一種除磷絮凝淨化劑及其製備與應用的製作方法

2023-05-26 04:22:41

一種除磷絮凝淨化劑及其製備與應用的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種除磷絮凝淨化劑及其製備與應用，屬於汙水處理【技術領域】。本發明採用了改性殼聚糖作為載體，配合微量的茶多酚、明膠、納米鋁粉，並結合電化學技術，對農村富營養汙水中的磷進行吸收和沉澱，對汙水中的大分子物質進行絮凝降解。具有絮凝能力強、去除磷能力強、效率高等特點，適用於各種水質，尤其適用於含磷物質較高的富營養汙水的沉澱及含磷物質的去除，垃圾滲濾液、反衝洗廢水，該絮凝劑成本較低，且可以回收利用。
【專利說明】一種除磷絮凝淨化劑及其製備與應用

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種除磷絮凝淨化劑及其製備與應用，特別有利於含磷較高的農村生活汙水治理，尤其是富營養汙染前期治理，屬於汙水處理【技術領域】。

【背景技術】
[0002]湖泊富營養化問題因其自身的複雜性，還有很多機制尚未被人們所認識。目前，國際上針對具有洪泛特徵的淺水湖泊富營養化現象的研究尚缺乏成熟的理論。但總的來說，湖泊水體富營養化的發生，主要是由於水中的氮、磷等營養元素增多而引起的。而磷元素的主要來源為生活汙水，特別是農村裡，因為環保意識相對淡薄，使用富磷洗衣服等情況還是相對較多，農村河道裡的磷汙染相對來說比較嚴重。
[0003]如何去除水中的磷元素，在現有技術中有很多解決方案，採用電絮凝法去除廢水中的氨氮和磷，電極板採用鋁板或不鏽鋼板，研究了電絮凝除磷熱力學與動力學過程，考察了不同工藝參數對氨氮和磷去除效果的影響。結果表明:相對於鋁電極而言，不鏽鋼電極更適宜於電絮凝去除氨氮和磷。但是單純使用電絮凝法來去除氮磷，速度較慢，而且適用性較差。
[0004]富營養汙染雖然是由水中氮磷含量較多引起的，但是在解決富營養汙染時，由於水體富養化嚴重時，湖泊可被某些繁生植物及其殘骸淤塞，成為沼澤甚至幹地。局部海區可變成〃死海"，或出現〃赤潮〃現象。防治富營養化，必須控制進入水體的氮、磷含量，而絮凝沉澱在治本的同時也實現了治標。
[0005]20kHz超聲波處理茶葉lOmin，所得茶多酚樣品的性狀無差異、也不改變茶多酚及兒茶素各組分的結構，並且茶多酚及兒茶素的提取率比水提法提取30min的提高40%以上，利用超聲波作用，在低溫條件下就可以高效提取茶葉有效成分，該技術不僅可以很好保持茶葉的原有風味，減少有效成分的破壞，同時又可以獲得很高的提取效率。
[0006]本發明採用超聲波對改性殼聚糖進行處理，能顯著增加其絮凝效果。


