申请日2014.08.29
公开(公告)日2016.02.03
IPC分类号C02F9/04
摘要
本发明公开了一种应用脱色剂处理印染污水的方法，将水放入水解槽，加入四氯化硅，四氯化硅与水的重量比为20：1，再加入纳米二氧化钛固载催化片，得到硅酸和盐酸的混合液;在容器中加入生石灰和水，生石灰和水的重量比为1：12,得到石灰乳液备用;先将硅酸和盐酸的混合液注入盛装有印染污水的脱色池内搅拌均匀，控制PH值为6-7，再向已成弱酸性的印染污水中加入石灰乳液，搅拌均匀，控制PH值为7-9，控制反应时间为0.5-1小时，即可对印染污水进行有效脱色。本发明水合硅酸钙在生成时产生的硅氧基、硅醇基和水合硅酸钙的多孔特性能有效降解印染污水的色度，处理过程无污染物生成，整个反应在常态下进行，节能环保。
权利要求书
1.一种应用脱色剂处理印染污水的方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：
A、将水放入水解槽，加入四氯化硅，四氯化硅与水的重量比为20：1，四氯化硅和水进行水解反应;
B、在步骤A中盛装四氯化硅和水的水解槽中加入纳米二氧化钛固载催化片进行催化反应，得到硅酸和盐酸的混合液备用;
C、在容器中加入生石灰和水，生石灰和水的重量比为1：12,得到石灰乳液备用;
D、先将步骤B制得的硅酸和盐酸的混合液注入盛装有印染污水的脱色池内搅拌均匀，控制pH值为6-7，使印染污水由碱性转化为弱酸性;
E、再向步骤D已成弱酸性的印染污水中加入步骤C制得的石灰乳液，搅拌均匀，控制pH值为7-9，控制反应时间为0.5-1小时，即可对印染污水进行有效脱色。
2.根据权利要求1所述一种应用脱色剂处理印染污水的方法，其特征在于：所述步骤B中的纳米二氧化钛固载催化片从下到上依次由陶瓷本体、釉面层和纳米二氧化钛膜面层构成，釉面层附着在陶瓷本体表面上，纳米二氧化钛膜面层烧固在釉面层上。
3.根据权利要求1所述一种应用脱色剂处理印染污水的方法，其特征在于：所述步骤B中每吨四氯化硅溶液中加入5-8平方米的二氧化钛固载催化片。
4.根据权利要求1所述一种应用脱色剂处理印染污水的方法，其特征在于：所述步骤B中加入纳米二氧化钛固载催化片进行催化反应的反应时间为2-3小时。
说明书
一种应用脱色剂处理印染污水的方法
技术领域
本发明涉及到污水处理技术领域，尤其涉及一种应用脱色剂处理印染污水的方法。
背景技术
印染污水是加工棉、麻、化学纤维及其混纺产品为主的印染厂排出的废水。印染污水水量较大，每印染加工1吨纺织品耗水100-200吨，其中80-90%成为废水。纺织印染污水具有水量大、有机污染物含量高、碱性大、水质变化大等特点，属难处理的工业污水之一，印染污水中含有染料、浆料、助剂、油剂、酸碱、纤维杂质、砂类物质、无机盐等。
印染污水主要分为：煮炼废水、退浆废水、漂白废水、丝光废水、染色废水、整理工序废水和碱减量废水。其中，煮炼废水，水量大，污染物浓度高，主要含有纤维素、果酸、蜡质、油脂、碱、表面活性剂、含氮化合物等，废水碱性很强，水温高，呈褐色;退浆废水，水量较小，污染物浓度高，主要含有浆料及其分解物、纤维屑、酸、淀粉碱和酶类污染物，浊度大，废水呈碱性，pH值为12左右;漂白废水，水量大，污染较轻，主要含有残余的漂白剂、少量醋酸、草酸、硫代硫酸钠等;丝光废水，含碱量高，NaOH含量在3%-5%，多数印染厂通过蒸发浓缩回收NaOH，所以丝光废水一般很少排出，经过工艺多次重复使用最终排出的废水仍呈强碱性;染色废水，水质多变，有时含有使用各种染料时的有毒物质，如硫化碱、吐酒石、苯胺、硫酸铜、酚等，当采用硫化、还原染料时，其碱性PH可达10以上;整理工序废水，主要含有纤维屑、树脂、甲醛、油剂和浆料，水量少;碱减量废水，是涤纶仿真丝碱减量工序产生的，主要含涤纶水解物对苯二甲酸、乙二醇等，其中对苯二甲酸含量高达75%，碱减量废水不仅pH值高，而且有机物浓度高，高分子有机物及部分染料很难被生物降解，此种废水属高浓度难降解有机废水。
