專利名稱：一種復(fù)合絮凝劑及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新型復(fù)合絮凝劑及其制備方法和用途，尤其涉及一種用于處理陰離子染料廢水的復(fù)合絮凝劑及其制備方法和用途，屬于污水處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著印染行業(yè)的高速發(fā)展，近年來，印染廢水排放量的逐年增加使其成為我國主要有害的工業(yè)廢水之一。由于染料生產(chǎn)種類繁多、產(chǎn)品更替頻繁，并朝著抗光解、抗氧化、抗生物氧化方向發(fā)展，從而使染料廢水處理難度加大。染料廢水的處理難點(diǎn)主要有如下幾點(diǎn):一是COD高，而B0D/C0D值較小，可生化性差；二是色度高，且組分復(fù)雜。COD的去除與脫色有相關(guān)性，但脫色問題困難更大。經(jīng)過多年的深入研發(fā)，現(xiàn)有絮凝劑主要為無機(jī)絮凝劑、有機(jī)絮凝劑、天然絮凝劑(如生物絮凝劑)等。無機(jī)絮凝劑的用量巨大，開發(fā)和應(yīng)用的時(shí)間最長，但無機(jī)絮凝劑對(duì)于活性染料、酸性染料等水溶性染料的處理效果較差、且存在處理效果易受水質(zhì)變化的影響，其應(yīng)用范圍受到很大限制。此外，屬于無機(jī)絮凝劑主要品種的鋁鹽絮凝劑的廣泛應(yīng)用存在著人們普遍擔(dān)心的殘留鋁潛在生物毒性問題，因此無機(jī)絮凝劑的應(yīng)用存在著越來越受到環(huán)境保護(hù)考慮的制約問題。相比于無機(jī)絮凝劑，有機(jī) 絮凝劑則具有絮體穩(wěn)定、絮凝速度快、受水質(zhì)變化影響小的諸多優(yōu)點(diǎn)，但同樣存在處理費(fèi)用高、陽離子表面活性劑與印染廢水中染料分子的絡(luò)合反應(yīng)具有較強(qiáng)的選擇性等缺點(diǎn)，從而在一定程度上也限制其更進(jìn)一步的應(yīng)用。而生物絮凝劑雖然對(duì)環(huán)境而言最為綠色環(huán)保，但生物絮凝劑的處理周期較長，同時(shí)還受到染料可生化性的制約，廢水中的鹽分也會(huì)對(duì)細(xì)菌產(chǎn)生抑制作用，這些都極大地限制了微生物的效能，故生物處理法COD去除率不高，其應(yīng)用范圍較窄。近年來受到廣泛關(guān)注的層狀復(fù)合金屬氫氧化物(Layered double hydroxides,簡稱LDHs)是一類新型的無機(jī)功能材料，亦被稱為類水滑石化合物。LDHs具有特殊的層狀結(jié)構(gòu)、較大的比表面積和孔體積、層間陰離子的可交換性、較高的陰離子交換容量等諸多物理化學(xué)性能，其煅燒產(chǎn)物有著更大的比表面積和孔體積，還有獨(dú)特的“記憶效應(yīng)”，使其作為吸附劑在污水治理方面已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展。例如，LDHs可以作為吸附劑，通過配體交換、表面絡(luò)合、靜電相互作用、離子交換作用、物理吸附和分配作用等吸附機(jī)理對(duì)水體中多種陰離子污染物進(jìn)行去除。因此，針對(duì)目前現(xiàn)有絮凝劑在處理染料廢水中的局限性和LDHs類功能材料的優(yōu)點(diǎn)，開發(fā)新型的高效、穩(wěn)定、絮凝性能優(yōu)良的染料絮凝沉淀劑是本申請(qǐng)技術(shù)方案的出發(fā)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中已知絮凝劑所存在的諸多缺陷，本發(fā)明人經(jīng)過大量的深入研究，在付出了充分的創(chuàng)造性勞動(dòng)后，研發(fā)了一種可用于處理陰離子染料廢水的新型復(fù)合絮凝劑及其制備方法和用途，從而克服了現(xiàn)有絮凝劑處理效果欠佳、制備方法繁瑣、污泥產(chǎn)量大、處理費(fèi)用高等的諸多缺陷。具體而言，首先，本發(fā)明的技術(shù)方案是:提供一種可用于處理陰離子染料廢水的新型復(fù)合絮凝劑的制備方法，所述方法包括:
(1)將復(fù)合氧化物吸附劑、聚合氯化鐵、鎂鹽、海藻酸鈉四種不同組分以
0.3-1:1.5-4:1-5:2-4的質(zhì)量比均勻混合,其中鎂鹽質(zhì)量以Mg元素質(zhì)量計(jì)；
(2)將所述步驟(I)所制得的固體混合物與水以1:3-5的質(zhì)量比混合后，攪拌均勻，制備得到復(fù)合絮凝劑。在本發(fā)明的所述方法中，在所述步驟(I)中，所述復(fù)合氧化物吸附劑、聚合氯化鐵、鎂鹽、海藻酸鈉四種不同組分優(yōu)選以0.5-0.8:2-3.5:2-4:2.5-3.5的質(zhì)量比進(jìn)行均勻混合，其中鎂鹽以Mg元素質(zhì)量計(jì)。在本發(fā)明的所述方法中，在所述步驟(I)中，所述鎂鹽為氯化鎂、硝酸鎂、硫酸鎂或碳酸鎂中的任何一種或多種的組合。在本發(fā)明的所述方法中，所述步驟(2)中所述固體混合物與水的質(zhì)量比優(yōu)選為1:4。在本發(fā)明的所述方法中，所述復(fù)合氧化物吸附劑是指含Mg、Fe兩種金屬氧化物的吸附劑。具體而言，所述復(fù)合氧化物吸附劑是由固體可溶性的鐵鹽和鎂鹽采用共沉淀法制備得到相應(yīng)的類水滑石粉末，然后經(jīng)700-800°C焙燒4-6小時(shí)后得到的。

在本發(fā)明的所述方法中，所述復(fù)合氧化物吸附劑的具體制備方法例如可如下:
(I)以金屬原子的摩爾比計(jì)，將固體硫酸鎂和固體硫酸鐵以Mg/Fe = 3:1的比例溶于水中配成質(zhì)量濃度為20-30%混合鹽溶液，另稱取占固體硫酸鎂和固體硫酸鐵總質(zhì)量
0.6-0.8倍的碳酸氫銨溶于水中配制成質(zhì)量濃度為20-30%碳酸氫銨水溶液，劇烈攪拌下，將上述兩種溶液同時(shí)加入反應(yīng)釜中，于80-130°C下恒溫反應(yīng)5-7小時(shí)，反應(yīng)完畢后，冷卻至室溫，用離心機(jī)離心分離收集沉淀，水洗、過濾、干燥得到Mg/Fe 二元類水滑石粉末。(2)將上述制備得到的Mg/Fe 二元類水滑石粉末在700-800°C下焙燒4-6 h后得到復(fù)合氧化物吸附劑。其次，本發(fā)明的技術(shù)方案還涉及上述制備的復(fù)合絮凝劑。再次，本發(fā)明的技術(shù)方案還涉及上述制備的復(fù)合絮凝劑在處理陰離子染料廢水中的用途。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的新型復(fù)合絮凝劑通過特定組分的選擇或復(fù)合，而出乎意料地取得了優(yōu)異的協(xié)同效果，大大提高了陰離子染料廢水的處理效果，降低了出水COD值；同時(shí)，復(fù)合絮凝劑中未采用含鋁的絮凝成分，從而避免了現(xiàn)有鋁鹽絮凝劑使用所造成的鋁殘留問題，更為安全可靠，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景和實(shí)際價(jià)值。
具體實(shí)施例方式下面通過具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但這些例舉性實(shí)施方式僅用于例舉，并非對(duì)本發(fā)明的實(shí)際保護(hù)范圍構(gòu)成任何形式的任何限定。制備例1:Mg/Fe復(fù)合氧化物吸附劑的制備采用共沉淀法進(jìn)行制備，作為一種示例性制備方法，其制備過程如下:
將180.0 g的固體硫酸鎂和100.0 g固體硫酸鐵(以金屬原子的摩爾比計(jì)，Mg/Fe =3:1)溶于800 ml水中配成混合鹽溶液，另稱取200 g碳酸氫銨溶于600 ml水配成碳酸氫銨溶液，在劇烈攪拌下，將上述兩種溶液同時(shí)加入反應(yīng)釜中，于100°C下恒溫反應(yīng)6小時(shí)。反應(yīng)完畢后，冷卻至室溫，用離心機(jī)離心分離收集沉淀，水洗、過濾、干燥得到Mg/Fe 二元類水滑石粉末，將其命名為Mg/Fe-LDHs。按照上述方法，固定硫酸鎂的用量，將硫酸鐵替換為硫酸鋁，而制備得到Mg/Al 二元類水滑石粉末，將其命名為Mg/Al-LDHs。將上述制備得到的Mg/Fe-LDHs和Mg/Al-LDHs在750°C下焙燒5 h后分別得到復(fù)合氧化物吸附劑，各自命名為Mg/Fe-LDO和Mg/A1_LD0，留作備用。實(shí)施例1
將Mg/Fe-LDO、聚合氯化鐵、氯化鎂(其中氯化鎂質(zhì)量以Mg元素計(jì))、海藻酸鈉四種不同組分以0.3:2:1:2.5的質(zhì)量比例混合，將所得固體混合物與水以1:3的質(zhì)量比混合后，攪拌均勻，制備得到復(fù)合絮凝劑FH-1。將FH-1按0.25 ml/L的投入量加入到初始COD為320 mg/L酸性大紅陰離子染料廢水中，5小時(shí)后檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)出水COD濃度大幅度降至30 mg/L,降低率高達(dá)90.63%。實(shí)施例2
將Mg/Fe-LDO、聚合氯化鐵、硫酸鎂(其中硫酸鎂質(zhì)量以Mg元素計(jì))、海藻酸鈉四種不同組分以0.5:2.5:3:2的質(zhì)量比例混合，將混合物與水按照以1:5的質(zhì)量比混合后，攪拌均勻，制備得到復(fù)合絮凝劑FH-2。將FH-2按0.15 ml/L的投入量加入到初始COD為260 mg/L剛果紅陰離子染料廢水中，5小時(shí)后檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)出水COD濃度大幅度降至21 mg/L,降低率高達(dá)91.92%。實(shí)施例3
將Mg/Fe-LDO、聚合氯化鐵、碳酸鎂(其中碳酸鎂質(zhì)量以Mg元素計(jì))、海藻酸鈉四種不同組分以0.7:3.5:5:3.5的質(zhì)量比例混合，將混合物與水按照以1:4的質(zhì)量比混合后，攪拌均勻，制備得到復(fù)合絮凝劑FH-3。將FH-3按0.3 ml/L的投入量加入到初始COD為200 mg/L酸性藍(lán)-80染料廢水中，6小時(shí)后檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)出水COD濃度大幅度降至18.9 mg/L,降低率高達(dá)90.55%。實(shí)施例4
將Mg/Fe-LDO、聚合氯化鐵、硝酸鎂(其中硝酸鎂質(zhì)量以Mg元素計(jì))、海藻酸鈉四種不同組分以1:3:4:3的質(zhì)量比例混合，將混合物與水按照質(zhì)量比1:3混合后，攪拌均勻，制備得到復(fù)合絮凝劑FH-4。將FH-4按0.2 ml/L的投入量加入到初始COD為230 mg/L日落黃染料廢水中，5.5小時(shí)后檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)出水COD濃度大幅度降至15 mg/L,降低率高達(dá)93.48%。實(shí)施例5-8
除將Mg/Fe-LDO替換 為Mg/A1_LD0，分別以實(shí)施例1_4的相同方式實(shí)施了實(shí)施例5_8。具體結(jié)果見下表I。表1.實(shí)施例5-8的處理效果
