一种用于含重金属废酸的复合水处理药剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种用于含重金属废酸的复合水处理药剂，所述的药剂由电石渣、磁性粉煤灰沸石、零价铁、壳聚糖、十六烷基三甲基溴化铵和硝酸铝制备而得；利用硝酸铝改性电石渣提高电石渣的稳定性和对重金属离子的吸附性能，利用壳聚糖稳定零价铁，提高零价铁的氧化性从而提高重金属的去除效果，同时使零价铁负载于电石渣上，最后通过引发剂使电石渣和沸石交联，制备成复合水处理药剂。本发明专利技术制备的复合水处理药剂能很好的除去废酸中的重金属离子，同时能中和酸性，去除效果好，可循环使用，不会产生二次污染，具有很好的发展前景。

【技术实现步骤摘要】
一种用于含重金属废酸的复合水处理药剂及其制备方法
本专利技术属于污水处理
，特别涉及一种用于含重金属废酸的复合水处理药剂及其制备方法。
技术介绍
各种生物都有其pH值适应范围，超出该范围，就会影响其生存。酸、碱性废渣、废水的随意堆放或直接排放都会污染环境，抑制微生物生长，破坏自然缓冲或自净能力，从而影响人类的生存。酸性废水主要来源于工业及生活燃煤锅炉、化工、化纤、电镀、有色金属冶炼等企业，这些酸性废水往往伴有重金属有害物，对于这种废水一般采用化学中和混凝法，但对于高浓度重金属的酸性废水，这种方法就难以达到排放标准。专利技术专利ZL201210261905.5，可用于处理含复杂重金属和/或放射性废水的复合药剂及其应用，包括8-羟基喹啉及其衍生物中的一种或者任意两种的组合物，聚胺基-二硫代氨基甲酸盐中的一种或者任意两种的组合物，以及二烃基二硫代磷酸盐中的一种或者任意两种的组合物；三种组分的质量分数分别为1%～90%、1%～90%和1%～98%。该专利技术复合药剂溶于水后将复合药剂溶液投加到待处理的废水中，复合药剂添加量为废水中重金属和放射性物质理论量的0.5～2倍，充分搅拌后形成金属络合物，最后过滤分离完成对废水的处理。该专利技术复合药剂及其应用效果显著、投资少、成本低、不受场地等限制，可以实现远程自动控制。专利技术专利ZL201410411805.5，重金属污水处理药剂，由十二烷基二亚乙基三胺、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺、过氧化二苯甲酰、粉状活性炭、乙二胺四乙酸二钠、叔丁胺、氨基甲酸盐、二硫代氨基甲酸盐、硫代氨基甲酸酯、淀粉、纤维素、水溶性淀粉黄原酸酯、硅酸钠、过硫酸钾、次硫酸钠、强碱和水组成。该专利技术中的污水处理药剂，结合高分子化合物经过改性后生成，该混合物含有多种活性基团，能与重金属发生络合、螯合、吸附、交换等物理化学反应，从而可以把水溶液中的重金属离子去除。对重金属离子具有很好的去除效果，去除率均在97%以上，且具有较强的抗Ca2＋、Mg2＋干扰能力；含镉污水去除率为99.8%，达到国家规定的排放标准；含铬污水去除率达99.6%以上。现有技术用于废水中重金属去除的药剂均由化学药物合成，容易产生二次污染，同时沉淀处理工艺复杂，提高了水处理成本；另一方面，当水质复杂如高浓度酸性废水中含有高浓度重金属时，对处理工艺和处理药剂的要求更高，一般需要很大量的药剂进行处理，处理时间长，耗能高。因此，开展高效、低成本、适应性强的酸性废水重金属去除药剂的研究具有重大的意义。
技术实现思路