用于印染污水处理的主要方法有物化法、生化法、化学法。现有技术用得较多的是化学法，而化学法当中的混凝法应用更为广泛，混凝法是向废水中投加化学药剂,使印染污水中大部分非水溶性的染料颗粒和胶体有机物互相凝聚成大的颗粒,然后再通过自然沉淀,气浮等方式去除。由于混凝过程中絮凝开的矾花有较强的吸附能力,因此也有一部分水溶性有机物可以被吸附去除。印染污水通过混凝处理后有80%以上的悬浮性有机污染物被去除,同时色度的去除率也可达到50-95%。
公开号为CN101759264A，公开日为2010年06月30日的中国专利文献公开了一种印染废水絮凝脱色剂的制备方法，包括以下步骤：1)将15-30重量份甲醛加入反应釜，再加入双氰胺20-40重量份、氯化铵10-25重量份，加热到50-60℃反应1-2小时，升温至70-80℃继续反应2-4小时;2)降温至50-60℃，加入尿素0-5重量份，反应1-2小时，得A组分;3)取工业废铝泥(含6-10重量份Al2O3)和盐酸(相当于质量浓度为31%的工业盐酸10-20重量份)混合，加热至70-80℃反应2-4小时，冷却后熟化12-24小时，得到B组分。该专利文献公开的印染废水絮凝脱色剂在处理印染废水时，脱色效果不理想，而且会产生副产物，造成二次污染，不利于环保。该专利文献基于传统的絮凝原理，生产工艺复杂成本较高。
公开号为CN103466779A，公开日为2013年12月25日的中国专利文献公开了一种污水脱色方法，是采用化学氧化法对污水脱色的方法，其特征在于：经生物技术处理过的污水用泵输送入一号脱色池中，同时一号脱色池加入适量脱色剂A，一号脱色池池中的污水用泵输送入二号脱色池中，同时二号脱色池加入适量脱色剂B;二号脱色池中的污水用泵输送入废水澄清池中，同时澄清池中加入絮凝剂，静置1-2h，排出清水，清水的色度小于50。
该专利文献公开的污水脱色方法，同样基于传统的絮凝原理，先要对污水进行生物技术处理，再分别用不同的脱色剂对污水进行处理，最后使用絮凝剂使污水脱色，整个工艺方法相当复杂，反应条件苛刻，且印染污水色度降解较差。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种利用多晶硅生产的有毒副产物四氯化硅生产脱色剂，用于处理难降解印染污水的方法，本发明通过在印染污水中加入经催化处理的硅酸和盐酸的混合水溶液酸化印染污水，然后再加入石灰乳液，水合硅酸钙在印染污水中生成，水合硅酸钙在生成时产生的硅氧基、硅醇基和水合硅酸钙的多孔特性能有效降解印染污水的色度，反应时间短，沉降速度快，出水符合排放标准，整个处理过程无污染物生成，整个反应在常态下进行，节能环保。
本发明采用的技术方案为：
一种应用脱色剂处理印染污水的方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：
A、将水放入水解槽，加入四氯化硅，四氯化硅与水的重量比为20：1，四氯化硅和水进行水解反应;
B、在步骤A中盛装四氯化硅和水的水解槽中加入纳米二氧化钛固载催化片进行催化反应，得到硅酸和盐酸的混合液备用;
C、在容器中加入生石灰和水，生石灰和水的重量比为1：12,得到石灰乳液备用;
D、先将步骤B制得的硅酸和盐酸的混合液注入盛装有印染污水的脱色池内搅拌均匀，控制PH值为6-7，使印染污水由碱性转化为弱酸性;
E、再向步骤D已成弱酸性的印染污水中加入步骤C制得的石灰乳液，搅拌均匀，控制PH值为7-9，控制反应时间为0.5-1小时，即可对印染污水进行有效脱色。
所述步骤B中的纳米二氧化钛固载催化片从下到上依次由陶瓷本体、釉面层和纳米二氧化钛膜面层构成，釉面层附着在陶瓷本体表面上，纳米二氧化钛膜面层烧固在釉面层上。
所述步骤B中每吨四氯化硅溶液中加入5-8平方米的二氧化钛固载催化片。
所述步骤B中加入纳米二氧化钛固载催化片进行催化反应的反应时间为2-3小时。
