申请日2017.11.30
公开(公告)日2018.04.13
IPC分类号C02F5/10; C02F101/20
摘要
本发明公开了一种生物复合材料的污水处理剂及其制备方法。该生物复合材料的污水处理剂包括以下重量份的原料：明矾12～15份、交联累托石20～30份、改性蚕沙5～10份，氢氧化钠10～15份，聚乙烯亚胺12～15份，改性磺化木质素10～15份，生物基多孔复合材料1～5份。本发明其加入了两种新的生物碳材料，增强了污水处理剂的吸附重金属及其他污染物的吸附作用，其能有效处理工业污染，处理效果明显，性能稳定，处理后的工业废水符合国家规定的排放标准。
权利要求书
1.生物复合材料的 污水处理剂，其特征在于，其包括以下重量份的原料：明矾20～30份、交联累托石20～30份、聚合三氯化铁10～15份、氢氧化钠10～15份、聚乙烯亚胺10～15份、改性磺化木质素10～15份、生物基多孔复合材料1～5份、改性蚕沙5～10份。
2.根据权利要求1所述的生物复合材料的污水处理剂，其特征在于，所述生物复合材料的污水处理剂包括以下重量份的原料：明矾25～30份、交联累托石25～30份、聚合三氯化铁12～15份、氢氧化钠10～12份、聚乙烯亚胺12～15份、改性磺化木质素10～12份、生物基多孔复合材料3～5份、改性蚕沙5～8份。
3.根据权利要求1所述的生物复合材料的污水处理剂，其特征在于，所述生物复合材料的污水处理剂包括以下重量份的原料：明矾30份、交联累托石25份、聚合三氯化铁15份、氢氧化钠10份、聚乙烯亚胺15份、改性磺化木质素10份、生物基多孔复合材料5份、改性蚕沙5份。
4.根据权利要求1～3任一所述的生物复合材料的污水处理剂，其特征在于：所述生物基多孔复合材料的制备是将羧甲基纤维素钠凝胶与均苯三酸溶液按照溶质质量比为1～3：1搅拌混合均匀，然后倒入插有15°倾斜角度铜片的模具中，然后放入-40～-50℃环境下进行冷冻干燥，即可得到生物基多孔复合材料。
5.根据权利要求4所述的生物复合材料的污水处理剂，其特征在于：所述羧甲基纤维素钠凝胶是将羧甲基纤维素钠与水在搅拌状态下混合，即可得到羧甲基纤维素钠凝胶;均苯三酸溶液是将均苯三酸溶于无水乙醇中超声溶解，即可得到均苯三酸溶液。
6.根据权利要求1～3任一所述的生物复合材料的污水处理剂，其特征在于：所述改性蚕沙是将原蚕沙与ZnCl2溶液按照料液比为1：30混合溶胀后冷冻干燥，再将冻干后蚕沙在N2保护下，在700℃的高温下进行活化扩孔反应1小时，然后再清洗、离心、烘干得到蚕沙基多孔炭材料;再将其与硫酸铜溶液按照料液比为1：60振荡混合，离心烘干，再放入等离子体反应器，通入O2，输入电压20V，改性时间10min进行表面改性，改性后清洗，烘干即可得到改性蚕沙。
7.如权利要求1～6任一所述的生物复合材料的污水处理剂的制备方法，其特征在于，先按照重量份称取原料，然后将明矾、交联累托石、改性磺化木质素、生物基多孔复合材料混合，粉碎，过50～100目，投入容器中，再加入聚乙烯亚胺、聚合三氯化铁搅拌20～30分钟混匀，再加入氢氧化钠搅拌混合20～30分钟，最后加入改性蚕沙，搅拌混合均匀，即可得到生物复合材料的污水处理剂。
8.如权利要求1～6任一所述的生物复合材料的污水处理剂的使用方法，其特征在于，按照每1立方米污水投入0.2～0.3kg生物复合材料的污水处理剂,同时启动污水搅拌器20～30分钟，污水处理剂充分与污水接触之后停止搅拌，让生物复合材料的污水处理剂与污水发生反应，达到污水处理的目的。
说明书
生物复合材料的污水处理剂及其制备方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及污水处理剂及其制备方法。
背景技术
污水处理通常是生产污水和生活污水的处理。生产污水包括工业污水、农业 污水以及医疗污水。这三者中以工业污水的排放量最多。目前，处理工业污水的 方法有物理、化学、生物、综合等多种方法。物理方法即通过物理分离作用回收 污水中的不溶解的悬浮污染物，过滤、离心分离等。这样的物理方法简单，但只 能是做基础处理，处理效果不佳、溶解在水中的污染物得不到处理，效率低。生 物处理法是通过微生物的代谢作用使污水中溶解、胶体和悬浮状态的有机污染物 转化为稳定的无害物。但该方法设备投资大，运行成本高，而且难以去除重金属 离子。化学处理方法是通过投放化学试剂，与污水中的污染物发生中和、絮凝、 氧化还原等反应以达到除去污染物的目的。这种方式处理污水较为彻底，处理后 能够达到排放标准，占地面积相对较小，效果较为明显，因此被普遍采用。化学 方法中的污水处理剂的选择、配制是关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物复合材料的污水处理剂，其加入了两种新的生 物碳材料，增强了污水处理剂的吸附重金属及其他污染物的吸附作用。其能有效 处理工业污染，处理效果明显，性能稳定，处理后的工业废水符合国家规定的排 放标准。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种生物复合材料的污水处理剂，其包括以下重量份的原料：明矾20～30 份、交联累托石20～30份、聚合三氯化铁10～15份、氢氧化钠10～15份、聚 乙烯亚胺10～15份、改性磺化木质素10～15份、生物基多孔复合材料1～5份、 改性蚕沙5～10份。