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合絮凝劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將復(fù)合氧化物吸附劑、聚合氯化鐵、鎂鹽、海藻酸鈉四種不同組分以0.3-1:1.5-4:1-5:2-4的質(zhì)量比混合均勻,其中鎂鹽質(zhì)量以Mg元素質(zhì)量計(jì)； (2)將所述步驟(I)所制得的固體混合物與水以1:3-5的質(zhì)量比混合后，攪拌均勻，得到復(fù)合絮凝劑。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合絮凝劑的制備方法，其特征在于:在所述步驟(I)中，所述復(fù)合氧化物吸附劑、聚合氯化鐵、鎂鹽、海藻酸鈉四種不同組分以0.5-0.8:2-3.5:2-4:2.5-3.5的質(zhì)量比混合均勻，其中鎂鹽以Mg元素質(zhì)量計(jì)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合絮凝劑的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中所述鎂鹽為氯化鎂、硝酸鎂、硫酸鎂或碳酸鎂中的任何一種或多種的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一項(xiàng)所述的復(fù)合絮凝劑的制備方法，其特征在于:在所述步驟(2)中，所述固體混合物與水的質(zhì)量比為1:4。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一項(xiàng)所述的復(fù)合絮凝劑的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中的復(fù)合氧化物吸附劑為含Mg、Fe兩種金屬氧化物的吸附劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中的任一項(xiàng)所述的復(fù)合絮凝劑的制備方法，其特征在于:所述復(fù)合氧化物吸附劑是由固體可溶性的鐵鹽和鎂鹽采用共沉淀法制備得到相應(yīng)的類水滑石粉末，然后經(jīng)700-800°C焙燒4-6小時(shí)后得到的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合絮凝劑的制備方法，其特征在于:所述復(fù)合氧化物吸附劑采用下述步驟制備， (1)以金屬原子的摩爾比計(jì)，將固體硫酸鎂和固體硫酸鐵以Mg/Fe= 3:1的比例溶于水中配成質(zhì)量濃度為20-30%混合鹽溶液，另稱取占固體硫酸鎂和固體硫酸鐵總質(zhì)量0.6-0.8倍的碳酸氫銨溶于水中配制成質(zhì)量濃度為20-30%碳酸氫銨水溶液，劇烈攪拌下，將上述兩種溶液同時(shí)加入反應(yīng)釜中，于80-130°C下恒溫反應(yīng)5-7小時(shí)，反應(yīng)完畢后，冷卻至室溫，用離心機(jī)離心分離收集沉淀，水洗、過濾、干燥得到Mg/Fe 二元類水滑石粉末； (2)將上述制備得到的Mg/Fe二元類水滑石粉末在700-800°C下焙燒4-6 h后得到復(fù)合氧化物吸附劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述方法制備的復(fù)合絮凝劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的復(fù)合絮凝劑用于處理陰離子染料廢水的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型復(fù)合絮凝劑及其制備方法和用途，尤其涉及一種用于處理陰離子染料廢水的復(fù)合絮凝劑及其制備方法和用途，所述復(fù)合絮凝劑對(duì)于陰離子染料具有良好的去除效果，能夠大幅度降低染料廢水中的出水COD值，從而具有良好的環(huán)保應(yīng)用潛力和巨大的工業(yè)應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C02F1/52GK103214075SQ20131018430
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月20日
發(fā)明者章方軍 申請(qǐng)人:章方軍