申请日2019.07.04
公开(公告)日2019.08.20
IPC分类号C02F1/00; C02F1/28; C02F101/10; C02F101/16; C02F101/20; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种工业废水处理剂及其生产工艺，所述工业废水处理剂其组分和质量百分比为：聚合硫酸铁15%～25%，活性炭20%～30%，海泡石30‑40%，碳酸钠1%‑3%，改性纳晶纤维素10%～15%，余量为聚丙烯酰胺。本发明工业废水处理剂及其生产工艺，椰壳活性炭具有耐磨强度好、空隙发达、吸附性能高、强度高、易再生、经济耐用等优点，使用方便，处理成本低，无毒性、无污染，各成分能够协同作用，可快速去除各种污染物，大大降低废水中的COD、BOD等指标，能够吸附水中的重金属，实现水中重金属的有效脱除，使水体得到高效净化，而且不会产生二次污染，提高了水质、保护了环境，并且生产工艺简单，适合大规模生产应用。
权利要求书
1.一种工业废水处理剂，其特征在于，其组分和质量百分比为：聚合硫酸铁15%～25%，活性炭20%～30%，海泡石30-40%，碳酸钠1%-3%，改性纳晶纤维素10%～15%，余量为聚丙烯酰胺。
2.如权利要求1所述工业废水处理剂，其特征在于，其组分和质量百分比为：聚合硫酸铁18%～22%，活性炭24%～26%，功能化海泡石33-37%，碳酸钠1%-3%，改性纳晶纤维素11%～14%，余量为聚丙烯酰胺。
3.如权利要求1或2所述工业废水处理剂，其特征在于，所述活性炭为椰壳活性炭或杏壳活性炭或桃壳活性炭，粒度为50-500目。
4.如权利要求3所述工业废水处理剂，其特征在于，所述活性炭为椰壳活性炭，粒度为100-200目。
5.如权利要求1或2所述工业废水处理剂，其特征在于，所述聚合硫酸铁的粒度为200-300目。
6.如权利要求2所述工业废水处理剂，其特征在于，所述功能化海泡石由下述方法制备：将海泡石置于0.1-0.5mol/L的磷酸溶液中超声处理2-6h，所述海泡石与磷酸溶液的质量体积比在1：(3-9)g/mL，离心取沉淀在温度为60-80℃烘干15-25h，然后在温度为450-550℃烘焙2-4h，得到酸处理海泡石;将酸处理海泡石、(3-巯丙基)三甲氧基硅烷、乙醇按质量比1：(0.02-0.06)：(3-7)以转速为300-800r/min搅拌15-25min，再加入酸处理海泡石重量5-15倍的质量分数为1-3%硫酸氧钛溶液以转速为300-800r/min搅拌5-15min，然后转移到高压反应釜中在温度为150-190℃下恒温保持36-48h，冷却至室温，离心取沉淀在温度为90-100℃烘干15-25h，得到预处理海泡石;将预处理海泡石加入预处理海泡石重量5-15倍的水中，再加入预处理海泡石重量20-30%的多巴胺，用0.1-0.2mol/L氢氧化钠溶液调节pH至9-10，避光以转速为200-500r/min搅拌25-35h，离心取沉淀在温度为90-100℃烘干15-25h，得到功能化海泡石。
7.如权利要求6所述工业废水处理剂，其特征在于，所述海泡石的粒度为50-200目。
8.如权利要求1或2所述工业废水处理剂，其特征在于，所述改性纳晶纤维为石墨烯改性纳晶纤维素、酒石酸改性羧基化纳晶纤维素中的一种或其混合物。
9.如权利要求1或2所述工业废水处理剂，其特征在于，所述聚丙烯酰胺为阴离子聚丙烯酰胺或非离子聚丙烯酰胺。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述工业废水处理剂的生产工艺，其特征在于，包括下述步骤：按质量百分比称取各原料，混合均匀，即得。
说明书
工业废水处理剂及其生产工艺
技术领域
本发明涉及一种处理剂，具体涉及一种工业废水处理剂及其生产工艺。
背景技术
当前世界面临着严重的淡水短缺问题，而同时各类污水排放量的增加更是加剧了用水紧张的状况。
目前水处理技术的工艺主要有：物理法、化学法、物理化学法、生物法。
(1)物理法，主要包括以下几种：沉淀法、过滤法、气浮法、调节匀和法和离心分离法等。物理法是运用最为普遍的一种处理技术，即利用物理特点进行水处理。具体方法是利用活性炭等物理变化来对水进行处理，还有网吸附固体物质的方法也能达到相同的效果，这都是最早运用起来的技术，相比其他方法更有经验总结，运用起来也更得心应手，它处理速率快，并且有一个很大优点，那就是可以循环利用。