本发明所述二氧化钛是一种白色固体或粉末状的两性氧化物，可由金红石用酸分解提取或由四氯化钛分解得到，二氧化钛性质稳定。
本发明所述纳米二氧化钛固载催化片通过下述方法制得：a、清洁陶瓷本体表面的釉面层;b、按重量计将1份Ti02、0.02份NaHC03、3份H2O和0.05份CuS04.5H20称量放入容器内充分搅拌制得膜液;c、将配制的膜液均匀涂覆于已清洁去污的陶瓷釉面层上形成纳米二氧化钛膜面层;d、将已形成纳米二氧化钛膜面层的陶瓷送入窑内烧固膜面，烧制温度为600-900℃，烧制时间为20-40分钟;e、出窑冷却即得纳米二氧化钛固载催化片。
本发明的有益效果主要表现在以下几个方面：
一、将水放入水解槽，按重量比20：1缓慢加入四氯化硅，四氯化硅和水进行水解反应，其化学反应方程式为SiCl4+4H2O=H4SiO4+4HCl;在步骤A中盛装四氯化硅和水的水解槽中加入纳米二氧化钛固载催化片进行催化反应，得到硅酸和盐酸的混合液备用;经纳米二氧化钛固载催化片催化后的硅酸，其化学活性大幅提高;在容器中加入生石灰和水，生石灰和水的重量比为1：12,得到石灰乳液备用，其化学反应方程式为CaO+2H20=Ca(OH)2;先将步骤B制得的硅酸和盐酸的混合液注入盛装有印染污水的脱色池内搅拌均匀，控制PH值为6-7，使印染污水由碱性转化为弱酸性;能够稀释浓度，改变高碱度高浓度下形成的聚合结构，还有一定脱色和絮凝效果;再向步骤D已成弱酸性的印染污水中加入步骤C制得的石灰乳液，搅拌均匀，控制PH值为7-9，控制反应时间为0.5-1小时，水合硅酸钙在印染污水中生成，利用水合硅酸钙在生成时产生的硅氧基、硅醇基和水合硅酸钙的多孔特性能有效降解吸附印染污水的色度，反应时间短，沉降速度快，出水符合排放标准，整个处理过程无污染物生成，整个反应在常态下进行，节能环保。
二、步骤B中的纳米二氧化钛固载催化片从下到上依次由陶瓷本体、釉面层和纳米二氧化钛膜面层构成，釉面层附着在陶瓷本体表面上，纳米二氧化钛膜面层烧固在釉面层上，通过将二氧化钛固载后能够防止催化反应中催化剂的团聚，也能防止其随四氯化硅反应生成的液体流失，便于反复使用，提高催化效果。
三、步骤B中每吨四氯化硅溶液中加入5-8平方米的二氧化钛固载催化片是四氯化硅与水按重量比20：1水解反应的最佳使用量，催化效果最佳，能够最大化增强硅酸的化学活性。
四、步骤B中加入纳米二氧化钛固载催化片进行催化反应的反应时间为2-3小时，是提高硅酸化学活性的最佳时间，便于硅酸与氢氧化钙充分反应生成水合硅酸钙，从而利用其多孔特性有效降解印染污水的色度。
本发明处理印染污水的原理如下：
通过采用非常成熟的水解四氯化硅工艺，得到硅酸和盐酸的混合溶液，再用纳米二氧化钛固载催化片对混合溶液进行催化处理，催化的目的是提高硅酸的活性。这个步骤完成以后再用氢氧化钙在常态下进行中和反应，反应时溶液中的盐酸(强酸)优先和氢氧化钙反应生成氯化钙，在氯化钙存在的环境中硅酸才能顺利地与氢氧化钙反应生成水合硅酸钙。硅酸是弱酸，酸性比碳酸还弱，氢氧化钙虽然是强碱，但在水中的溶解度很低0.165g/100g，还具有负的温度系数，在常态下是不能进行反应的。西门子公司在推出西门子法多晶硅生产技术时，对四氯化硅的处理就是采用的水解工艺，得到硅酸和盐酸的混合溶液后也是用氢氧化钙进行中和反应，也有氯化钙生成，但硅酸和氢氧化钙反应的生成物是无定形二氧化硅和硅酸渣，无利用价值，处理方法是压滤填埋，消除污染。本发明在印染污水中加入经催化处理的硅酸和盐酸的混合水溶液酸化印染污水，可以稀释浓度，改变高碱度高浓度下形成的聚合结构，还有一定脱色和絮凝效果，然后在搅拌条件下加入石灰乳液，在印染污水中生成水合硅酸钙，水合硅酸钙在生成时产生的硅氧基、硅醇基和水合硅酸钙的多孔特性能有效降解印染污水的色度，反应时间短，沉降速度快，处理排放的水色度<80，符合排放标准，整个处理过程无污染物生成，整个反应在常态下进行，节能环保。