作为技术方案优选，本发明的生物复合材料的污水处理剂包括以下重量份的 原料：明矾25～30份、交联累托石25～30份、聚合三氯化铁12～15份、氢 氧化钠10～12份、聚乙烯亚胺12～15份、改性磺化木质素10～12份、生物基多 孔复合材料3～5份、改性蚕沙5～8份。
作为技术方案优选，本发明的生物复合材料的污水处理剂包括以下重量份的 原料：明矾30份、交联累托石25份、聚合三氯化铁15份、氢氧化钠10份、 聚乙烯亚胺15份、改性磺化木质素10份、生物基多孔复合材料5份、改性蚕 沙5份。
作为技术方案优选，所述生物基多孔复合材料的制备是将羧甲基纤维素钠凝 胶与均苯三酸溶液按照溶质质量比为1～3：1搅拌混合均匀，然后倒入插有15° 倾斜角度铜片的模具中，然后放入-40～-50℃环境下进行冷冻干燥，即可得到生 物基多孔复合材料。其中羧甲基纤维素钠凝胶是将羧甲基纤维素钠与水在搅拌状 态下混合，即可得到羧甲基纤维素钠凝胶;均苯三酸溶液是将均苯三酸溶于无水 乙醇中超声溶解，即可得到均苯三酸溶液。
作为技术方案优选，所述改性蚕沙的制备是原蚕沙与ZnCl2溶液按照料液比 为1：60混合溶胀后冷冻干燥，再将冻干后蚕沙在N2中，在700℃下进行活化 扩孔反应1小时，然后再清洗、离心以及烘干后得到蚕沙基多孔炭材料;再将其 与硫酸铜溶液按照料液比为1：60振荡混合后离心烘干，再放入等离子体反应器， 通入O2，输入电压20V，改性时间10min进行表面改性，改性后清洗，烘干即 可得到改性蚕沙。
本发明的生物复合材料的污水处理剂的制备方法，先按照重量份称取原料， 然后将明矾、交联累托石、改性磺化木质素、生物基多孔复合材料混合，粉碎， 过50～100目，投入容器中，再加入聚乙烯亚胺、聚合三氯化铁搅拌20～30分钟 混匀，再加入氢氧化钠搅拌混合20～30分钟，最后加入改性蚕沙，搅拌混合均匀， 即可得到生物复合材料的污水处理剂。
本发明的生物复合材料的污水处理剂的使用方法，按照每1立方米污水投入 0.2～0.3kg生物复合材料的污水处理剂,同时启动污水搅拌器20～30分钟，使得生 物复合材料的污水处理剂充分与污水接触之后停止搅拌，让生物复合材料的污水 处理剂与污水发生反应。
本发明的聚合三氯化铁具有良好的絮凝效果，水解速度快，水合作用弱，具 有絮凝能力，容易形成矾花，而且密实，沉降速度快，受水温变化影响小，可以 满足在流动过程中产生剪切力的要求。明矾能与水中的硫化氢，磷酸盐以及碱性 氢氧化物度发生化学反应生成沉淀物，将污水中的硫化物沉淀出来，其形成矾花 又可吸附水中难于降解的物质，是高效廉价的絮凝剂。具有明显的沉淀、脱臭、 除油、杀菌、除磷、降低出水COD及BOD等功效。
明矾溶于水后电离产生了Al3+，Al3+与水电离产生的OH-结合生成了氢氧 化铝，氢氧化铝胶体粒子带有正电荷，与带负电的泥沙胶粒相遇，彼此电荷被中 和，失去了电荷的胶粒，絮凝成团，因而达到沉降、净水的目的。
聚乙烯亚胺具有高附着性和吸附性，其具有极性基团(氨基)和疏水基(乙 烯基)结构，能够与不同的物质相结合。聚乙烯亚胺在水中以聚合阳离子存在， 可以中和和吸附所有阴离子物质，还能螯化重金属离子。
改性蚕沙不仅具有天然三维褶皱结构并含有大量羧基、羟基和氨基基团等， 而且形成高比表面微孔结构，这些微孔结构能吸附生活污水中重金属，而且由于 比表面积的增大，吸附量明显增加，同时其含有羧基、羟基和氨基基团，能与污 水的中极性基团发生作用，加快污水的处理。
生物基多孔复合材料中形成三维网络互通的多级孔结构，而且具有丰富的纳 米孔表面，非常有利于提高对吸附分子的吸附力，同时由于CMC具有大量的羟 基官能团，因此材料对污水中的重金属具有明显的吸附力。
交联累托石利用累托石粘土的阳离子交换性能。其结构稳定，不发生膨胀， 具有较大的比表面积、离子交换容量和微孔孔径而且具有热稳定性好、表面酸性 强等特点，吸附能力大，是一种性能优异的吸附剂。
改性磺化木质素具有酚羟基、醇羟基、羧基、磺酸基等官能团，具有絮凝、 螯合、阻垢等作用;还能够去除水中的悬浮物、微生物、细菌等，改善水质环境。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的生物复合材料的污水处理剂，加入了两种生物质碳材料，改性 蚕沙和生物基多孔复合材料，能明显提高污水中重金属元素的吸附及其他一些极 性污染物的处理。
(2)本发明采用科学的配方将各种污水处理成分搭配起来，保证絮凝剂、吸 附剂、阻垢剂等充分发挥作用，提高对污水的处理效率，使得处理后的污水COD、 BOD明显降低，符合国家要求的排放标准。
(3)本发明的生物复合材料的污水处理剂还能有效地起到缓蚀、阻垢和抑制 藻类生长的技术效果，有效减少系统的结垢与腐蚀，降低生产成本，净化污水的 同时减少污水处理池的清理工序。