(2)化学法，主要包括以下几种方式：氧化还原法、化学沉淀法、混凝法、消毒法和中和法等。化学法的原理基本上就是利用添加水处理化学试剂的方法来把污水中的离子去除掉，也能达到非常好的效果。但是在实际操作中这样的方式有一个弊端，化学作用中如若分解掉了水中的有毒物质，将会引入其他化学成分，导致水处理效果受到影响，结果不够彻底，有一定化学残留物质，这种方式不是最佳选择。
(3)物理化学法，是一种综合物理法和化学法进行水处理的方式，取长补短，互相综合，运用两种方法的优点达到效果最优化，这样处理后的水质残留物质少，水质更好。主要方法包括萃取法、膜分离法、离子交换法等。
(4)生物法，主要有以下几种方式：活性污泥法、氧化塘法、生物膜法等等。生物法是一种比较经济又实用的水处理方式，通过微生物工程运用来达到水处理效果，充分发挥微生物的自身长处，通过活性污泥中的好氧细菌和其他原生动物作用将有机物分解成二氧化碳和水。这样处理速度快但是对客观环境要求极高，所以也并不是很常用。
水处理剂是一类重要的精细化工产品，在工业污水及生活废水的净化处理中具有重要作用。水处理剂的大规模使用，不仅为人类提供了大量清洁的饮用水和工农业用水，极大缓解了受污水体的环境危害，同时还有效地维护了生态系统的平衡。水处理剂主要可用于脱除水体中的悬浮物、除臭脱色、抑/灭菌、软化水质、抑制水垢形成，及减少原水对设备的损伤等。因此，根据其功能特征，水处理剂可划分为混凝剂/絮凝剂、杀菌剂、阻垢剂、缓蚀剂及吸附剂等。
混凝剂/絮凝剂：混凝/絮凝是一项操作简便、成本低廉、效果明显的水处理技术，有着广泛的应用，也是环境领域研究的热点之一。混凝剂/絮凝剂的选择是最为关键的环节之一，对最终的水处理效果有着至关重要的影响。混凝剂/絮凝剂种类较多，由于水体中大多数无机、有机及微生物悬浮胶体颗粒表面均带有负电荷，因此大多混凝剂/絮凝剂带有较强正电性。混凝剂/絮凝剂根据材质可主要分为两大类：①无机盐混凝剂：主要有铝盐和铁盐等;②有机高分子絮凝剂：主要包括有机合成高分子絮凝剂和天然高分子絮凝剂。其中无机盐混凝剂(如：聚合氯化铝等)以及合成有机高分子絮凝剂(如：聚丙烯酰胺及其衍生物等)是目前水厂应用最为广泛的药剂品种。
杀菌剂，是指对微生物高度敏感、加入到水中能够有效杀死或抑制微生物的化学物质，通常可分为氧化型和非氧化型两大类.常用的氧化型杀菌剂有含氯杀菌剂(氯气、次氯酸盐、二氧化氯等)、含溴杀菌剂(溴、溴化钠等)、臭氧、过氧化氢、高铁酸钾等。这类强氧化剂对于污水中的一些悬浊物、有机污染物以及细菌等都具有很好的去除效果，但在实际使用过程中也存在着不稳定易分解等缺陷，有时还会干扰其他水处理剂作用，从而影响最终水处理效果。非氧化型杀菌剂有氯酚类、季铵盐、有机硫化合物、醛类、重金属盐、重金属复合物等。相对于氧化型杀菌剂，非氧化型杀菌剂在一定程度上弥补了其结构不稳定性等缺陷。目前对于杀菌剂的作用机理并没有完全研究清楚，不同杀菌剂的作用机制各不相同，而且同种杀菌剂可能还包含多重杀菌作用。总体来看，杀菌剂几乎可以作用于菌体的各部位，可破坏细胞内的各种结构以及重要的细胞器，包括：细胞壁、质膜、线粒体、核糖体和细胞核等;影响这些结构上或里面所发生的用于维持生命的一系列有序的化学反应，包括：重要代谢物质的合成(合成代谢)以及通过生物氧化作用分解大分子物质获得所需能量的过程(分解代谢)，阻碍正常生命活动的进行。
阻垢剂，除了混凝剂/絮凝剂以及杀菌剂外，阻垢剂也是一类重要的水处理药剂，其主要作用是分散水中的难溶性无机盐(如:钙、镁，或钡盐等)，阻止或干扰其在金属表面的沉淀与结垢，使金属设备维持良好的传热效果。阻垢剂种类繁多，从分子量来区分，可分为小分子阻垢剂和高分子阻垢剂。其中小分子的阻垢剂主要以含磷化合物为主，大分子阻垢剂则包含合成聚合物和天然高分子两大类。合成聚合物阻垢剂多以含磷、含羧酸，以及含磺酸基团的单体通过均聚或共聚而成;天然高分子阻垢剂，主要包括氨基酸类及多糖类等。阻垢作用机理一般包括络合增溶作用、分散作用、晶格畸变作用，以及溶限效应等。这些机理可以较好地解释阻垢过程中的一些现象，但也都不够全面，一般情况下是多种作用相互协同，共同影响最终阻垢效果。
