一种污水处理用除磷剂及其制备方法与流程

[0001]
本发明涉及水处理试剂领域，具体涉及一种污水处理用除磷剂及 其制备方法。


背景技术：

[0002]
我国经济快速发展，大量富含磷污水未经处理或者处理不达标而 排入河流、湖泊、海洋等敏感水体环境中导致水体富营养化，甚至黑 臭，其中又以磷为关键因素，当环境水体中tp≥0.02mg/l时，水体 开始缺氧，呈现出发生富营养化状态[1-2]。因此，工农业废水及生活 污水应先进行脱氮除磷达标后方可排入水体。尤其针对重点湖泊、重 要水库及近岸海域汇水区域等敏感地区，应该根据相关污水水质的特 点、相关排放标准及再生利用需求，选出合理适宜的提标改造工艺， 着力提高污水脱氮除磷工艺的能力。但就目前形式看，总磷仍是城镇 污水处理较难控制的指标之一，且仅靠生物处理工艺不能满足日益严 格的出水排放标准。据统计，因氮磷超标导致的水体富营养化是我国 每年多个天然湖泊消亡的主要原因。故为了遏制水体富营养化问题的 日益蔓延，保护天然水体不被破坏，必须运用有效的除磷技术才能缓 解当前局面。
[0003]
现有技术中常用的除磷剂一般为fe-al-ca污水除磷剂，但该除 磷剂易造成管道设备堵塞，处理效率低。
[0004]
cn106430504a公开了一种生活污水除磷剂，所述除磷剂a按重 量计由以下成分制成：聚合氯化铝6.25份、凹凸棒土5.42份、硫酸 铝2.15份、硫酸亚铁2.36份；所述除磷剂b按重量计由以下原料制 成：聚合氯化铝1.85份、聚乙烯醇6.4份、硫酸亚铁2.15份。但除 磷剂a只能在污水ph为7.5-8.5条件下使用，除磷剂b只能在ph 为6.5-7.5下使用，往往需要调节污水的ph，并且也容易堵塞管道， 并不能满足污水除磷的需求。
[0005]
cn105502610a公开了一种高效污水除磷絮凝剂，所述高效污水 除磷絮凝剂的成份为：水，30～40份；高氯酸钾，4～8份；硅酸钠， 20～30份；硫酸亚铁，25～35份；硫酸铝和硫酸镁的混合物，35～ 45份；其中，硫酸铝和硫酸镁的重量比为3～5:1，但该污水除磷剂 主要处理磷含量最高6mg/l的生活污水，也不能满足污水除磷的需 求。
[0006]
综上，目前所使用的除磷剂还存在以下问题：
[0007]
1、吸附容量小，吸附去除率较低；
[0008]
2、对于一些磷含量高的污水，吸附去除率更低，无法满足除磷 需求；
[0009]
3、使用条件(如ph值)较苛刻，增加了除磷成本，且对磷吸 附去除率低。
[0010]
基于上述情况，本发明提出了一种污水处理用除磷剂及其制备方 法，可有效解决以上问题。


技术实现要素：

[0011]
本发明的目的在于提供一种污水处理用除磷剂及其制备方法。本 发明的污水处理用除磷剂通过精选原料组成，并优化各原料含量，选 择了适当配比的五水硫酸亚铁、聚合氯化铝、聚合硅酸铝铁、以及特 制的羟基铁改性蒙脱土，既充分发挥各原料的优点，又相
互补充，相 互促进，大大提升了产品的质量，制得的污水处理用除磷剂磷去除率 高，且处理后水的浊度低，是一种高效的污水处理用除磷剂。
[0012]
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：
[0013]
一种污水处理用除磷剂，包括以下重量份的原料：
[0014]
五水硫酸亚铁45～55份、
[0015]
聚合氯化铝12～16份、
[0016]
聚合硅酸铝铁20～27份、
[0017]
羟基铁改性蒙脱土25～33份。
[0018]