【發明內容】

[0007]為克服現有傳統除磷絮凝劑存在吸收效率偏低、生產成本過高、對富營養汙染物質汙染降解沒有針對性克服的缺陷，製備高附加值、環境友好的富營養汙染物絮凝劑，本發明提供了一種改性殼聚糖作為載體的除磷絮凝淨化劑及其應用方法。
[0008]所述除磷絮凝淨化劑含有:以下百分比為質量比:
[0009]老茶粉:1-3%;
[0010]改性殼聚糖混合物:19-28% ;
[0011]明膠:2-5%;
[0012]氯化鎂:0.5-2%;
[0013]沸石粉。將上述物質混合均勻即得除磷絮凝淨化劑。
[0014]在本發明一種實施方式中，除磷絮凝淨含有1-3%老茶粉，19-28%改性殼聚糖混合物，2-5%明膠，0.5-2%氯化鎂，沸石粉補足至100%。
[0015]在本發明另一種實施方式中，除磷絮凝淨化劑含有:老茶粉3% ;改性殼聚糖混合物28% ;明膠5% ;氯化鎂:0.7% ;採用沸石粉補足至100%。
[0016]在本發明另一種實施方式中，除磷絮凝淨化劑含有:老茶粉2% ;改性殼聚糖混合物22% ;明膠3% ;氯化鎂:0.7% ;採用沸石粉補足至100%。
[0017]所述老茶粉主要採用1-3年茶樹齡的老葉，搜集即將要修剪砍掉的茶樹上的樹葉片，以回收利用這些將被修剪掉的樹葉。將其粉碎至30-80目、密閉烘乾、研成粉末，含水量控制在15%以內。
[0018]所述改性殼聚糖混合物的製備是按質量比取殼聚糖7-12份、納米鋁粉0.5-1.2份、老茶粉4-6份，進行攪拌混合均勻，15-30kHz超聲波處理混合物10-15分鐘，取出後，進行遠紅外加熱技術，使混合物的溫度迅速達到50-70°C，並進行充分攪拌翻動，期間按質量比噴入總混合物質量的0.05 % -0.15%的0.1-0.3mol/L氫氧化鈉，氫氧化鈉以
0.1-ο.3mol/L的溶液形式加入噴霧器，使混合物充分吸收，處理12-15分鐘後，取出，置入避光密封瓶中。
[0019]在本發明的一種實施方式中，所述改性殼聚糖混合物的製備是按10:1:5的質量比取殼聚糖、納米鋁粉、老茶粉，進行攪拌混合均勻，20kHz超聲波處理混合物10分鐘，取出後，進行遠紅外加熱技術，使混合物的溫度迅速達到50-70°C，並進行充分攪拌翻動，期間按質量比噴入0.05% -0.15%的0.lmol/L氫氧化鈉溶液，使混合物充分吸收，處理15分鐘後，即得。
[0020]噴淋過程中產生一系列化學反應，主要為局部強鹼性可以促進殼聚糖與納米鋁粉、老茶粉等物質的有機融合，提升其除磷性能，並可以顯著強化絮凝效果，對磷物質的針對性吸收增強35%以上。
[0021]老茶粉提供一定量的纖維素，在弱鹼性環境下(產品的鹼性物質為氫氧化鈉)，容易部分形成羧甲基纖維素鈉，羧甲基纖維素鈉可以與明膠形成共凝聚物，也可以供殼聚糖和氫氧化鋁在絮凝時沉澱更大分子量的物質，比單獨使用茶多酚、兒茶素效果更佳。
[0022]適度過量鋁粉與殼聚糖發生了鍵合作用，無機鋁氧化物均勻分散在殼聚糖中，與殼聚糖及殼聚糖和Al203的混合材料相比，吸附率提高16%以上。殼聚糖在稀酸溶液中，氨基會結合質子使其帶有正電荷，從而使殼聚糖也帶有大量的正電荷，表現出陽離子絮凝劑的性能，而納米鋁粉可以顯著增強其陽離子絮凝的性能，這也是選擇納米鋁粉的原因之一。改性殼聚糖，主要是通過與納米鋁粉的充分分散混合，並使用紅外線氧化技術，使鋁粉與殼聚糖充分結合，茶多酚作為補充物質，強化其結合度。
[0023]氯化鎂的作用是提供鎂離子，因為電化學作用，氮磷有一定的聚集後，可以在溶液中迅速形成鳥糞石沉澱，特別是與絮凝劑中的沸石結合，進入沉澱。
[0024]本發明要解決的第二個技術問題是提供一種應用所述除磷絮凝淨化劑處理農村生活汙水的方法。
[0025]在本發明的一種實施方式中，所述方法是向農村生活汙水中添加0.05-1.5%(g/100mL)的絮凝劑，採用電絮凝方法進行絮凝處理。
[0026]室溫下，農村生活汙水取樣檢測磷含量，如果達到深度治理標準或者特殊治理要求的，在相應的處理點附近建立絮凝沉澱池，在池邊建立不鏽鋼電極，電極距離為0.5-2米，採用不鏽鋼電極進行電絮凝除磷，特別是不鏽鋼電極配合納米鋁粉後，可以大大增加水中電化學作用，形成絮凝物質。
[0027]增大電絮凝電流有助於氨氮和磷的去除，電流太大容易造成危險，太小又達不到治理效果，本發明所配合的電流強度為5-10mA，極板間距lm，溶液初始pH對磷去除率影響較小，控制pH為5.5-8之間即可。
[0028]配合本絮凝劑後，電絮凝法去除相同量的磷與不使用本絮凝劑的電絮凝方法相比，去除相同量的磷的能耗小得多，正常情況下，去除磷的能耗為0.15~0.50kff.h./g，而配合本絮凝淨化劑後，其能耗能降低到0.01~0.15kff.h./g。
[0029]本發明採用了改性殼聚糖作為載體，配合微量的茶多酚、明膠、納米鋁粉，並結合電化學技術，對農村富營養汙水中的磷進行吸收和沉澱，對汙水中的大分子物質進行絮凝降解。本發明方法得到的絮凝劑應用於水處理系統，具有絮凝能力強、去除磷能力強、效率高等特點，適用於各種水質，尤其適用於含磷物質較高的富營養汙水的沉澱及含磷物質的去除，垃圾滲濾液、反衝洗廢水，該絮凝劑成本較低，且可以回收利用。
[0030]與現有技術相比，本發明可以同時深度除磷，打破傳統製備廢水絮凝劑的純高分子合成模式，在製備廢水絮凝劑的原料中引入綜合改性殼聚糖，作為分子基本骨架，提高傳統絮凝劑的生物可降解性能，降低廢水絮凝劑的生產成本，提升絮凝效率，並具有重要的環境、社會和經濟效益。

