申请日2004.02.15
公开(公告)日2006.01.11
IPC分类号C02F1/54; C02F1/50; C02F1/28; C02F1/32; C02F1/72
摘要
本发明涉及多功能污水处理剂的制备及其应用，它简单、安全，产品集强力杀菌、絮凝、氧化和脱色于一身，可以有效的杀死污水中的细菌，污水处理效果好，使用范围更广，浓度更高。相比较而言，本发明所使用的污水处理剂不仅对一般的污水效果很好，同时对高浓度的污水处理效果也非常理想。所用设备简单，占地面积小，处理过程中不需要高温高压;反应产物主要是水和二氧化碳，对环境造成二次污染极小。
权利要求书
1、一种水处理剂的制备方法，步骤依次如下：
a、把十六烷基三甲基溴化铵和氢氧化钠溶解在去离子水中，三者的摩尔配比为1.69∶250∶ 2780;
b、向a步骤溶液中按料液质量比为1∶100～500加入含有锰、钙、铁、硅中的一种或几种盐;
c、在反应釜中于70～110℃晶化3～7天，过滤后在温度不低于70℃烘干2～12小时;
d、将干燥物于500-600℃空气气氛中煅烧6～10小时即得到水处理剂，其比表面积500～1000m2/g 之间，孔容在0.4～0.8cm3/g之间，平均孔径在2.2～3.3nm之间。
2、如权利要求1所述水处理剂的制备方法，其特征在于：所述的盐包括含有锰、钙、铁、硅 中的一种或几种可溶性盐，或是含有锰、钙、铁、硅的氧化物或氢氧化物。
3、如权利要求1所述水处理剂的制备方法，其特征在于：所述水处理剂用于处理CODcr范围 在300～30000mg/l的污水。
4、如权利要求1所述水处理剂的制备方法，其特征在于：所述水处理剂在紫外光照射下可作 为光催化剂使用。
说明书
水处理剂的制备及其应用
技术领域：本发明涉及多功能污水处理剂的制备及其应用，尤其用于高浓度难处理污 水的处理，其处理效果更为明显。
背景技术：由于工业的发展和人口的膨胀，环境污染越来越严重，其中水污染是一个 特别突出的方面。各种污水构成了对生态系统的严重污染，使地表水急剧恶化，同时地下 水也受到很大地影响，从而威胁着动植物的生命和人类的安全。当前，我国每年的工业污 水和城市污水排放量高达400亿立方米以上。大量的污水排放到我国的各大水系中，使我 国80%以上的河流、湖泊收到污染，水体污染已经成为我国面临的严重问题之一。而工业 污水是目前造成水体污染的主要来源和环境保护的主要防治对象。工业污水由于受各方面 的影响因素多，所含的污染物质成分极为复杂。因此，工业污水，特别是成分复杂的高浓 度，难生物降解的污水处理一直是环境保护中最大的难题之一。
对于高浓度的有机废水的处理是现在水污染控制工程研究的热点和难点。但是现有的 污水处理方法都不能够很好的应用在高浓度有机废水上。特别是大多数工矿企业对污水的 排放方式都是采用混排的方式，这样使得对污水的处理更加困难。现在常用的污水处理方 法有生物化学法、化学法和物理法或把这三种方法联合使用。现有的生物化学法由于存在 处理时间长，需要曝气，同时产生不完全氧化的气态有机化学物(如甲烷)，所以导致生物 化学法的设备投资大、占地广、运行成本高和处理污水对大气污染严重等缺点;现有的化 学法则主要是通过单一的絮凝或氧化来处理污水，由于主要是针对某一类污水进行处理从 而导致使用范围窄，;物理法则主要是针对非均相污水进行处理或者易产生物理吸附的污染 物进行处理，然后在通过高温处理或焚烧方式处理，因此物理法容易造成二次污染。
经检索，在水处理剂的技术领域已经有如下的一些专利：CN96115916.2，名为“工业 污水处理剂及其应用方法”主要是针对造纸污水的处理，且需要和净水剂配合使用，其使 用范围太窄;CN99118670.2，名为“一种工业污水处理剂的制备方法”主要是通过絮凝作 用，当污水中的CODcr>2000mg/l时，需与氧化剂配合使用才能够达到排放标准，难用于高 浓度污水的处理当中。CN01133383.9，名为“污水处理剂”是采用一般方法混合配制而成 的污水处理剂，通过絮凝来达到处理污水的效果，但是对于一些难与处理剂形成沉淀的物 质来说，该方法不适用;CN01111525.4，名为“多功能污水处理剂的制作工艺和应用方法” 制备的污水处理剂主要是针对含铁离子的污水，通过氧化絮凝作用来达到处理污水的目的， 但对于污水中不含铁离子时则该方法不适用。
