[发明专利]一种色氨酸-聚丙烯酰胺复合絮凝剂及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种色氨酸-聚丙烯酰胺复合絮凝剂及其使用方法。

背景技术

重金属废水处理过程中产生的污泥一般呈絮状，其沉降分离性能差，沉降速率往往小于1cm/s，难以达到高效固液分离的目的，最终会导致出水水质变差。为提高重金属废水处理过程中污泥的沉降性能，在重金属废水处理过程中形成非生物颗粒污泥的方法，可使污泥沉降性能大幅度提高。

在非生物颗粒污泥形成过程中，絮凝剂的添加是决定污泥尺寸和能否形成颗粒状的关键因素之一。鉴于此，我们考虑将强疏水性的氨基酸与有机合成高分子进行复配。其中，色氨酸结构中包含疏水性苯基，被认为是疏水性最强的氨基酸，当它吸附在颗粒表面上时会在颗粒间产生疏水吸引力。另外，聚丙烯酰胺具有较大的分子量和长链结构，可发挥吸附架桥作用，能够在颗粒间产生较强的架桥吸引力，促进大尺寸污泥的形成。架桥吸引和疏水吸引两种作用力的叠加可有效促进水中颗粒物的聚集。因此，本发明选用色氨酸和聚丙烯酰胺进行复配，从而获得了一种新型絮凝剂，可用于重金属废水处理过程中非生物颗粒污泥的形成。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种色氨酸-聚丙烯酰胺复合絮凝剂及其使用方法，该絮凝剂能有效促进重金属废水处理过程中非生物颗粒污泥的形成，显著提高了污泥沉降性能，同时降低了有机合成高分子絮凝剂的用量和毒性。

为实现上述目的，本发明是通过以下方式实现的：

一种色氨酸-聚丙烯酰胺复合絮凝剂，由色氨酸和聚丙烯酰胺复配而成，色氨酸/聚丙烯酰胺的重量配比不大于8。优选色氨酸与聚丙烯酰胺的重量配比为1/4-1/2，进一步优选1/2。投加时控制絮凝剂在重金属废水处理体系中的浓度为5～40mg/L，优选5-10mg/L，进一步优选5mg/L。

本发明通过以下步骤实现非生物颗粒污泥的形成：首先根据发明专利《一种重金属废水处理过程中形成非生物颗粒污泥的方法》(公开号：103288191A；公开日：2013-09-11)中的方法，采用并流加料控制沉淀法对废水中的重金属离子进行沉淀，形成由重金属沉淀颗粒组成的悬浮液。然后，将本发明所述的絮凝剂投加至沉淀反应完成后的悬浮液中，使其在体系中的浓度为5～40mg/L，快速搅拌(500～1000rpm)0.5～1min，使絮凝剂分散，再慢速搅拌(50～100rpm)5～20min，使污泥颗粒化，最终形成非生物颗粒污泥。

所述的并流加料控制沉淀法生成重金属氧化物沉淀物的方法具体为：在搅拌速度为400～800rpm条件下，向100-300mL含晶种物质的悬浮水溶液中通过并流加料的方式分别滴加重金属离子浓度为100～1000mg/L的重金属废水和沉淀剂0.01～0.02mol/L的氢氧化钠水溶液；控制重金属废水的滴加速率不超过3mL/min；通过调节氢氧化钠水溶液的滴加速率控制反应体系的pH值为8.0～10.5；反应1小时；所述的晶种物质包括纳米或微米级的二氧化硅、氧化锌、氧化铜、氧化铅和氧化镉中的一种或多种；所述的含有晶种物质的悬浮水溶液的固体浓度为0.5～2.0g/L；反应过程中控制反应温度不低于25℃。

本发明处理的废水中的重金属离子包括Zn²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺和Cd²⁺中的一种或多种。

本发明提供的色氨酸-聚丙烯酰胺复合絮凝剂是一种高效、低毒的新型絮凝剂，其优点主要包括(1)协同利用高分子的架桥作用和色氨酸的疏水作用，可促进非生物颗粒污泥的形成，有效提高了污泥的沉降性能；(2)充分利用了有机高分子絮凝剂的架桥作用，絮凝效率高；(3)将无毒、安全、可生物降解的生物分子复配到有机高分子中，可显著降低有机高分子絮凝剂的毒性；(4)原料来源广泛，使用条件温和。

附图说明

图1絮凝剂浓度为5mg/L时，各比例条件下非生物颗粒污泥的沉降速率。

具体实施方式

以下实施例旨在进一步说明本发明，而不是对本发明的限定。

实施例1

在容器中配制浓度1g/L的色氨酸水溶液，在另一容器中配制浓度为1g/L的聚丙烯酰胺水溶液。然后将两种水溶液按色氨酸/聚丙烯酰胺的重量配比为1/16,1/8,1/4,1/2,1,2,4的比例混合，经过均匀搅拌后，获得实施例1的一系列不同比例的絮凝剂。