本发明的污水处理用除磷剂通过精选原料组成，并优化各原料含 量，选择了适当配比的五水硫酸亚铁、聚合氯化铝、聚合硅酸铝铁、 以及特制的羟基铁改性蒙脱土，既充分发挥各原料的优点，又相互补 充，相互促进，大大提升了产品的质量，制得的污水处理用除磷剂磷 去除率高，且处理后水的浊度低，是一种高效的污水处理用除磷剂。
[0019]
优选的，所述污水处理用除磷剂包括以下重量份的原料：
[0020]
五水硫酸亚铁50份、
[0021]
聚合氯化铝14份、
[0022]
聚合硅酸铝铁23.5份、
[0023]
羟基铁改性蒙脱土29份。
[0024]
优选的，所述羟基铁改性蒙脱土的制备方法包括如下步骤：
[0025]
1)羟基铁溶胶的制备：
[0026]
11)将氯化铁溶于去离子水中，形成氯化铁水溶液；
[0027]
12)将氢氧化钠水溶液滴加至所述氯化铁水溶液中，边滴加边搅 拌，滴加完毕后，继续搅拌30～50min，得到羟基铁溶胶；
[0028]
2)羟基铁改性蒙脱土的制备：
[0029]
21)将蒙脱土搅拌分散于混合溶剂中，通入二氧化碳至饱和，并 继续搅拌6～8h；
[0030]
22)将所述蒙脱土悬浮液升温至75～80℃，排除二氧化碳，得 到蒙脱土悬浮液；
[0031]
23)然后降温至45～48℃，加入复配有机阳离子表面活性剂， 添加量为相对于蒙脱土质量的1.6～1.8％，继续搅拌1～2h；所述复 配有机阳离子表面活性剂为苯基三丙基氯化铵和十二烷基二甲基苄 基氯化铵的混合物，两者的质量之比为1：0.42～0.46；
[0032]
苯基三丙基氯化铵和十二烷基二甲基苄基氯化铵均呈弱碱性，两 者相互配合，起到良好的协同作用，对所述蒙脱土具有良好的表面改 性作用，苯基三丙基氯化铵和十二烷基二甲基苄基氯化铵进入所述蒙 脱土的层间距后，可对层间距起到支撑作用，扩大层间距，且有利于 后续羟基铁与所述蒙脱土，尤其是结合至所述蒙脱土的层间。
[0033]
24)然后降温至28～32℃，将所述羟基铁溶胶滴加至所述蒙脱 土悬浮液中，搅拌反应2～2.5h，然后依次经出料，过滤，洗涤，真 空干燥，研磨得到所述羟基铁改性蒙脱土。
[0034]
优选的，步骤11)中，所述氯化铁水溶液的浓度为25～30wt％；
[0035]
优选的，步骤12)中，所述氢氧化钠水溶液的浓度为3～5wt％。
[0036]
优选的，步骤12)中，所述氢氧化钠水溶液滴加完毕时，氯化 铁与氢氧化钠的用量摩尔比为1：1.2～1.4。
[0037]
优选的，步骤21)中，所述蒙脱土的的层间距为3～5nm。
[0038]
优选的，步骤21)中，所述混合溶剂由去离子水、乙醇组成， 其中乙醇的浓度为87～92wt％。
[0039]
优选的，步骤21)中，所述蒙脱土与混合溶剂的质量之比为1： 4～6；
[0040]
优选的，步骤23)中，所述羟基铁溶胶与所述蒙脱土悬浮液的 质量之比为1：10～12。
[0041]
优选的，步骤23)中，所述羟基铁改性蒙脱土的粒度为300～500 目。
[0042]
本发明还提供一种所述的污水处理用除磷剂的制备方法，包括下 列步骤：
[0043]
a、分别称取所述污水处理用除磷剂的各原料，备用；
[0044]
b、将称取的所述污水处理用除磷剂的各原料在空气湿度小于46％ 的环境下，混合均匀；
[0045]
c、然后在42～46℃条件下，烘35～45min，得到所述污水处理 用除磷剂。
[0046]
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