发明内容：本发明提供一种水处理剂的制备方法，它简单、安全，产品集强力杀菌、 絮凝、氧化和脱色于一身，可以有效的杀死污水中的细菌，污水处理效果好。
本发明提出的水处理剂，制备步骤依次如下：
a、把十六烷基三甲基溴化铵和氢氧化钠溶解在去离子水中，三者的摩尔配比为1.69∶ 250∶2780;b、向a步骤溶液中按料液质量比为1∶100～500加入含有锰、钙、铁、硅中的 一种或几种盐;c、在反应釜中于70～110℃晶化3～7天，过滤后在温度不低于70℃烘干 2～12小时;d、将干燥物于500-600℃空气气氛中煅烧6～10小时即得到水处理剂，其比表 面积500～1000m2/g之间，孔容在0.4～0.8cm3/g之间，平均孔径在2.2～3.3nm之间。
所述的盐包括含有锰、钙、铁、硅中的一种或几种可溶性盐，或是含有锰、钙、铁、 硅的氧化物或氢氧化物。
本发明所述水处理剂用于处理CODcr范围在300～30000mg/l的污水，可以采用上述任 一配制的水处理剂对污水进行处理，也可以把以上几种水处理剂配合使用。
本发明不需要考虑污水中的离子情况，水处理剂在絮凝的同时通过氧化作用来达到处 理污水的目的，同时还可以达到杀菌和脱色作用。
本发明采用现在正处于研究热点的介孔材料的合成与应用，把介孔材料的应用与污水 处理结合起来，其结果显示出介孔材料应用于污水处理效果很好。有广阔的应用前景。
本发明除了把水处理剂应用于一般的的污水处理外，还可在紫外光的照射下还可作为 光催化剂使用，通过光催化氧化高浓度废水，处理效果很明显。对有机物先通过絮凝和化 学吸附的方式吸附在水处理剂表面，然后再在紫外光的照射下彻底分解成CO2和H2O，污 水处理后可达到国家一级排放标准。而现有的光催化氧化只能处理低浓度废水，或对污水 进行深度处理。湿式催化氧化法处理高浓度有机废水，见CN1084496A，虽然可对生化法 难处理的高浓度废水进行处理，但是存在着使用成本高，需要在较高的温度和压强下进行; 而本发明则是在常温常压下进行。有研究者通过沉淀—吸附的方法处理高浓度废水，其处 理结果显示CODcr>200mg/l，这是不符合环保排放标准的，而本发明所使用的水处理剂处 理后的CODcr<100mg/l。应用RSB污水处理技术处理高浓度有机废水主要是针对养殖和食 品进攻行业的高浓度废水，而对于其他行业的废水适用性不强，同时工艺流程也较复杂; 利用序批式反应器(Sequencing batch reactor，简称SBR)来处理生活污水和工业污水，虽 然其效率比传统的活性污泥法好，但是存在处理污水时间长，不适合处理大量的污水;利 用臭氧处理污水虽然其具有氧化能力强、反应速度快、不产生污泥和无二次污染等优点， 但是制备臭氧的条件苛刻，同时在低空下臭氧对人体有害;利用仿生膜生物反应器处理高 浓度废水是最近研究的热点，但是污泥能够承受的进水CODcr不高，高浓度的污水需稀释 后才可以进入反应器中。
本发明的优点和积极效果：
本发明所用的污水处理剂使用范围更广，浓度更高。相比较而言，本发明所使用的污 水处理剂不仅对一般的污水效果很好，同时对高浓度的污水处理效果也非常理想。
本发明所用设备简单，占地面积小，处理过程中不需要高温高压;反应产物主要是水 和二氧化碳，对环境造成二次污染极小，具有良好的经济效益和社会效益。
具体实施方式：
实施例1.
3.0g十六烷基三甲基溴化铵和0.5g氢氧化钠溶解于33g去离子水中，在强烈搅拌过程中 加入0.25g硫酸锰。在反应釜中于80℃晶化5天，过滤，洗涤，在70℃烘10小时;将干 燥物于500℃-600℃空气气氛中煅烧6小时即得到含锰水处理剂。
实施例2.
6.0g十六烷基三甲基溴化铵和1g氢氧化钠溶解于40g去离子水中，在强烈搅拌过程中 先加入1g硫酸锰，随后加入0.25g氯化钙。在反应釜中于70℃晶化7天，过滤，洗涤，在 75℃烘8小时;将干燥物于500℃-600℃空气气氛中煅烧7小时即得到钙改性的含锰水处 理剂。
实施例3.
