申请日2018.04.08
公开(公告)日2018.08.24
IPC分类号C02F1/56; C02F1/50; C02F103/10
摘要
本发明属于污水处理加工技术领域，具体地说是一种矿山污水聚凝剂及其制备方法。该絮凝剂各组成成分及其重量份数比为：20~30份丁基黄药、50~60份三聚氰胺、25~35份硫酸亚铁、20~25份膨润土、10~15份辛烯基琥珀酸铝淀粉、12~18份聚乙烯吡咯烷酮、10~16份衣康酸共聚物、8~10份杀菌剂、100~150份去离子水。本发明的矿山污水制备方法为先对三聚氰胺进行改性，再与其他原料进行混合制备得到本发明的产品。该絮凝剂无毒无害，絮凝沉降时间短，处理效果好，稳定性高，不会造成二次污染。
权利要求书
1.一种矿山污水絮凝剂，其特征是，该絮凝剂各组成成分及其重量份数比为：20~30份丁基黄药、50~60份三聚氰胺、25~35份硫酸亚铁、20~25份膨润土、10~15份辛烯基琥珀酸铝淀粉、12~18份聚乙烯吡咯烷酮、10~16份衣康酸共聚物、8~10份杀菌剂、100~150份去离子水;
所述的杀菌剂为BK杀菌剂、BIT杀菌剂按照1:1的比例额混合而成。
2.一种制备如权利要求1所述的矿山污水絮凝剂的方法，其特征是，制备方法步骤包括：
步骤1)改性三聚氰胺的制备：将50~60份三聚氰胺分成3份重量份数为18~20份的三聚氰胺;然后将5~6份甲醛和20~30份乙二醇加入到三口烧瓶中，用三乙醇胺调节pH至8，边搅拌边升温至60~65℃，然后先加入18~20份三聚氰胺，升温至75~80℃，反应35~40min,再加入18~20份三聚氰胺，继续进行反应，反应60~70min，再加入18~20份三聚氰胺，恒温反应至水数为3.0时，加入10%己内酰胺，反应8~10min，降温至60~65℃，缓慢加入5%H2O2，并持续用三乙醇胺调节pH值至8;待H2O2反应完全(即反应液中无气泡产生)时，停止反应，降温至40℃，向反应液中加入45~50份聚合氯化铝，进行搅拌反应，然后熟化干燥后即得改性三聚氰胺;
步骤2)混合反应：取20~30份丁基黄药、改性三聚氰胺、25~35份硫酸亚铁、20~25份膨润土、10~15份辛烯基琥珀酸铝淀粉、12~18份聚乙烯吡咯烷酮、10~16份衣康酸共聚物加入到100~150份去离子水中，混合搅拌均匀，搅拌速度为200~300r/min，进行喷雾干燥后加入杀菌剂混合均匀即得矿山污水絮凝剂。
说明书
一种矿山污水絮凝剂及其制备方法
技术领域
本发明属于污水处理加工技术领域，具体地说是一种矿山污水聚凝剂及其制备方法。
背景技术
随着社会经济的发展，人们对于矿产资源的开采日益增加。由于对矿山资源不合理的开发，导致对矿山周围生态环境造成一定程度的破坏，矿山污水是其中的主要污染源之一。矿山污水是在矿山开采过程中产生的各种废水，有矿井内的天然溶滤水、选矿废水、选矿废渣溢流水及矿渣堆积场的浸出水等。矿山废水中主要的污染成分包括有机污染物、油类污染物、酸碱污染物、氰化物、重金属污染物和可溶性盐类等。矿山污水具有排放量大、含泥多、浊度高、成分复杂和水质不稳定等特点，它不能直接循环利用，若排入河流、湖泊中，将导致水体水质改变，杀死或抑制微生物生长，妨碍水体自净，污水含有的重金属离子还会毒害土壤，导致植物死亡。在矿山开采过程中，矿山废水的污染治理是必须要考虑的问题。
目前对矿山污水处理方法有中和法、混凝沉降法、微生物法、人工湿地法等。(1)中和法。中和法是向酸性废水中投入碱中和剂，利用酸碱中和反应改变废水的pH值，并使重金属与氢氧根离子发生反应生成难溶的重金属氢氧化物，从而达到去除的作用。中和法处理工艺简单，操作方便，但是易结垢、沉淀污泥量大、易造成二次污染。(2)絮凝沉降法。絮凝沉降法是向废水中投入絮凝剂来破坏胶体的稳定性，聚凝成大颗粒沉降从而把污水中的金属离子等污染物去除。(3)生物法。生物法是通过生物有机体或其代谢产物与金属离子之间相互作用来达到净化的目的。微生物法处理污水适应性强、成本低、无二次污染。(4)人工湿地法是人工模拟生态系统，利用生态的方法实现对污水的净化。人工湿地投资少，处理效果好，费用低，但是占地面积大，受环境因素影响较大。
