[发明专利]一种重金属高聚絮凝剂及其制备和应用方法

说明书

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种重金属废水处理的高聚絮凝剂及其制备和应用方法。

背景技术

重金属污染是我国水环境面临的严峻问题之一，也是危害巨大的水污染问题。由于其高毒性、累积性和持久性，严重威胁着水环境生态和饮用水安全。污染广泛来源于采矿、选矿、冶炼、化工、金属加工等行业，主要的污染因子为铅、镉、铬、汞、砷、锌等。国家“十一五”水专项也将湘江流域重金属治理作为主要控制目标。高浓度重金属废水处理实现污染因子达标排放非常困难，因而开发高效经济处理重金属废水的药剂和技术非常重要。

目前，针对重金属废水处理方法主要有四类：1)物理处理法：主要是通过物理作用，以分离、回收废水中不溶解的呈悬浮状态污染物质的废水处理方法，如重力离心法(气浮、浮选等)、离心分离法和筛滤截流法等。2)化学处理法：是通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物质或将其转化为无害物质的废水处理法，如混凝、中和、氧化还原、吸附、离子交换或反渗透等。3)物理化学法：是利用物理化学作用去除废水中的污染物质的方法，如吸附分离法、萃取法和气提法等。4)生物化学处理法：是通过微生物的代谢作用去除废水中污染物质的方法。最为常用的方法仍然是化学处理法。

重金属废水成分复杂，浓度差异较大，处理达标要求较为严格，传统的处理技术存在：处理剂使用量大、能耗高、反应不易控制、反应较慢、效果不理想、水质差、残渣不稳定、回收贵金属难等缺点。因此，开发和利用功效好、成本低、对环境无影响药剂的代用品和无毒无害新型水处理药剂是处理重金属废水的发展趋势。

发明内容

本发明的目的在于寻找能够克服现有处理技术的不足之处，提供一种新型处理重金属废水的高聚絮凝剂及其制备和应用方法，该高聚絮凝剂能高效去除冶炼等行业废水中的重金属，并具有处理时间短、适应面广和易控制等优点。

一种新型重金属高聚絮凝剂的制备方法，是将聚合硅酸硫酸铁溶液与二甲基二烯丙基氯化铵溶液在70-100℃下混合，搅拌均匀，(先快速搅拌混合均匀，之后慢速搅拌)至混合液呈棕红色即可。

所述的聚合硅酸硫酸铁溶液质量浓度20-30％。

所述的二甲基二烯丙基氯化铵溶液的质量浓度50-70％。

所述的聚合硅酸硫酸铁溶液与二甲基二烯丙基氯化铵溶液的体积比为5-8∶1。

所述的聚合硅酸硫酸铁溶液的制备如下：在摩尔比Fe∶Si＝1∶0.2-1条件下，将聚合硫酸铁缓慢加入活性硅酸溶液中，搅拌，反应1.5-2h；静止、陈化2-5h后，得到棕色的聚合硅酸硫酸铁溶液；

所述的活性硅酸溶液制备：称取5.7g硅酸钠溶于至120ml水中，制成硅酸钠溶液，然后用6mol/L H₂SO₄滴定至溶液pH值为1-1.5，搅拌；室温活化1.5小时后，即得活性硅酸溶液。

所述的高聚絮凝剂的应用于重金属废水处理。具体是将重金属废水加入所述的高聚絮凝剂8-10mL/L。加入高聚絮凝剂后，首先快速搅拌(100-200r/min)，待混合均匀后降低搅拌速度(50-70r/min)，避免形成的矾花被打碎，然后静置沉降。

在加入高聚絮凝剂之前，将重金属废水的pH值调节在8-9；在这个pH值范围内能实现最好的絮凝效果，亦满足出水pH值6-9的要求。所述的重金属废水来源于采矿、选矿、冶炼、电镀或重金属加工废水(包括以下重金属离子的一种或几种：Pb、Cd、As、Zn、Cr、Mn、Fe、Cu等)；

本发明的优势在于：

(1)本发明利用活性硅酸中的Si-O和二甲基二烯丙基氯化铵的特殊C-N结构，开发出分子量大、沉淀速度快、能够有效沉降高浓度重金属废水的絮凝剂；本发明方法处理重金属废水操作简单、沉降时间短，易控制，能有效沉降重金属和脱除色度。

(2)针对有色冶炼行业的重金属废水，经废水预处理絮凝沉降后，沉淀絮体可返回冶炼工艺进行重金属的资源化利用。

(3)低浓度的重金属废水，进行絮凝沉降后，重金属浓度可达标排放。

(4)高浓度重金属废水经絮凝沉降后大部分重金属迁移至絮体中，为后续的处理创造有利的条件，减轻负荷。

(5)本发明高聚絮凝剂沉降速度快，不需要投加助凝剂聚丙烯酰胺，节约废水处理成本。

具体实施方式

以下结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。

实施例1，

制备高聚絮凝剂：