[0047]
本发明的污水处理用除磷剂通过精选原料组成，并优化各原料含 量，选择了适当配比的五水硫酸亚铁、聚合氯化铝、聚合硅酸铝铁、 以及特制的羟基铁改性蒙脱土，既充分发挥各原料的优点，又相互补 充，相互促进，大大提升了产品的质量，制得的污水处理用除磷剂磷 去除率高，且处理后水的浊度低，是一种高效的污水处理用除磷剂。
[0048]
本发明的污水处理用除磷剂中适当比例的五水硫酸亚铁，其絮凝 沉降速度快，絮凝沉降物结实，投加剂量小；
[0049]
配合适当比例的特制的羟基铁改性蒙脱土，其由蒙脱土经本发明 的制备方法进行改性，使蒙脱土上以及层间接上了羟基铁，大大提升 了羟基铁改性蒙脱土对磷的吸附容量以及吸附速率，且羟基铁改性蒙 脱土仍然对其他污染物质也具有良好的吸附能力(如重金属离子)；
[0050]
配合适当比例的聚合氯化铝，其絮凝时絮体大，脱色性好，可大 大降低污水的浊度；
[0051]
配合适当比例的聚合硅酸铝铁，其兼具了五水硫酸亚铁和聚合氯 化铝的优点；
[0052]
四者相互配合，起到良好的协同作用，对污水处理时先是五水硫 酸亚铁和特制的羟基铁改性蒙脱土主要作用，快速吸附除磷，形成小 的絮状物，然后聚合氯化铝和聚合硅酸铝铁渐渐形成大的絮状物，与 小的絮状物结合，产生沉淀，使本发明的污水处理用除磷剂磷去除率 高，吸附容量大，且处理后水的浊度低，水质改善明显。
[0053]
本发明通过严格控制所述羟基铁改性蒙脱土的制备方法步骤，大 大提升了羟基铁改性蒙脱土对磷的吸附容量以及吸附速率，且羟基铁 改性蒙脱土仍然对其他污染物质也具有良好的吸附能力(如重金属离 子)。
[0054]
本发明的制备方法工艺简单，操作简便，节省了人力和设备成本。
具体实施方式
[0055]
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结 合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是不能理解为对 本专利的限制。
[0056]
下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常 规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得， 或以常规方法制备。
[0057]
实施例1：
[0058]
一种污水处理用除磷剂，包括以下重量份的原料：
[0059]
五水硫酸亚铁45～55份、
[0060]
聚合氯化铝12～16份、
[0061]
聚合硅酸铝铁20～27份、
[0062]
羟基铁改性蒙脱土25～33份。
[0063]
优选的，所述污水处理用除磷剂包括以下重量份的原料：
[0064]
五水硫酸亚铁50份、
[0065]
聚合氯化铝14份、
[0066]
聚合硅酸铝铁23.5份、
[0067]
羟基铁改性蒙脱土29份。
[0068]
优选的，所述羟基铁改性蒙脱土的制备方法包括如下步骤：
[0069]
1)羟基铁溶胶的制备：
[0070]
11)将氯化铁溶于去离子水中，形成氯化铁水溶液；
[0071]
12)将氢氧化钠水溶液滴加至所述氯化铁水溶液中，边滴加边搅 拌，滴加完毕后，继续搅拌30～50min，得到羟基铁溶胶；
[0072]
2)羟基铁改性蒙脱土的制备：
[0073]
21)将蒙脱土搅拌分散于混合溶剂中，通入二氧化碳至饱和，并 继续搅拌6～8h；
[0074]
22)将所述蒙脱土悬浮液升温至75～80℃，排除二氧化碳，得 到蒙脱土悬浮液；