在水处理技术中絮凝剂是最常用的一种方法。絮凝剂主要是带有正(负)电性的基团和水中带有负(正)电性的难于分离的一些粒子或者颗粒相互靠近，降低其电势，使其处于不稳定状态，并利用其聚合性质使得这些颗粒集中，并通过物理或者化学方法分离出来，从而达到排放的要求。
中国专利201210192293.9公开了一种污水处理用的絮凝剂。该絮凝剂原料成分包括：淀粉、聚丙烯酰胺、次氯酸钠、羧甲基纤维素钠、硅酸钠、过硫酸钾、亚硫酸钠和水。然后原料经过复合而成产品。该发明制得的该絮凝剂具有绿色环保、成本低，并且投加量少，絮凝速度快，污泥少;使用方便、安全等优点。
中国专利201410348354.5公开了一种化工污水的一级物化强化处理混凝剂，该絮凝剂由如下重量的原料组成：硫酸铁10-18kg、聚合硅酸铝8-12kg、木质素磺酸钠4-9kg、碳纳米管3-7kg、纳米氧化锌5-8kg、活性炭纤维3-6kg、聚乙烯醇2-5kg、有机蒙脱土2-5kg、酚醛树脂3-8kg、菜籽油1-4kg、瓦斯炭黑1.5-3kg、蜂胶0.5-2kg、硬脂酸钙2-5kg、铁粉8-12kg。该发明利用碳纳米管、纳米氧化锌、活性炭纤维以及其他多种物化试剂联合处理化工污水。
中国专利201610462430.4公开了一种污水絮凝剂及其制备方法，该污水絮凝剂由下述重量份的原料制得：硅酸钠1～5份、氯化镁1～5份、乙醇5～10份、聚丙烯酰胺1～5份、四氯化钛1～5份、硅藻土0.1～0.5份、硫酸铝1～5份、水10～20份、盐酸0.1～0.5份。该污水絮凝剂的制备方法，步骤如下：1)将硅酸钠与氯化镁按照比例混合，然后加入乙醇搅拌均匀;2)将聚丙烯酰胺、四氯化钛、硅藻土和硫酸铝混合粉碎成粉末状，再加水混合均匀;3)将步骤1)和步骤2)获得的产物混合，同时不断加入盐酸搅拌均匀即可。该发明的絮凝剂配比科学，制备简单，使用方便，能够有效去除水中的有机污染物和悬浮物，从而提升水处理能力，提高处理水的质量。
现有技术中用于污水处理的絮凝剂对污水具有一定的净化效果，但是会存在处理效果一般，使用量大，沉淀速度慢，产生二次污染等问题，甚至会对环境造成污染和对人体健康造成危害。
发明内容
本发明提供了一种矿山污水絮凝剂及其制备方法，该絮凝剂无毒无害，絮凝沉降时间短，处理效果好，稳定性高，不会造成二次污染。
本发明的方案是通过这样实现的：一种矿山污水絮凝剂，该絮凝剂各组成成分及其重量份数比为：20~30份丁基黄药、50~60份改性三聚氰胺、25~35份硫酸亚铁、20~25份膨润土、10~15份辛烯基琥珀酸铝淀粉、12~18份聚乙烯吡咯烷酮、10~16份衣康酸共聚物、8~10份杀菌剂、100~150份去离子水。
作为本发明的进一步限定，所述的杀菌剂为BK杀菌剂、BIT杀菌剂按照1:1的比例额混合而成。
一种制备矿山污水絮凝剂的方法，制备方法步骤包括：
步骤1)改性三聚氰胺的制备：将50~60份三聚氰胺分成3份重量份数为18~20份的三聚氰胺;然后将5~6份甲醛和20~30份乙二醇加入到三口烧瓶中，用三乙醇胺调节pH至8，边搅拌边升温至60~65℃，然后先加入18~20份三聚氰胺，升温至75~80℃，反应35~40min,再加入18~20份三聚氰胺，继续进行反应，反应60~70min，再加入18~20份三聚氰胺，恒温反应至水数为3.0时，加入10%己内酰胺，反应8~10min，降温至60~65℃，缓慢加入5%H2O2，并持续用三乙醇胺调节pH值至8;待H2O2反应完全(即反应液中无气泡产生)时，停止反应，降温至40℃，向反应液中加入45~50份聚合氯化铝，进行搅拌反应，然后熟化干燥后即得改性三聚氰胺;