水处理技术需要不断更新，需要更多的技术支持，创新是技术进步的原动力，毫无疑问绿色化是未来水处理药剂发展的方向，开发研制出无毒无害且经济实用的绿色水处理药剂，这将会成为未来的一种趋势。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种处理效果佳，稳定性好，简单高效的工业废水处理剂及其生产工艺，能有效地去除污水中的氮、磷、有机污染物和重金属离子。
本发明目的通过以下技术方案予以实现：
一种工业废水处理剂，其组分和质量百分比为：聚合硫酸铁15%～25%，活性炭20%～30%，海泡石30-40%，碳酸钠1%-3%，改性纳晶纤维素10%～15%，余量为聚丙烯酰胺。
一种工业废水处理剂，其组分和质量百分比为：聚合硫酸铁18%～22%，活性炭24%～26%，功能化海泡石33-37%，碳酸钠1%-3%，改性纳晶纤维素11%～14%，余量为聚丙烯酰胺。
所述活性炭为椰壳活性炭或杏壳活性炭或桃壳活性炭，粒度为50-500目。
优选地，所述活性炭为椰壳活性炭，粒度为100-200目。
所述聚合硫酸铁的粒度为200-300目。
海泡石是一种纤维状的含水硅酸镁，通常呈白、浅灰、浅黄等颜色，不透明也没有光泽。它们有的形状像土块，有的成一个奇怪皮壳状或结核状。在电子显微镜下可以看到它们是由无数细丝聚在一起排成片状。海泡石其理论化学式为Mg8[Si2O30](OH)4·12H2O，水分子中有4个为结晶水：其余为沸石水。SiO2含量54～60%，MgO 21～25%，并常含有少量铁、锰等元素。外观有两种，一为土状海泡石，一为纤维状海泡石。硬度2～2.5，密度2.2g/cm。干燥者可浮于水。颜色多变，一般为白、浅灰色，常见的还有浅红、淡黄，褐色等，它是纯天然、无毒、无味、无石棉、无放射性元素的一种水合镁硅酸盐粘土矿物，具有非金属矿物中最大的比表面积(最高可达900m2/g)和独特的内容孔道结构，是公认的吸附能力最强的粘土矿物。本发明通过功能化处理不仅提高了比表面积，并引入了大量的吸附功能基团，可通过化学吸附等表面络合反应吸附污染物，提高污水处理能力。
所述功能化海泡石由下述方法制备：将海泡石置于0.1-0.5mol/L的磷酸溶液中超声处理2-6h，所述海泡石与磷酸溶液的质量体积比在1：(3-9)g/mL，离心取沉淀在温度为60-80℃烘干15-25h，然后在温度为450-550℃烘焙2-4h，得到酸处理海泡石;将酸处理海泡石、(3-巯丙基)三甲氧基硅烷、乙醇按质量比1：(0.02-0.06)：(3-7)以转速为300-800r/min搅拌15-25min，再加入酸处理海泡石重量5-15倍的质量分数为1-3%硫酸氧钛溶液以转速为300-800r/min搅拌5-15min，然后转移到高压反应釜中在温度为150-190℃下恒温保持36-48h，冷却至室温，离心取沉淀在温度为90-100℃烘干15-25h，得到预处理海泡石;将预处理海泡石加入预处理海泡石重量5-15倍的水中，再加入预处理海泡石重量20-30%的多巴胺，用0.1-0.2mol/L氢氧化钠溶液调节pH至9-10，避光以转速为200-500r/min搅拌25-35h，离心取沉淀在温度为90-100℃烘干15-25h，得到功能化海泡石。
所述海泡石的粒度为50-200目。
所述改性纳晶纤维为石墨烯改性纳晶纤维素、酒石酸改性羧基化纳晶纤维素中的一种或其混合物。
优选地，所述改性纳晶纤维为石墨烯改性纳晶纤维素、酒石酸改性羧基化纳晶纤维素按质量比为1：(0.4-0.6)的混合物。
所述聚丙烯酰胺为阴离子聚丙烯酰胺或非离子聚丙烯酰胺。
优选地，所述聚丙烯酰胺为非离子聚丙烯酰胺。
本发明提供了上述工业废水处理剂的生产工艺，包括下述步骤：按质量百分比称取各原料，混合均匀，即得。
本发明的有益效果是：
本发明工业废水处理剂及其生产工艺，椰壳活性炭具有耐磨强度好、空隙发达、吸附性能高、强度高、易再生、经济耐用等优点，使用方便，处理成本低，无毒性、无污染，各成分能够协同作用，可快速去除各种污染物，大大降低废水中的COD、BOD等指标，能够吸附水中的重金属，实现水中重金属的有效脱除，使水体得到高效净化，而且不会产生二次污染，提高了水质、保护了环境，并且生产工艺简单，适合大规模生产应用。