[0075]
23)然后降温至45～48℃，加入复配有机阳离子表面活性剂， 添加量为相对于蒙脱土质量的1.6～1.8％，继续搅拌1～2h；所述复 配有机阳离子表面活性剂为苯基三丙基氯化铵和十二烷基二甲基苄 基氯化铵的混合物，两者的质量之比为1：0.42～0.46；
[0076]
24)然后降温至28～32℃，将所述羟基铁溶胶滴加至所述蒙脱 土悬浮液中，搅拌反应2～2.5h，然后依次经出料，过滤，洗涤，真 空干燥，研磨得到所述羟基铁改性蒙脱土。
[0077]
优选的，步骤11)中，所述氯化铁水溶液的浓度为25～30wt％；
[0078]
优选的，步骤12)中，所述氢氧化钠水溶液的浓度为3～5wt％。
[0079]
优选的，步骤12)中，所述氢氧化钠水溶液滴加完毕时，氯化 铁与氢氧化钠的用量摩尔比为1：1.2～1.4。
[0080]
优选的，步骤21)中，所述蒙脱土的的层间距为3～5nm。
[0081]
优选的，步骤21)中，所述混合溶剂由去离子水、乙醇组成， 其中乙醇的浓度为87～92wt％。
[0082]
优选的，步骤21)中，所述蒙脱土与混合溶剂的质量之比为1： 4～6；
[0083]
优选的，步骤23)中，所述羟基铁溶胶与所述蒙脱土悬浮液的 质量之比为1：10～12。
[0084]
优选的，步骤23)中，所述羟基铁改性蒙脱土的粒度为300～500 目。
[0085]
本发明还提供一种所述的污水处理用除磷剂的制备方法，包括下 列步骤：
[0086]
a、分别称取所述污水处理用除磷剂的各原料，备用；
[0087]
b、将称取的所述污水处理用除磷剂的各原料在空气湿度小于46％ 的环境下，混合均匀；
[0088]
c、然后在42～46℃条件下，烘35～45min，得到所述污水处理 用除磷剂。
[0089]
实施例2：
[0090]
一种污水处理用除磷剂，包括以下重量份的原料：
[0091]
五水硫酸亚铁45份、
[0092]
聚合氯化铝12份、
[0093]
聚合硅酸铝铁20份、
[0094]
羟基铁改性蒙脱土25份。
[0095]
在本实施例中，所述羟基铁改性蒙脱土的制备方法包括如下步骤：
[0096]
1)羟基铁溶胶的制备：
[0097]
11)将氯化铁溶于去离子水中，形成氯化铁水溶液；
[0098]
12)将氢氧化钠水溶液滴加至所述氯化铁水溶液中，边滴加边搅 拌，滴加完毕后，继续搅拌30min，得到羟基铁溶胶；
[0099]
2)羟基铁改性蒙脱土的制备：
[0100]
21)将蒙脱土搅拌分散于混合溶剂中，通入二氧化碳至饱和，并 继续搅拌8h；
[0101]
22)将所述蒙脱土悬浮液升温至75℃，排除二氧化碳，得到蒙 脱土悬浮液；
[0102]
23)然后降温至45℃，加入复配有机阳离子表面活性剂，添加 量为相对于蒙脱土质量的1.6％，继续搅拌1h；所述复配有机阳离子 表面活性剂为苯基三丙基氯化铵和十二烷基二甲基苄基氯化铵的混 合物，两者的质量之比为1：0.42；
[0103]
24)然后降温至28℃，将所述羟基铁溶胶滴加至所述蒙脱土悬 浮液中，搅拌反应2.5h，然后依次经出料，过滤，洗涤，真空干燥， 研磨得到所述羟基铁改性蒙脱土。
[0104]
在本实施例中，步骤11)中，所述氯化铁水溶液的浓度为25wt％；
[0105]
在本实施例中，步骤12)中，所述氢氧化钠水溶液的浓度为3wt％。
[0106]
在本实施例中，步骤12)中，所述氢氧化钠水溶液滴加完毕时， 氯化铁与氢氧化钠的用量摩尔比为1：1.2。
[0107]
