙烯四胺25～30份，羟甲基磺酸钠32～35份，正丙醇600～620份，2,3-环氧丙基三甲基氯化铵10～12份，聚合硫酸铝铁23～ 26份，聚磷氯化铁25～28份，氯化铝4～8份，聚苯乙烯磺酸钠22～26份。
优选地，木质素、三乙烯四胺和羟甲基磺酸钠的重量比为102～106：26～ 28：33～34。
优选地，木质素和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的重量比为102～106：10.5～ 11。
优选地，木质素、聚合硫酸铝铁、聚磷氯化铁、氯化铝、聚苯乙烯磺酸钠的重量比为102～106：24～25：26～27：5～6：23～25。
本发明还提出的上述高效污水处理絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、将木质素和水混合后，调节pH至10，再加入丙醛进行搅拌，接着加入三乙烯四胺，升温，保温得到第一物料;
S2、向第一物料中加入羟甲基磺酸钠进行磺化反应，过滤，干燥得到第二物料;
S3、向第二物料中加入正丙醇中混合均匀，升温，保温，再加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，调节pH至10，接着进行超声处理，洗涤，干燥得到第三物料;
S4、将第三物料、聚合硫酸铝铁、聚磷氯化铁、氯化铝、聚苯乙烯磺酸钠混合得到高效污水处理絮凝剂。
优选地，S1中，搅拌的时间为1.5～2.5h，搅拌的速度为150～180rpm。
优选地，S1中，升温至95～98℃，保温2.5～2.8h。
优选地，S2中，磺化反应的温度为97～100℃，保温2.2～2.5h。
优选地，S3中，升温至50～53℃，保温1.5～1.8h。
优选地，S3中，超声处理的时间为12～16min，超声处理的频率为55～58kHz，超声处理的功率为350～450w。
本发明利用木质素分子上的酚羟基及其α碳原子具有较强的反应活性，可与醛类、三乙烯四胺发生Mannich反应生成木质素胺，将具有螯合金属离子功能的三乙烯四胺接枝到木质素的长链上，从而进一步提高重金属去除的能力;然后进行磺甲基化提高了木质素胺的表面活性;接着以2,3-环氧丙基三甲基氯化铵为醚化剂进行醚化改性，在磺甲基化木质素表面引入羧基、羟基以及NR4+，提高了阳离子的交换能力，在增加支链长度的同时，其相对分子质量也随之增大，增强吸附架桥能力，絮凝效果随之增强，而由于羧基的增加，重金属离子能与其更好地发生螯合作用，取代其羧基上的质子形成水不溶性化合物，从而沉淀下来，而随着pH值的升高，木质素表面的负电位也随之增加，有利于与金属阳离子配位和螯合;再进行超声处理使活性官能团含量增加，进一步提高本发明的表面活性，而且醚化改性后的木质素同时具有疏水基团和亲水基团，其中亲水基团具有较强的吸附作用，能够吸附在水中的水垢颗粒表面上，疏水基团则朝外排列，把水垢表面颗粒表面包裹起来，朝外的疏水基团带相同电荷，静电斥力作用会使颗粒相互分散于水溶液中，这样就可以减少水垢沉积，从而达到阻垢的目的。
由于无机高分子絮凝剂聚合硫酸铝铁、聚磷氯化铁、氯化铝通过水解释放出Al3+、Fe3+的络合基团进一步增强了絮凝剂表面正电荷，可同时发挥电性中和与吸附架桥作用，使第三物料与聚合硫酸铝铁、聚磷氯化铁、氯化铝配合使用，显著地提升了醚化木质素对重金属的去除效率，同时无机高分子絮凝剂的加入也弥补了本发明对溶液pH值耐受性差的特点，拓宽了本发明在实际运用中的pH 值适用范围，而第三物料和聚苯乙烯磺酸钠配合作为高分子絮凝剂，进一步加强本发明的絮凝性能，同时第三物料和聚苯乙烯磺酸钠也可对Al3+、Fe3+的残留起到了很好的抑制作用，远低于单一使用无机高分子絮凝剂时所导致金属离子的残留。