申请日2017.08.23
公开(公告)日2017.12.05
IPC分类号C02F1/52; C01F7/56
摘要
本发明公开了一种用于减缓二次纤维造纸废水超滤处理膜污染的改性聚合氯化铝的制备方法。该方法包括如下步骤：(1)将氯化铝和氯化钙溶于去离子水中，加热搅拌下进行反应后，取上层溶液进行熟化，得到液态聚合氯化铝;(2)将硅酸钠溶于去离子水后，调节pH值，得到聚硅酸溶液;(3)往液态聚合氯化铝中加入聚硅酸溶液，熟化，烘干，得到用于减缓二次纤维造纸废水超滤处理膜污染的改性聚合氯化铝。本发明方法制备的改性聚合氯化铝用于减缓二次纤维造纸废水超滤处理膜污染，在有效地降低了膜污染的同时，还明显降低出水浊度，提高了出水质量，并且维持膜通量从而提高膜分离效率，延长膜设备的使用寿命，提高膜设备处理效率。
权利要求书
1.一种用于减缓二次纤维造纸废水超滤处理膜污染的改性聚合氯化铝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将氯化铝和氯化钙溶于去离子水中，加热搅拌下进行反应;反应结束后，取上层溶液进行熟化，得到液态聚合氯化铝;
(2)将硅酸钠溶于去离子水后，调节pH值，得到聚硅酸溶液;
(3)往液态聚合氯化铝中加入聚硅酸溶液，室温下进行熟化，熟化后烘干，得到用于减缓二次纤维造纸废水超滤处理膜污染的改性聚合氯化铝。
2.根据权利要求1所述的一种用于减缓二次纤维造纸废水超滤处理膜污染的改性聚合氯化铝的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氯化铝与氯化钙的量按摩尔比1:0.7~1.2添加。
3.根据权利要求1所述的一种用于减缓二次纤维造纸废水超滤处理膜污染的改性聚合氯化铝的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氯化铝与去离子水的固液比为10~20：100~150 g/mL。
4.根据权利要求1所述的一种用于减缓二次纤维造纸废水超滤处理膜污染的改性聚合氯化铝的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述反应是在80~85℃反应40~45min。
5.根据权利要求1所述的一种用于减缓二次纤维造纸废水超滤处理膜污染的改性聚合氯化铝的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述熟化是在55~65℃下搅拌4~5h。
6.根据权利要求1所述的一种用于减缓二次纤维造纸废水超滤处理膜污染的改性聚合氯化铝的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述调节pH值是调节pH值至5~6。
7.根据权利要求1所述的一种用于减缓二次纤维造纸废水超滤处理膜污染的改性聚合氯化铝的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述硅酸钠与去离子水的固液比为5~6：50~75g/mL。
8.根据权利要求1所述的一种用于减缓二次纤维造纸废水超滤处理膜污染的改性聚合氯化铝的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述液体聚合氯化铝与聚硅酸溶液的量按摩尔比Al/Si=0.7~1添加。
9.根据权利要求1所述的一种用于减缓二次纤维造纸废水超滤处理膜污染的改性聚合氯化铝的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述熟化是在室温下搅拌1~1.5 h。
说明书
一种用于减缓二次纤维造纸废水 超滤处理膜污染的改性聚合氯化铝的制备方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种用于减缓二次纤维造纸废水超滤处理膜污染的改性聚合氯化铝的制备方法。
背景技术