【具體實施方式】
[0031]實施例1
[0032]取殼聚糖、納米鋁粉、老茶粉，按10:1:5的質量比進行攪拌混合均勻，20kHz超聲波處理混合物10分鐘，提取茶葉中的茶多酚、兒茶素並促進殼聚糖改性。取出後，置入遠紅外烘箱中，採用遠紅外加熱技術，使混合物的溫度迅速達到50-55°C，並進行充分攪拌翻動，期間使用置入遠紅外烘箱的噴淋探頭，按質量比霧化噴入0.12%的0.lmol/L氫氧化鈉溶液，使混合物充分吸收均勻，攪拌約5分鐘，靜置15分鐘後，迅速冷卻取出，獲得改性殼聚糖混合物，置入避光密封瓶中備用。
[0033]實施例2
[0034]取實施實例I改性殼聚糖混合物，進行以下質量配比，獲得富營養汙染廢水絮凝淨化劑I
[0035]老茶粉:3%
[0036]改性殼聚糖混合物:28%
[0037]明膠:5%
[0038]氯化鎂:0.7%
[0039]剩餘部分採用沸石粉作為基礎物質補充至100%。
[0040]實施例3
[0041]取實施實例I改性殼聚糖混合物，進行以下質量比配比，獲得富營養汙染廢水絮凝淨化劑2
[0042]老茶粉:2%
[0043]改性殼聚糖混合物:22 %
[0044]明膠:3%
[0045]氯化鎂:0.7%
[0046]剩餘部分採用沸石粉作為基礎物質補充至100%。
[0047]實施例4
[0048]磷含量200-300mg/L的高汙染農村生活汙水100mL中，加入實施實例2中所取得的絮凝劑0.5g，採用電絮凝法絮凝沉澱處理完成後，經過檢測，去除磷的能耗降低到
0.0Skff -h./g,降低能耗近80%，絮凝沉澱物質相比單獨採用電絮凝法增加10%，磷去除率增加33%。
[0049]溶液中磷含量檢測方法採用磷鑰酸喹啉滴定分析方法。
[0050]實施例5
[0051]磷含量150-280mg/L的高汙染農村生活汙水100mL,採用電絮凝法處理，加入實施實例3中所取得的絮凝劑0.5g，絮凝沉澱處理完成後，經過檢測，去除磷的能耗降低到
0.03kff.h./g,降低能耗近90%，絮凝沉澱效果增加25%，磷去除率分別增加15%。
[0052]雖然本發明已以較佳實施例公開如上，但其並非用以限定本發明，任何熟悉此技術的人，在不脫離本發明的精神和範圍內，都可做各種的改動與修飾，因此本發明的保護範圍應該以權利要求書所界定的為準。
【權利要求】
1.一種除磷絮凝淨化劑，其特徵在於，按質量比含有以下組分:1-3%老茶粉，19-28%改性殼聚糖混合物，2-5%明膠，0.5-2%氯化鎂，沸石粉。
2.根據權利要求1所述的除磷絮凝淨化劑，其特徵在於，含有1-3%老茶粉，19-28%改性殼聚糖混合物，2-5%明膠，0.5-2%氯化鎂，沸石粉補足至100%。
3.根據權利要求1所述的除磷絮凝劑，其特徵在於，含老茶粉3%、改性殼聚糖混合物28 %、明膠5 %、氯化鎂0.7 %，採用沸石粉補足至100 %。
4.根據權利要求1所述的除磷絮凝劑，其特徵在於，含老茶粉2%、改性殼聚糖混合物22 %、明膠3 %、氯化鎂0.7 %，採用沸石粉補足至100 %。
5.根據權利要求1-4任一所述的除磷絮凝淨化劑，其特徵在於，所述老茶粉的製備是採用1-3年茶樹齡的茶樹上需要被修剪掉的茶樹葉，將其粉碎至30-80目、密閉烘乾、研成粉末，含水量控制在15%以內。
6.根據權利要求1-4任一所述的除磷絮凝淨化劑，其特徵在於，所述改性殼聚糖混合物的製備是按質量比7-12:0.5-1.2:4-6取殼聚糖、納米鋁粉、老茶粉，進行攪拌混合均勻，15-30kHz超聲波處理混合物10-15分鐘，取出後，進行遠紅外加熱技術，使混合物的溫度迅速達到50-70°C，並進行充分攪拌翻動，期間按質量比噴入0.05% -0.15%的0.1-0.3mol/L氫氧化鈉溶液，使混合物充分吸收，處理12-15分鐘後，取出即得。
7.根據權利要求6所述的除磷絮凝淨化劑，其特徵在於，所述改性殼聚糖混合物的製備是按10:1:5的質量 比取殼聚糖、納米鋁粉、老茶粉，進行攪拌混合均勻，20kHz超聲波處理混合物10分鐘，取出後，進行遠紅外加熱技術，使混合物的溫度迅速達到50-70°C，並進行充分攪拌翻動，期間按質量比噴入0.05% -0.15%的0.lmol/L氫氧化鈉溶液，使混合物充分吸收，處理15分鐘後，取出即得。
8.權利要求1-4任一所述的除磷絮凝劑在處理農村生活汙水中的應用方法。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，向農村生活汙水中添加0.05-1.5%的絮凝劑，採用電絮凝方法進行絮凝處理。
【文檔編號】C02F1/463GK104176796SQ201410454136
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月5日 優先權日:2014年9月5日
【發明者】徐衛東, 丁青松, 申萍萍, 顧楊, 孟憲忠 申請人:江蘇商達水務有限公司