6.0g十六烷基三甲基溴化铵和1g氢氧化钠溶解于40g去离子水中，在强烈搅拌过程中 先加入1g正硅酸乙酯，然后加入0.25g硫酸锰。在反应釜中于100℃晶化4天，过滤，洗 涤，在80℃烘4小时;将干燥物于500℃-600℃空气气氛中煅烧8小时即得到硅改性的含 锰水处理剂。
实施例4.
6.0g十六烷基三甲基溴化铵和1g氢氧化钠溶解于40g去离子水中，在强烈搅拌过程中 先加入1g正硅酸乙酯，然后加入0.25g氯化钙。在反应釜中于90℃晶化5天，过滤，洗涤， 在90℃烘3小时;将干燥物于500℃-600℃空气气氛中煅烧9小时即得到硅改性的含钙水 处理剂。
实施例5.
3.0g十六烷基三甲基溴化铵和0.5g氢氧化钠溶解于33g去离子水中，在强烈搅拌过程中 加入0.30g硝酸铁。在反应釜中于100℃晶化4天，过滤，洗涤，在90℃烘2小时;将干 燥物于500℃-600℃空气气氛中煅烧10小时即得到含铁水处理剂。
实施例6.
6.0g十六烷基三甲基溴化铵和1g氢氧化钠溶解于40g去离子水中，在强烈搅拌过程中 先加入1g正硅酸乙酯，然后加入0.30g硝酸铁。在反应釜中于100℃晶化5天，过滤，洗 涤，在100℃烘2小时;将干燥物于500℃-600℃空气气氛中煅烧8小时即得到硅改性的含 铁水处理剂。
应用实例1.取某焦化厂CODcr高于20000mg/l、氨氮高于3000mg/l的高浓度有机废 水1000ml，在微酸条件下加入含0.5g锰水处理剂，强烈搅拌并同时用10瓦的紫外灯照射 0.5小时，滤去水处理剂;然后再加入0.5g含钙水处理剂，强烈搅拌并同时用10瓦的紫外 灯照射0.5小时，滤去水处理剂。采用CODcr法测定其COD、钠氏试剂法测定其氨氮，结 果如下：CODcr<100mg/l，氨氮<5mg/l，无色。
应用实例2.将1中过滤得到的水处理剂于500℃-600℃下在空气气氛中煅烧2-3小时 即得到再生的污水处理剂。按以上步骤处理同浓度的污水。然后采用CODcr法测定其COD， 钠氏试剂法测定其氨氮，结果如下：CODcr<100mg/l，氨氮<5mg/l，无色。
应用实例3.取某厂经生化法处理后的污水(CODcr>400mg/l，氨氮>100mg/l，颜色为 黑色)1000ml，直接加入含0.5g锰水处理剂，强烈搅拌并同时用10瓦的紫外灯照射0.5小时， 滤去水处理剂;然后再加入0.5g含钙水处理剂，强烈搅拌并同时用10瓦的紫外灯照射0.5 小时，滤去水处理剂。采用CODcr法测定其COD，钠氏试剂法测定其氨氮，结果如下： CODcr<100mg/l，氨氮<5mg/l，无色。
应用实例4.将3中过滤得到的水处理剂于500℃-600℃下在空气气氛中煅烧2-3小时 即得到再生的污水处理剂。按以上步骤处理同浓度的污水。然后采用CODcr法测定其COD， 钠氏试剂法测定其氨氮，结果如下：CODcr<100mg/l，氨氮<5mg/l，无色。
应用实例5.取某焦化厂COD高于20000氨氮高于3000的高浓度有机废水1000ml， 在微酸条件下加入0.5g含铁水处理剂，强烈搅拌并同时用10瓦的紫外灯照射0.5小时，滤 去水处理剂;然后再加入0.5g含钙水处理剂，强烈搅拌并同时用10瓦的紫外灯照射0.5小 时，滤去水处理剂。采用CODcr法测定其COD，钠氏试剂法测定其氨氮，结果如下： CODcr<100mg/l，氨氮<5mg/l，无色。
应用实例6.将5中过滤得到的水处理剂于500～600℃下在空气气氛中煅烧2-3小时即 得到再生的污水处理剂。按以上步骤处理同浓度的污水。然后采用CODcr法测定其COD， 钠氏试剂法测定其氨氮，结果如下：CODcr<100mg/l，氨氮<5mg/l，无色。