一种基于高铁酸盐的复合水处理药剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于高铁酸盐的复合水处理药剂及其制备方法，属于工业废水处理领域。本发明专利技术的制备原料由氢氧化钠18～20份，氢氧化钾15～20份，次氯酸钠10～15份，硝酸铁15～18份，氯化铜1～3份，乙二胺四乙酸二钠30～35份，氯化钙18～20份组成，本发明专利技术制备的水处理药剂具有稳定性好，氧化性强并具有持续性地氧化能力，脱色性好，应用pH范围广，酸碱以及药剂投加量少，污泥不易上浮，污泥中铁盐含量较低的特点，还具有吸附和絮凝沉淀性能，能够有效地去除工业废水中的如Cd、Cr、Pb等重金属，大大提高废水的可生化性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于工业废水处理领域，更具体地说，涉及一种基于高铁酸盐的复合水处理药剂及其制备方法。
技术介绍
随着我国工业规模以及工业类型的扩大化，生产过程中产生了大量的工业废水。特别是在石油、化工、电解、印染、纺织等行业，不仅废水的排放量大，而且废水的物理化学性质复杂。不少工业废水同时具有高COD、高色度，含有多种重金属，并且BOD/COD值很低，造成废水的可生化性差，使得生物法不能够直接应用于这些工业废水的处理。对于这类难生物降解的工业废水，一般首先采用化学氧化预处理提高废水的可生化性，然后用生化法处理。目前使用较多的是基于·OH的高级氧化工艺，根据产生·OH的方式不同，可将目前的高级氧化工艺分为以H2O2为主体的高级氧化过程、以O3为主体的高级氧化过程、以TiO2为主体的高级氧化过程、电化学氧化等。以H2O2为主体的高级氧化过程主要指Fenton氧化。1964年，Eisenhauer首次将Fendon试剂应用于苯酚和烷基苯废水的处理。Fendon体系设备简单，氧化效率高，操作过程简便，应用范围广，药剂绿色环保，但是也存在着反应pH范围较窄(最佳pH 3～3.5)、H2O2易造成污泥上浮、处理后废水盐度大、Fe(Ⅱ)添加量大、污泥中Fe难以去除等问题。中国专利“一种Fendon法铁屑还原处理硝基苯类废液的方法”(公开号CN 104944637 A)该方法可有效降低硝基苯类废液的COD值，并回收胺类结晶产物，但需要将反应体系的pH调整至2～4，反应时间需要3～4个小时，不仅反应时间长，而且酸碱等药剂的投加量大，造成出水的盐度大大提高，需要改进。高铁酸盐是一种新型、高效、无毒的多功能水处理剂，在较广的pH范围内都具有很强的氧化性。在饮用水的处理过程中，集氧化、吸附、絮凝、沉淀、灭菌、消毒、脱色、除臭等八大特点为一体的综合性能，是其他水处理剂不可比拟的。高铁酸盐能够光谱性地氧化去除水中的常量或者微量污染物，如BOD、COD、氨氮、亚硝酸盐、重金属等，并且其氧化性能够有效地杀灭水体中的藻类、细菌、病毒等致病微生物。其还原产物氢氧化铁胶体具有很好的混凝效果，能够去除水中细小的悬浮颗粒。但是目前高铁酸盐应用于水处理还存在着诸多问题。高铁酸盐稳定性较差，H+和Fe3+对溶液体系中的高铁酸根具有很强的催化分解作用，这种作用的强度与二者的浓度呈正比例关
系。高铁酸根分解后生成三价铁离子，这又会加速高铁酸根的分解。高铁酸盐遇水发生分解，在酸性或者中心条件下很快分解释放出氧气。研究发现，碱土金属高铁酸盐相对于碱金属高铁酸盐，其在相同条件下的稳定性提高很多，如高铁酸钙在中性或者弱碱性环境下仍能稳定存在，很少发生分解。而且高铁酸盐单独作为水处理剂应用领域较为狭窄，多应用于生化出水的深度处理以及与生活饮用水的处理等。面对成分复杂、污染物含量高、难降解有机物高的工业废水，单独使用高铁酸盐难以达到理想的去除效果。中国专利“聚乙烯蜡包覆型稳定性高铁酸钾及其制备方法”(公开号CN 105061784A)采用聚乙烯蜡这种疏水性材料制备包覆型稳定性高铁酸钾，提高高铁酸钾的包覆率和稳定性。该方法虽然提高了高铁酸钾的稳定性，但造成高铁酸钾的溶出率下降，聚乙烯蜡/高铁酸钾＝8/1的药剂释放50％高铁酸钾的时间为25.2h，时间效率太低，需要改进。中国专利“一种基于高铁酸钾的水处理复合剂及其配制方法”(公开号CN 103121745 A)制备了一种高铁酸钾复合药剂，将高铁酸钾固化，使得其在水体中缓慢释放，可以持续性地发挥药剂的氧化能力。这种复合药剂的有效成分只有高铁酸钾一种，其氧化能力有限，一般只能应用于污染物含量少且易降解和沉淀的饮用水的处理，并且药剂在水体中长时间的停留极易分解，从而造成氧化性能的降低，因此需要改进，提高复合药剂持续性的氧化能力，拓宽其应用范围。
技术实现思路
