一種高吸附性能的複合聚合硫酸鐵絮凝劑及其製備方法與流程
2024-02-28 21:30:15
本發明涉及用於給水排水等水處理的一種高吸附性能的複合聚合硫酸鐵絮凝劑及其製備方法，屬於環境工程技術領域。
背景技術：
聚合硫酸鐵是一種新型、優質、高效鐵鹽類無機高分子絮凝劑，主要用於淨水效果優良，水質好，不含鋁、氯及重金屬離子等有害物質，亦無鐵離子的水向轉移，無毒，無害，安全可靠， 除濁、脫色、脫油、脫水、除菌、除臭、除藻、去除水中COD、BOD及重金屬離子等功效顯著等。也用於工業廢水處理，如印染廢水等。
凹凸棒土是一種含水鎂鋁碳酸鹽粘土礦物，凹凸棒土的基本結構單元是平行於碳軸的矽氧四面體雙鏈組成，各個鏈間通過氧原子連接,每個雙鏈的上下層間通過一層鎂原子的六價配位連接。矽氧四面體活性氧原子的指向(即矽氧四面體的角頂)每四個一組上下交替排列。由於晶體結構中存在晶體孔道，內表面積較大，因而具有很強的物理吸附性能。
路達在其博士學位論文《聚合硫酸鐵和聚矽硫酸鐵製備及有機改性研究》中，利用氧化法製備了一種聚合硫酸鐵，但是其絮凝效果、除濁率還有待進一步提高。
技術實現要素：
基於以上的思考，本發明旨在提供一種絮凝效果好，除濁率高的複合聚合硫酸鐵絮凝劑及其製備方法。
本發明所要解決的技術問題採用以下的技術方案來實現 ：
一種高吸附性能的複合聚合硫酸鐵絮凝劑，其特徵在於，由以下重量份的原料製成：
氧化石墨烯1-2，FeS04·7H20 25-30，硫酸鎂1-2，硫酸廢液適量，氧化亞鐵硫桿菌2-3，雙氧水4-6，膨潤土2-3，硝酸銀3-5，聚丙烯醯胺VN835 3-5，凹凸棒土15-25，乙二醇25-35，水25-30；
所述硫酸廢液的質量分數不低於60%。
所述的一種高吸附性能的複合聚合硫酸鐵絮凝劑及其製備方法，其特徵在於，由以下步驟製成：
a. 將FeS04·7H20溶於水中，加入適量硫酸廢液，調節pH為1-2，加入氧化亞鐵硫桿菌，18-24℃下逐滴滴入雙氧水，通氣培養2-3天，使其二價鐵氧化成三價鐵，在陰涼乾燥處靜置熟化一定時間後，過濾，得液態聚合硫酸鐵；
b. 將凹凸棒土在300℃-700℃下烘焙40-80min，冷卻後用硫酸廢液浸泡1-2h，過濾，水洗至中性後進行研磨，用150-250目篩過篩，乾燥備用；
c. 將步驟b所得凹凸棒土加入到乙二醇溶液中，超聲分散後得懸浮液，加入硝酸銀、聚丙烯醯胺VN835、氧化石墨烯，浸泡2-5h後，離心，洗滌，在25-55℃條件下真空乾燥，得到吸附聚丙烯醯胺VN835、氧化石墨烯，並且載銀的凹凸棒土；
d. 將步驟c所得凹凸棒土、硫酸鎂、膨潤土加入到步驟a所得液體中，在30-70℃下攪拌1h-6h，過濾，然後於30℃-50℃烘乾，研磨成粉狀即可。
所述的一種高吸附性能的複合聚合硫酸鐵絮凝劑及其製備方法，其特徵在於，熟化時間為2-4周。
本發明的有益效果是：氧化過程中加入氧化亞鐵硫桿菌作為生物催化劑，安全可靠、節能環保；利用凹凸棒土對聚合硫酸鐵進行負載，導致絮凝劑分子之間作用力發生變化，從而使吸附層更加牢固和緊密，增加和提高了絮凝劑的絮凝性能，絮凝效果增強；加熱活化後的凹凸棒土用硫酸廢液浸泡可除去分布於凹凸棒土孔道中的雜質，使孔道疏通，提高凹凸棒土吸附性、脫色性等。乙二醇可以在凹凸棒土上原位還原硝酸銀，使生成的銀粒子附著在凹凸棒土上，賦予絮凝劑抗菌的功能，延長使用壽命，同時，聚丙烯醯胺VN835不僅可以與聚合硫酸鐵一起協同除濁，還可以促進銀粒子在凹凸棒土上的負載；配合添加了氧化石墨烯，使得該絮凝劑表面活性基團多、比表面積大，而且結構疏鬆和孔洞結構豐富。
具體實施方式
下面結合實施例， 對本發明的具體實施方式作進一步描述。
實施例
一種高吸附性能的複合聚合硫酸鐵絮凝劑，其特徵在於，由以下重量份的原料製成：
氧化石墨烯2，FeS04·7H20 25，硫酸鎂2，硫酸廢液適量，氧化亞鐵硫桿菌3，雙氧水6，膨潤土3，硝酸銀3，聚丙烯醯胺VN835 5，凹凸棒土15，乙二醇35，水30；
所述硫酸廢液的質量分數不低於60%。
所述的一種高吸附性能的複合聚合硫酸鐵絮凝劑及其製備方法，其特徵在於，由以下步驟製成：
a. 將FeS04·7H20溶於水中，加入適量硫酸廢液，調節pH為1-2，加入氧化亞鐵硫桿菌，18-24℃下逐滴滴入雙氧水，通氣培養2-3天，使其二價鐵氧化成三價鐵，在陰涼乾燥處靜置熟化一定時間後，過濾，得液態聚合硫酸鐵；
b. 將凹凸棒土在300℃-700℃下烘焙40-80min，冷卻後用硫酸廢液浸泡1-2h，過濾，水洗至中性後進行研磨，用150-250目篩過篩，乾燥備用；
c. 將步驟b所得凹凸棒土加入到乙二醇溶液中，超聲分散後得懸浮液，加入硝酸銀、聚丙烯醯胺VN835、氧化石墨烯，浸泡2-5h後，離心，洗滌，在25-55℃條件下真空乾燥，得到吸附聚丙烯醯胺VN835、氧化石墨烯，並且載銀的凹凸棒土；
d. 將步驟c所得凹凸棒土、硫酸鎂、膨潤土加入到步驟a所得液體中，在30-70℃下攪拌1h-6h，過濾，然後於30℃-50℃烘乾，研磨成粉狀即可。
所述的一種高吸附性能的複合聚合硫酸鐵絮凝劑及其製備方法，其特徵在於，熟化時間為2-4周。
本發明的技術參數為：去濁率≥95%。