我国自20世纪90年代以来，二次纤维占造纸用浆的比例逐年提高，与初级纤维相比，利用二次纤维既能节约资源又能保护环境，具有更高的经济效益和社会效益。由于废纸中含有成分复杂的杂质，加上制浆造纸过程中需添加各种化学药剂，致使二次纤维造纸废水成分复杂，难以处理。二次纤维废水主要有三种污染物：主要来自废水中的木质素和半纤维素的COD，主要由细小纤维、无机填料形成的TSS和油墨、染料等形成的色度。因此，对于如何处理大量产生的二次纤维废水已成为目前制浆造纸工业亟待解决的难题之一。
根据国家对废水严格的排放要求，目前大都采用三级处理工艺。一级处理采用物理或化学的方法去除水中悬浮的微粒或胶体;二级处理采用厌氧或好氧的生物方法进行处理;三级处理再用物理或化学的方法进行深度处理，包括有Fenton法、仿酶催化缩合处理法、生态法和膜分离，其中膜分离技术由于具有优良的截留性能、操作简便等优点已成为当今最具吸引力的水处理技术之一。但是膜分离技术直接应用于二级处理出水，会在膜表面或者膜孔内发生无机物的沉积、有机分子的吸附、颗粒物的沉积和微生物的黏附及生长，从而造成引起严重的膜污染，造成膜通量的衰减，这大大制约了膜分离技术的发展。为了减缓膜污染，保持其通量，延长膜使用寿命，引入预处理十分有必要。
预处理是指在原料液中加入一种或几种物质，是原料液的性质或溶质发生变化或进行过滤、沉淀等前处理措施。预处理技术应该能够有效地改善进水的质量，从而达到保护超滤膜的目的。目前主要的预处理方法包括离心、预过滤、杀菌、吸附、氧化和混凝等，其中混凝作为预处理能有效的减缓膜污染的产生。改性聚合氯化铝具有优良的电中和以及吸附架桥能力，能将细小的絮体颗粒如细小微生物、胶体等通过架桥连接形成更大的絮团，防止细小颗粒堵塞膜孔，能有效地减缓细小颗粒引起的膜污染，提高膜处理效率，提高出水质量。
将应用改性聚合氯化铝的混凝工艺作为二次纤维造纸废水的膜前预处理工艺，能有效地阻止膜通量的下降，减缓了膜污染从而大大延长了超滤膜设备的使用寿命，并且提高了二次纤维造纸废水的出水质量。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种用于减缓二次纤维造纸废水超滤处理膜污染的改性聚合氯化铝的制备方法，制备的改性聚合氯化铝用于减缓二次纤维造纸废水超滤处理过程中的膜污染并维持膜通量，延长膜设备的使用寿命，提高膜设备处理效率。
本发明的目的通过如下技术方案实现。
一种用于减缓二次纤维造纸废水超滤处理膜污染的改性聚合氯化铝的制备方法，包括如下步骤：
(1)将氯化铝和氯化钙溶于去离子水中，加热搅拌下进行反应;反应结束后，取上层溶液进行熟化，得到液态聚合氯化铝;
(2)将硅酸钠溶于去离子水后，调节pH值，得到聚硅酸溶液;
(3)往液态聚合氯化铝中加入聚硅酸溶液，室温下进行熟化，熟化后烘干，得到用于减缓二次纤维造纸废水超滤处理膜污染的改性聚合氯化铝(PAC)。
进一步地，步骤(1)中，所述氯化铝与氯化钙的量按摩尔比1:0.7～1.2添加。
进一步地，步骤(1)中，采用的氯化铝包括市售的分析纯结晶氯化铝。
进一步地，步骤(1)中，所述氯化铝与去离子水的固液比为10～20：100～150g/mL。
进一步地，步骤(1)中，所述反应是在80～85℃反应40～45min。
进一步地，步骤(1)中，所述熟化是在55～65℃下搅拌4～5h。
进一步地，步骤(2)中，所述调节pH值是调节pH值至5～6，调节pH值达到5～6后出现淡蓝色，停止聚合，即得到聚硅酸溶液。
进一步地，步骤(2)中，所述硅酸钠与去离子水的固液比为5～6：50～75g/mL。
进一步地，步骤(3)中，所述液体聚合氯化铝与聚硅酸溶液的量按摩尔比Al/Si=0.7～1添加，优选为0.7～0.9。
进一步地，步骤(3)中，所述熟化是在室温下搅拌1～1.5h。
本发明方法制备的改性聚合氯化铝适用于各种制浆造纸废水的膜处理，尤其适用于制浆造纸废水为生物处理后的二次纤维造纸废水，并且尤其适用于膜处理为超滤膜处理的膜处理过程，且与阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)协同使用的效果更佳。
与现有技术相比，本发明有如下优点和有益效果：
本发明方法制备的改性聚合氯化铝用于减缓二次纤维造纸废水超滤处理膜污染，在有效地降低了膜污染的同时，还明显降低出水浊度，提高了出水质量，并且维持膜通量从而提高膜分离效率，减缓了超滤膜污染从而延长膜设备的使用寿命，提高膜设备处理效率。