1.要解决的问题针对现有的水处理药剂存在稳定性差、氧化性能较弱且持续性差、应用范围窄、药剂使用量大、剩余的过氧化氢易造成污泥上浮、污泥中铁盐含量较高等问题，本专利技术提供一种基于高铁酸盐的复合水处理药剂及其制备方法，该制备方法原料利用率高，复合药剂中的有效成分高铁酸盐稳定性好，药剂配合过氧化氢使用氧化性强且氧化能力持续，大大提高废水的可生化性，同时具备良好的脱色和吸附絮凝性能，可有效降低废水色度和Cd、Cr、Pb等重金属离子的含量，药剂投加量少，不易造成污泥上浮且污泥中铁盐含量低。2.技术方案为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种基于高铁酸盐的复合水处理药剂，其组成成分及各组分的质量份数为(皆按纯物质计算，不包括溶液以及水结合态)：氢氧化钠18～20份，氢氧化钾15～20份，次氯酸钠10～15份，硝酸铁15～18份，氯化铜1～3份，乙二胺四乙酸二钠30～35份，氯化钙18～20份。优选地，其各组分的质量份数为：氢氧化钠20份，氢氧化钾20份，次氯酸钠14份，硝酸铁17份，氯化铜3份，乙二胺四乙酸二钠34份，氯化钙20份。优选地，所述的复合水处理药剂保存条件为：低于35℃的干燥条件下避光保存。优选地，所述的复合水处理药剂在使用时与双氧水配合使用。上述的一种基于高铁酸盐的复合水处理药剂的制备方法，其步骤为：(1)按上述的比例称取各组分，将次氯酸钠制备成10％(质量分数)的溶液，然后将氢氧化钠固体加入到10％的次氯酸钠溶液中，搅拌，然后加入硝酸铁固体搅拌溶解；(2)向步骤(1)得到的溶液中添加氯化铜固体和乙二胺四乙酸二钠固体，搅拌至完全溶解；(3)向步骤(2)得到的溶液中添加KOH固体，搅拌后沉淀10～15min，通过抽滤的方式得到滤饼，干燥后记为固体A；(4)用硫酸或硝酸调节步骤(3)中得到的滤液的pH至8～8.5，将氯化钙配制成饱和溶液，在搅拌条件下滴加氯化钙饱和溶液至调节pH值后的滤液中，静置后，抽滤得到的滤饼，干燥后记为固体B。(5)将固体A与固体B均匀混合后即为基于高铁酸盐的复合水处理药剂。优选地，步骤(3)添加KOH固体后，反应需在循环冷却水条件下进行。优选地，步骤(4)中用硫酸或硝酸调节溶液的pH值。优选地，其有效成分高铁酸盐的含量达到93％(质量分数)以上。优选地，其有效成分高铁酸盐包括高铁酸钾和高铁酸钙。优选地，步骤(3)和步骤(4)中干燥滤饼的条件为60～80℃条件下干燥40min～1h。3.有益效果相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术药剂制备方法创新性地将高铁酸盐的析出过程分两步进行，分别析出高铁酸钾和高铁酸钙，高铁酸盐的产率从44％～76％提高到69％～85％，提升了原料的利用率；(2)本专利技术的产物中掺杂的氯化铜与乙二胺四乙酸钠在固态药剂中分别作为有效成分高铁酸盐的钝化剂和分散剂，降低了氢氧化铁以及三价铁离子等金属成分催化分解高铁酸盐的作用，提高了钙铁酸盐的稳定性；(3)本专利技术中，高铁酸盐被还原成Fe(Ⅲ)后可与固体药剂中的钝化剂和分散剂氯化铜和乙二胺四乙酸钠构成双金属芬顿催化体系，提高了药剂的氧化能力，解决了高铁酸盐对于高浓度且难降解COD氧化性能不足的问题；在废水体系中，水溶性好的高铁酸钾可在短时间内解离出高铁酸根离子并发挥强氧化作用，水溶性较差的高铁酸钙可缓慢地解离出高铁酸根从而提供持续性地氧化能力；(4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于高铁酸盐的复合水处理药剂，其特征在于：其组成成分及各组分的质量份数为：氢氧化钠18～20份，氢氧化钾15～20份，次氯酸钠10～15份，硝酸铁15～18份，氯化铜1～3份，乙二胺四乙酸二钠30～35份，氯化钙18～20份。

【技术特征摘要】
1.一种基于高铁酸盐的复合水处理药剂，其特征在于：其组成成分及各组分的质量份数为：氢氧化钠18～20份，氢氧化钾15～20份，次氯酸钠10～15份，硝酸铁15～18份，氯化铜1～3份，乙二胺四乙酸二钠30～35份，氯化钙18～20份。2.根据权利要求1所述的一种基于高铁酸盐的复合水处理药剂，其特征在于：其各组分的质量份数为：氢氧化钠20份，氢氧化钾20份，次氯酸钠14份，硝酸铁17份，氯化铜3份，乙二胺四乙酸二钠34份，氯化钙20份。3.根据权利要求1或2所述的一种基于高铁酸盐的复合水处理药剂，其特征在于：所述的复合水处理药剂保存条件为：低于35℃的干燥条件下避光保存。4.根据权利要求1或2所述的一种基于高铁酸盐的复合水处理药剂，其特征在于：所述的复合水处理药剂在使用时与双氧水配合使用。5.权利要求1中所述的一种基于高铁酸盐的复合水处理药剂的制备方法，其步骤为：(1)按权利要求1中所述的比例称取各组分，将次氯酸钠制备成10％(质量分数)的溶液，然后将氢氧化钠固体加入到10％的次氯酸钠溶液中，搅拌，然后加入硝酸铁固体搅拌溶解；(2)向步骤(1)得到的溶液中添加氯化铜固体和乙二胺四乙酸二钠固体，搅拌至完全溶解；(3)向...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘波，孙信柏，梁子，姚芳，侯翔宇，王德鹏，丁新春，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32