一种加速纳米颗粒悬浮液固液分离的方法技术

本发明专利技术涉及一种加速纳米颗粒悬浮液固液分离的方法，属于废水处理技术领域。本发明专利技术为了解决纳米材料处理废水后纳米颗粒难沉降及影响出水水质的问题，提出一种加速纳米颗粒悬浮液固液分离的方法。通过向纳米颗粒悬浮液中投加有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺（PAM，分子式C3xH5xNxOx），在其吸附架桥、网捕卷扫等作用下，经过混合、絮凝阶段，纳米颗粒与PAM形成粒径大、易沉降絮体，加速纳米颗粒沉降，在重力作用下实现固液分离，减少上清液纳米颗粒残留量，并显著降低出水浊度，保证出水水质。本发明专利技术操作简单、成本低，适用于含纳米颗粒悬浮液的固液分离，如采用纳米材料进行水污染治理产生的悬浮液。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于废水处理
，具体为投加有机高分子絮凝剂PAM加速纳米颗粒悬浮液固液分离，提高纳米材料处理出水水质的方法。
技术介绍
纳米材料是本世纪最具发展潜力的材料之一，由于对水中重金属、有机卤化物等污染物去除具有显著效果，近年来已广泛应用于环境中污水治理、城市固体废弃物处理、空气净化等领域。然而，纳米材料潜在危害也逐渐被人们所关注，如其生物毒性已成为一个研究热点。鉴于纳米材料的生物毒性及广泛应用导致的潜在风险，水体中纳米颗粒必须予以去除，以消除其潜在隐患。由于纳米颗粒粒径小、分散度高，强烈的布朗运动使其在水体中可以克服重力作用而不下沉，保持分散体系处于平衡状态，致使纳米颗粒悬浮液难以发生固液分离。该特性严重制约着纳米材料在废水处理中的应用。例如，对间歇式纳米材料反应器(如专利CN102849849及专利CN 102583689)所示，为使纳米颗粒与处理后废水分离，保证出水水质，需延长水力停留时间(HRT)和增大池体面积，致使设备/装置污水处理能力降低和基建费用增加；对于连续式纳米材料反应器(如专利CN 102897889)所示，该特性还会限制沉淀设备的表面水力负荷，致使污水处理能力受到极大限制。更为严重的是，出水因含纳米颗粒悬浮物，导致水质难以达标。当前废水处理
中，用于悬浮液中固液分离的方法及技术种类繁多。但目前用于将纳米颗粒悬浮液固液分离的方法与技术存在诸多不足，比如中国专利技术专利CN102583689 A介绍了 “一种纳米零价铁-电磁系统去除电镀废水中重金属的方法及其装置”，通过装置底部电磁铁产生磁场力分离磁性纳米颗粒，反应后大量磁性纳米材料转化为非磁性纳米材料，该系统无·法将非磁性纳米颗粒如Fex(OH)y絮体从处理后废水中完全分离，出水因含有较高浓度非磁性颗粒，致使出水水质超标。此外，该设备造价高、耗电量大、结构复杂，导致污水处理成本和设备运行维护成本过高。为减少上清液中纳米颗粒残留量、保证出水水质达标、降低污水处理成本，有必要寻求一种既经济又能快速实现纳米颗粒悬浮液固液分离的方法与技术。
技术实现思路
本专利技术主要是为了解决纳米材料在废水处理中难以沉降及影响出水水质的问题，以及克服现有专利对非磁性材料分离效率低下等不足，提供。通过向纳米颗粒悬浮液中投加有机高分子絮凝剂PAM，在其吸附架桥、网捕卷扫等作用下，经过混合、絮凝阶段，PAM与纳米颗粒形成粒径大、易沉降絮体，加速纳米颗粒沉降，促进纳米颗粒悬浮液固液分离，并高效网捕去除水中残余纳米颗粒，减少上清液悬浮物残留量，显著降低出水浊度，保证出水水质。本专利技术提出的加速纳米颗粒悬浮液固液分离的方法，具体步骤如下: 利用计量泵向纳米颗粒悬浮液中投加新配制质量浓度为0.1 - 3 %。的PAM溶液，PAM投加量为混合液中纳米颗粒质量的0.1 - 3 %;经过混合、絮凝和沉淀过程，加速纳米颗粒悬浮液固液分离； A.混合阶段:控制速度梯度G值为700 s—1 - 1000 s_\搅拌时间为10 s - 20 s,使纳米颗粒与PAM充分接触； B.絮凝阶段:控制速度梯度G值为20s—1 - 70 s—1，搅拌时间为2 min - 30 min，使PAM与纳米颗粒形成粒径大、易沉降絮体，依靠重力加速沉降； C.沉淀阶段:静置沉淀20min - 30 min,待固液分离后,上清液作为出水排出，污泥排入污泥处理设备或回用。本专利技术中，所述纳米颗粒为一些常见废水处理纳米材料，如纳米铁颗粒、纳米氧化铝、纳米二氧化硅或磁性纳米氧化铁等中一种以上。本专利技术中，PAM溶液配制采用机械搅拌，速度梯度G值控制在700 s—1 - 1000 s—1，水温控制在2 0C - 55 °C。本专利技术中，所用PAM的类型为阴离子型(APAM)或非离子型(NPAM)，分子量为400万以上。本专利技术中，通过加酸碱控制纳米颗粒悬浮液pH值为6 - 9。