在本实施例中，步骤21)中，所述蒙脱土的的层间距为3nm。
[0108]
在本实施例中，步骤21)中，所述混合溶剂由去离子水、乙醇 组成，其中乙醇的浓度为87wt％。
[0109]
在本实施例中，步骤21)中，所述蒙脱土与混合溶剂的质量之 比为1：4；
[0110]
在本实施例中，步骤23)中，所述羟基铁溶胶与所述蒙脱土悬 浮液的质量之比为1：10。
[0111]
在本实施例中，步骤23)中，所述羟基铁改性蒙脱土的粒度为 300目。
[0112]
在本实施例中，所述的污水处理用除磷剂的制备方法，包括下列 步骤：
[0113]
a、分别称取所述污水处理用除磷剂的各原料，备用；
[0114]
b、将称取的所述污水处理用除磷剂的各原料在空气湿度小于46％ 的环境下，混合均匀；
[0115]
c、然后在42℃条件下，烘45min，得到所述污水处理用除磷剂。
[0116]
实施例3：
[0117]
一种污水处理用除磷剂，包括以下重量份的原料：
[0118]
五水硫酸亚铁55份、
[0119]
聚合氯化铝16份、
[0120]
聚合硅酸铝铁27份、
[0121]
羟基铁改性蒙脱土33份。
[0122]
在本实施例中，所述羟基铁改性蒙脱土的制备方法包括如下步骤：
[0123]
1)羟基铁溶胶的制备：
[0124]
11)将氯化铁溶于去离子水中，形成氯化铁水溶液；
[0125]
12)将氢氧化钠水溶液滴加至所述氯化铁水溶液中，边滴加边搅 拌，滴加完毕后，继续搅拌50min，得到羟基铁溶胶；
[0126]
2)羟基铁改性蒙脱土的制备：
[0127]
21)将蒙脱土搅拌分散于混合溶剂中，通入二氧化碳至饱和，并 继续搅拌6h；
[0128]
22)将所述蒙脱土悬浮液升温至80℃，排除二氧化碳，得到蒙 脱土悬浮液；
[0129]
23)然后降温至48℃，加入复配有机阳离子表面活性剂，添加 量为相对于蒙脱土质量的1.8％，继续搅拌2h；所述复配有机阳离子 表面活性剂为苯基三丙基氯化铵和十二烷基二甲基苄基氯化铵的混 合物，两者的质量之比为1：0.46；
[0130]
24)然后降温至32℃，将所述羟基铁溶胶滴加至所述蒙脱土悬 浮液中，搅拌反应2h，然后依次经出料，过滤，洗涤，真空干燥， 研磨得到所述羟基铁改性蒙脱土。
[0131]
在本实施例中，步骤11)中，所述氯化铁水溶液的浓度为30wt％；
[0132]
在本实施例中，步骤12)中，所述氢氧化钠水溶液的浓度为5wt％。
[0133]
在本实施例中，步骤12)中，所述氢氧化钠水溶液滴加完毕时， 氯化铁与氢氧化钠的用量摩尔比为1：1.4。
[0134]
在本实施例中，步骤21)中，所述蒙脱土的的层间距为5nm。
[0135]
在本实施例中，步骤21)中，所述混合溶剂由去离子水、乙醇 组成，其中乙醇的浓度为92wt％。
[0136]
在本实施例中，步骤21)中，所述蒙脱土与混合溶剂的质量之 比为1：6；
[0137]
在本实施例中，步骤23)中，所述羟基铁溶胶与所述蒙脱土悬 浮液的质量之比为1：12。
[0138]
在本实施例中，步骤23)中，所述羟基铁改性蒙脱土的粒度为 500目。
[0139]
在本实施例中，所述的污水处理用除磷剂的制备方法，包括下列 步骤：
[0140]
a、分别称取所述污水处理用除磷剂的各原料，备用；
[0141]
b、将称取的所述污水处理用除磷剂的各原料在空气湿度小于46％ 的环境下，混合均匀；
[0142]
c、然后在46℃条件下，烘35min，得到所述污水处理用除磷剂。
[0143]
实施例4：