针对现有技术中废水处理药剂存在的重金属去除效果不高、易产生二次污染、不能适应于复杂水质、消耗量大等缺陷，本专利技术提供一种用于含重金属废酸的复合水处理药剂。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种用于含重金属废酸的复合水处理药剂，由以下重量份数比组分制备而得：改性电石渣20~40份，改性零价铁10~20份，NaBH4溶液20~25份，磁性粉煤灰沸石15~25份，十六烷基三甲基溴化铵2~4份；所述的改性电石渣和改性零价铁质量比为（2~4）:1；所述的NaBH4溶液浓度为0.6~1mol/L；所述的改性电石渣为硝酸铝改性电石渣；所述的改性零价铁为壳聚糖稳定零价铁。本专利技术还提供了所述的用于含重金属废酸的复合水处理药剂的制备方法，包括以下步骤：（1）按重量份数比，取改性电石渣20~40份，加入改性零价铁10~20份，搅拌30min混合均匀，得到混合液；（2）在混合液中缓慢加入20~25份NaBH4溶液，继续搅拌30min，得到混合物Ⅰ；（3）将混合物与15~25份磁性粉煤灰沸石混合，加入2~4份十六烷基三甲基溴化铵，在60~80℃、260r/min条件下反应2~3h，得到混合物Ⅱ；（3）将混合物Ⅱ用无水乙醇洗涤3次后，再用无氧去离子水冲洗3~5次，然后进行抽滤得到沉淀，将沉淀真空冷冻干燥24h，即得到复合水处理药剂。本专利技术以电石渣和粉煤灰沸石为主体负载零价铁制备成复合水处理药剂，通过硝酸铝改性电石渣向钙基中添加惰性物质Al3+，提高电石渣捕集金属离子的性能和抗磨损性能，使复合水处理药剂能对此使用而重金属吸附性能不降低；另一方面，电石渣属于强碱物质，能中和酸性废水。零价铁具有廉价、还原能力强和反应速度快的特点，可以把在金属活动顺序表中排于其后的金属置换出来而沉积在铁的表面，从而达到去除污染的目的；本专利技术利用壳聚糖稳定零价铁，提高了零价铁对重金属的吸附性能和自身稳定性，使零价铁不会被空气氧化，从而达到更好的除废效果。沸石具有良好的重金属吸附性能，利用粉煤灰制备的沸石，因其还有大量的铝硅酸盐物质，与天然沸石相比具有更强的吸附性能，本专利技术将粉煤灰沸石磁化，再通过引发剂十六烷基三甲基溴化铵使其和电石渣交联制备成复合水处理药剂，能提高水处理药剂去除重金属的种类和效率，同时便于对沉淀进行分离，提高水处理的效率。作为本专利技术的进一步改进，所述的改性电石渣的制备方法如下：按重量份数比，取5~10份电石渣和90~95份Al（NO3）3·9H2O与4~5份水和4~5份甘油混合，于磁力搅拌器上80℃恒温搅拌2h，然后放入马弗炉中700~850℃煅烧2h，得到样品，将样品研磨成粉末并过100~200目筛，即得到改性电石渣；所述的水和甘油用量比为1:1。利用甘油促进电石渣和硝酸铝燃烧合成复合载体，不仅提高了电石渣对金属离子的捕集性能，同时降低了电石渣捕集金属离子量的衰减速度，使其能拥有更长的使用寿命和重金属捕集性能，锻烧温度也会影响载体的吸附性能，过高的温度会破坏载体表面基团和自身结构，从而导致吸附性能和稳定性下降。作为本专利技术的进一步改进，所述的改性零价铁的制备方法如下：（1）按重量份数比，将分子量为10万的2~6份壳聚糖溶解于0.05mol/l的4~16份硝酸溶液中，然后通过0.2μm的微孔滤膜过滤除去不溶的部分，得到壳聚糖硝酸溶液；（2）向1~5份壳聚糖硝酸溶液中加入10~14份FeSO4·7H2O的水溶液，然后通入氮气30min除尽氧气，搅拌10min混合均匀，然后边搅拌边加入20~30份新配置的KBH4的水溶液，20~30℃下反应80~90min，得到纳米铁颗粒；（3）将纳米铁颗粒用无氧去离子水洗涤三次，即可得到改性零价铁；所述的FeSO4·7H2O浓度为0.2~0.3mol/ml；所述的KBH4浓度为0.5~1mol/ml。