本专利技术实现技术效果如下: (1)本专利技术仅需使用一定量P AM溶液，通过控制混合、絮凝、沉淀三个过程，加速纳米颗粒悬浮液固液分离，操作简单，易于实现； (2)PAM易溶于水、无腐蚀性且价格低廉，适合作为水处理常用净水药剂； (3)本专利技术可有效地减少上清液中纳米颗粒残留量，并显著降低出水浊度，保证出水水质。附图说明图1实施例2中工艺流程 图2实施例3中三份混合液中上清液铜残留率变化图。图中序号:1、进水；2、纳米零价铁；3、PAM ;4、反应区；5、沉淀区；6、出水；7、剩余污泥；8、回流污泥；9、计量泵。具体实施例方式下面通过实施例进一步说明本专利技术。本专利技术中，具体实施例1、2、3中所用纳米材料为纳米铁颗粒。实施例1: 通入N2条件下,在三个烧杯中分别将纳米铁颗粒与去尚子水、分子量约400万-500万的APAM和NPAM混合反应，纳米铁颗粒、APAM和NPAM反应浓度为2 g/L、0.02 g/L、0.02g/L，以G值为800 s—1搅拌20 S，然后以G值为50 s—1搅拌5 min，搅拌完成后，分别取50mL混合液于三个50 mL量筒内，静置沉淀20 min。结果显示(表I),反应I h后,未加入絮凝剂PAM的出水浊度是分别加入NPAM、APAM出水浊度的21倍和13倍以上。表I实施例1三组实验沉降效果及上清液浊度对比权利要求1.，其特征在于具体步骤如下: 利用计量泵向纳米颗粒悬浮液中投加新配制质量浓度为0.1 - 3 %。的PAM溶液，PAM投加量为混合液中纳米颗粒质量的0.1 - 3 %;经过混合、絮凝和沉淀过程，加速纳米颗粒悬浮液固液分离； 混合阶段:控制速度梯度G值为700 s—1 - 1000 s_S搅拌时间为10 s - 20 S，使纳米颗粒与PAM充分接触； 絮凝阶段:控制速度梯度G值为20 s—1 - 70 s—1，搅拌时间为2 min - 30 min，使PAM与纳米颗粒形成粒径大、易沉降絮体，依靠重力加速沉降； 沉淀阶段:静置沉淀20 min - 30 min,待固液分离后,上清液作为出水排出，污泥排入污泥处理设备或回用。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述纳米颗粒为一些常见废水处理纳米材料，如纳米铁颗粒、纳米氧化铝、纳米二氧化硅或磁性纳米氧化铁中一种以上。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于PAM溶液配制采用机械搅拌，速度梯度G值控制在700 s.1 - 1000 s_\水温控制在2 V - 55 °C。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所用PAM的类型为阴离子型或非离子型，分子量为400万以上。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于通过加酸碱控制纳米颗粒悬浮液PH值为6_ 9 。全文摘要本专利技术涉及，属于废水处理
本专利技术为了解决纳米材料处理废水后纳米颗粒难沉降及影响出水水质的问题，提出。通过向纳米颗粒悬浮液中投加有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM，分子式C3xH5xNxOx)，在其吸附架桥、网捕卷扫等作用下，经过混合、絮凝阶段，纳米颗粒与PAM形成粒径大、易沉降絮体，加速纳米颗粒沉降，在重力作用下实现固液分离，减少上清液纳米颗粒残留量，并显著降低出水浊度，保证出水水质。本专利技术操作简单、成本低，适用于含纳米颗粒悬浮液的固液分离，如采用纳米材料进行水污染本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加速纳米颗粒悬浮液固液分离的方法，其特征在于具体步骤如下：利用计量泵向纳米颗粒悬浮液中投加新配制质量浓度为0.1???3?‰的PAM溶液，PAM投加量为混合液中纳米颗粒质量的0.1???3?%；经过混合、絮凝和沉淀过程，加速纳米颗粒悬浮液固液分离；混合阶段：控制速度梯度G值为700?s?1???1000?s?1，搅拌时间为10?s???20?s，使纳米颗粒与PAM充分接触；絮凝阶段：控制速度梯度G值为20?s?1???70?s?1，搅拌时间为2?min???30?min，使PAM与纳米颗粒形成粒径大、易沉降絮体，依靠重力加速沉降；沉淀阶段：静置沉淀20?min???30?min，待固液分离后，上清液作为出水排出，污泥排入污泥处理设备或回用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟贤，李少林，雷轰，夏薇，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：