[0144]
一种污水处理用除磷剂，包括以下重量份的原料：
[0145]
五水硫酸亚铁50份、
[0146]
聚合氯化铝14份、
[0147]
聚合硅酸铝铁23.5份、
[0148]
羟基铁改性蒙脱土29份。
[0149]
在本实施例中，所述羟基铁改性蒙脱土的制备方法包括如下步骤：
[0150]
1)羟基铁溶胶的制备：
[0151]
11)将氯化铁溶于去离子水中，形成氯化铁水溶液；
[0152]
12)将氢氧化钠水溶液滴加至所述氯化铁水溶液中，边滴加边搅 拌，滴加完毕后，继续搅拌40min，得到羟基铁溶胶；
[0153]
2)羟基铁改性蒙脱土的制备：
[0154]
21)将蒙脱土搅拌分散于混合溶剂中，通入二氧化碳至饱和，并 继续搅拌7h；
[0155]
22)将所述蒙脱土悬浮液升温至78℃，排除二氧化碳，得到蒙 脱土悬浮液；
[0156]
23)然后降温至47℃，加入复配有机阳离子表面活性剂，添加 量为相对于蒙脱土质量的1.7％，继续搅拌1.5h；所述复配有机阳离 子表面活性剂为苯基三丙基氯化铵和十二烷基二甲基苄基氯化铵的 混合物，两者的质量之比为1：0.44；
[0157]
24)然后降温至30℃，将所述羟基铁溶胶滴加至所述蒙脱土悬 浮液中，搅拌反应2.25h，然后依次经出料，过滤，洗涤，真空干燥， 研磨得到所述羟基铁改性蒙脱土。
[0158]
在本实施例中，步骤11)中，所述氯化铁水溶液的浓度为27.5wt％；
[0159]
在本实施例中，步骤12)中，所述氢氧化钠水溶液的浓度为4wt％。
[0160]
在本实施例中，步骤12)中，所述氢氧化钠水溶液滴加完毕时， 氯化铁与氢氧化钠的用量摩尔比为1：1.3。
[0161]
在本实施例中，步骤21)中，所述蒙脱土的的层间距为4nm。
[0162]
在本实施例中，步骤21)中，所述混合溶剂由去离子水、乙醇 组成，其中乙醇的浓度为89wt％。
[0163]
在本实施例中，步骤21)中，所述蒙脱土与混合溶剂的质量之 比为1：5；
[0164]
在本实施例中，步骤23)中，所述羟基铁溶胶与所述蒙脱土悬 浮液的质量之比为1：11。
[0165]
在本实施例中，步骤23)中，所述羟基铁改性蒙脱土的粒度为 400目。
[0166]
在本实施例中，所述的污水处理用除磷剂的制备方法，包括下列 步骤：
[0167]
a、分别称取所述污水处理用除磷剂的各原料，备用；
[0168]
b、将称取的所述污水处理用除磷剂的各原料在空气湿度小于46％ 的环境下，混合均匀；
[0169]
c、然后在44℃条件下，烘40min，得到所述污水处理用除磷剂。
[0170]
下面对本发明实施例2至实施例4得到的污水处理用除磷剂以及 普通除磷剂进行性能测试，测试结果如表1所示：
[0171]
其中，1至3号污水的磷含量分别为5mg/l、10mg/l、15mg/l。
[0172]
表1
[0173][0174][0175]
从上表可以看出，本发明的污水处理用除磷剂具有以下优点：磷 去除率高，且处理后水的浊度低，是一种高效的污水处理用除磷剂。 以上仅是本发明的优选实施方式，应
当指出的是，上述优选实施方式 不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定 的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明 的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。