步骤2)混合反应：取20~30份丁基黄药、50~60份改性三聚氰胺、25~35份硫酸亚铁、20~25份膨润土、10~15份辛烯基琥珀酸铝淀粉、12~18份聚乙烯吡咯烷酮、10~16份衣康酸共聚物加入到100~150份去离子水中，混合搅拌均匀，搅拌速度为200~300r/min，进行喷雾干燥后加入杀菌剂混合均匀即得矿山污水絮凝剂。
本发明实现的技术原理是：
丁基黄药含有非极性基和极性基团，絮凝剂中加入丁基黄药能够捕捉污水中的Cu2+、Zn2+、Ni2+等阳离子并趋向成键而生成难溶的丁基黄原酸盐，从而去除污水中的重金属离子，丁基黄药可以在常温和很宽pH范围内使用，使用范围广，使用条件宽。
对三聚氰胺进行改性增强三聚氰胺的絮凝作用。首先对三聚氰胺进行改性制备三聚氰胺甲醛树脂，三聚氰胺和甲醛的反应是可逆反应，分开三次加入三聚氰胺，能够使三聚氰胺与反应体系中的游离甲醛反应，从而促进反应向正反向移动，进而获得较低的游离甲醛含量的三聚氰胺甲醛树脂，减少甲醛对环境的危害。此外分开加入三聚氰胺能够减缓反应的进行，有利用三聚氰胺甲醛树脂的储存稳定性。随后再将聚合氯化铝对三聚氰胺甲醛树脂进行改性，聚合氯化铝能够起到高度电中和及桥联作用，与三聚氰胺甲醛树脂相互作用，增强絮凝剂去除微有毒物质和重金属离子的效果，减少絮凝剂用量，同时还能够增强絮凝剂稳定性。聚合氯化铝改性三聚氰胺树脂还能够改善聚合氯化铝在水中稳定性差，投药量高，产生絮体较小等缺点以及三聚氰胺甲醛树脂储存期短，水溶性差等问题。
硫酸亚铁在水中能够形成胶状物质，能够吸附污水中的杂质悬浮物，具有良好的絮凝效果，还具有很好的脱色能力，去除重金属离子、去油、除磷、杀菌等功能，使污水达到更好的净化效果。
膨润土无毒、无味、具有较大的比表面积，有较强的阳离子交换能力;对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力，可以增强絮凝剂对污染物的吸附作用，减少絮凝剂用量。
辛烯基琥珀酸铝淀粉和聚乙烯吡咯烷酮的加入对絮凝剂在水中形成的胶体有保护作用，同时能够增强絮凝剂在水中的相溶性，提高絮凝剂的絮凝沉淀作用。
衣康酸共聚物共聚物具有高效的除臭作用，能够氨、胺类碱性恶臭物及硫化氢等酸性恶臭物反应，减少污水的恶臭味，起到更好的净化污水效果，同时衣康酸聚合物具有良好的生物降解能力，有利于环境保护。
BK杀菌剂具有快速杀菌的作用，可快速杀死污水中的细菌，减缓细菌繁殖的速度，减少矿山污水恶臭味。BIT杀菌剂是一种广谱、高效、低毒、水溶性好的杀菌剂，该杀菌剂能够有效抑制矿山污水中的真菌、霉菌、细菌和藻类等微生物作用，促进配方兼容性强。BK杀菌剂和BIT杀菌剂复合使用，能够起到对矿山污水快速杀菌和长效抑菌的效果，对污水的净化起到很大的作用。
本发明具备以下良好效果：
1.本发明的絮凝剂能够在很宽的pH范围内使用，不需要调节温度和溶氧量，能够对矿山污水达到很好的净化效果，投加量少。
2.本发明的絮凝剂在矿山污水净化的同时时能够起到杀菌、除臭、脱色的作用，絮凝剂可生物降解或回收利用，不会造成二次污染。
3.本发明制备得到的矿山污水絮凝剂COD为20.9~23.5mg/L，COD去除率≥98%，BOD为5.8~7.1mg/L，BOD去除率≥98%，重金属离子含量为0.87~1.09%，重金属离子去除率≥98%，悬浮物含量为2.6~3.2mg/L，粪便大肠菌群数为30~36MPN/L，该絮凝剂各项性能好，能够有效去除矿山污水中的有害物质，实用性强。