壳聚糖结构中含有大量羟基、氨基，同时含有亲水基和疏水基，使得壳聚糖对许多离子、有机物、生物分子等具有交换、螯合、吸附等作用，能有效的去除废水中的色度和沉淀；同时壳聚糖表面的基团能与许多活性剂或基团发生静电结合，因此，利用壳聚糖与零价铁结合形成纳米复合材料，提高零价铁在复合水处理剂的表现结构和稳定性，相比于单一的层铺能具有更强的还原性能和团聚性能，从而提高重金属的去除效率，进一步提高了零价铁的循环利用率。作为本专利技术的进一步改进，所述的磁性粉煤灰沸石的制备方法如下：（1）按固液比为1:4将粉煤灰加入到质量分数为10%的盐酸溶液中，磁力搅拌1h后水洗过滤，得到酸化粉煤灰；（2）将酸化粉煤灰和红土按照质量比为1:1加入到质量分数为5%的戊二醛中，磁力搅拌12h，用磁倾析法水洗至中性，60℃中空干燥后研磨得到磁性粉煤灰；戊二醛用量为50mL/g粉煤灰；（3）本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于含重金属废酸的复合水处理药剂，其特征在于，由以下重量份数比组分制备而得：改性电石渣20~40份，改性零价铁10~20份，NaBH4溶液20~25份，磁性粉煤灰沸石15~25份，十六烷基三甲基溴化铵2~4份；所述的改性电石渣和改性零价铁质量比为（2~4）:1；所述的NaBH4溶液浓度为0.6~1mol/L；所述的改性电石渣为硝酸铝改性电石渣；所述的改性零价铁为壳聚糖稳定零价铁。

【技术特征摘要】
1.一种用于含重金属废酸的复合水处理药剂，其特征在于，由以下重量份数比组分制备而得：改性电石渣20~40份，改性零价铁10~20份，NaBH4溶液20~25份，磁性粉煤灰沸石15~25份，十六烷基三甲基溴化铵2~4份；所述的改性电石渣和改性零价铁质量比为（2~4）:1；所述的NaBH4溶液浓度为0.6~1mol/L；所述的改性电石渣为硝酸铝改性电石渣；所述的改性零价铁为壳聚糖稳定零价铁。2.如权利要求1所述的用于含重金属废酸的复合水处理药剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）按重量份数比，取改性电石渣20~40份，加入改性零价铁10~20份，搅拌30min混合均匀，得到混合液；（2）在混合液中缓慢加入20~25份NaBH4溶液，继续搅拌30min，得到混合物Ⅰ；（3）将混合物与15~25份磁性粉煤灰沸石混合，加入2~4份十六烷基三甲基溴化铵，在60~80℃、260r/min条件下反应2~3h，得到混合物Ⅱ；（3）将混合物Ⅱ用无水乙醇洗涤3次后，再用无氧去离子水冲洗3~5次，然后进行抽滤得到沉淀，将沉淀真空冷冻干燥24h，即得到复合水处理药剂。3.如权利要求2所述的用于含重金属废酸的复合水处理药剂的制备方法，其特征在于，所述的改性电石渣的制备方法如下：按重量份数比，取5~10份电石渣和90~95份Al（NO3）3·9H2O与4~5份水和4~5份甘油混合，于磁力搅拌器上80℃恒温搅拌2h，然后放入马弗炉中700~850℃煅烧2h，得到样品，将样品研磨成粉末并过100~200目筛，即得到改性电石渣；所述的水和甘油用量比为1:1。4.如权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦明，
申请(专利权)人：合山市春旭环保科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广西,45