專利名稱：一種復合混凝吸附藥劑及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及水處理，尤其是涉及一種復合混凝吸附藥劑及其制備方法和應用。
背景技術：
水體污染呈現(xiàn)出多種污染物共存的特性，特別是與人類活動密切相關的有機物、 氨氮和磷的排放使得受污染的水體一般均表現(xiàn)為突出的有機物、氮磷共同污染的特性。如 何快速、同步去除水、污水中共存的有機物、氮磷污染一直是水處理界的一大難題。傳統(tǒng)以及各種改良的、以微生物新陳代謝作用為主的生物處理工藝能較好地解決 同步降解有機物和氮磷污染的問題，然而由于涉及到微生物培養(yǎng)、構筑物建設等方面的因 素，生物處理工藝難以實現(xiàn)或滿足快速去除有機物和氮磷污染的目的。傳統(tǒng)的無機高分子 混凝劑(IPF如鋁系、鐵系和鋁鐵共聚物)的混凝沉淀作用可以滿足快速、同步去除有機污 染物和磷的目的，但是其無法達到高效的氨氮處理效果，也即無法同步去除有機物、氮磷污 染物。國內有多個專利涉及到不同類型的混凝劑復合或復配用于水處理，均未涉及本 發(fā)明專利的全部公開內容。已授權的發(fā)明專利中，如“一種有機聚合物-硅藻土復合混凝 劑”(專利號ZL200710068211.9)主要是公開一種針對紡織染整、造紙工業(yè)廢水脫色用有 機聚合物-硅藻土復合混凝劑，其復合后具有協(xié)同優(yōu)化作用，可達到提高色度去除率、改善 絮體沉降性能的目的，未涉及有機物、氮磷的快速同步去除；如“水處理復配混凝劑及其復 配混凝方法”(專利號ZL200710150097.4)主要公開了一種無機高分子混凝劑(PAFC)、無 機混凝劑(FeC13)和陽離子型高分子助凝劑(HCA)復配，解決了單獨投加鐵鹽后水的色度 大、剩余濁度高的問題，未涉及氮磷的同步去除。如“粉末沸石去除原水中氨氮的方法”(專 利號ZL20041009024. 3)主要公開了一種沸石處理原水氨氮的方法，未涉及有機物和磷的 高效去除。目前國內外對復合混凝吸附藥劑快速、同步去除有機物、氮磷污染及其協(xié)同效應 的研究尚未見文獻報道。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種可同步快速去 除水體中有機物、氮磷及懸浮物的復合混凝吸附藥劑及其制備方法和應用。本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)一種復合混凝吸附藥劑，其特征在 于，該藥劑包括4A沸石分子篩80wt% _98wt%和無機高分子鋁系混凝劑2wt% -20wt%。所述的4A沸石分子篩為150-200目的Na型分子篩。所述的無機高分子鋁系混凝劑為聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁或聚硫氯化鋁。一種復合混凝吸附藥劑的制備方法，其特征在于，該方法是將4A沸石分子篩粉碎 磨細，取150-200目4A沸石分子篩加入無機高分子鋁系混凝劑中，在300-600轉/分鐘的 高速攪拌機中攪拌0. 15-0. 5h即得產品。一種復合混凝吸附藥劑的應用，其特征在于，根據(jù)待處理水質特性，加入復合混凝吸附藥劑，使其中無機高分子鋁系混凝劑的使用量以Al3+計為0. 2-1. 4mmol -L^^A沸石分 子篩使用量為800-2600mg化―1，然后在混合能GT值8000-12000快速攪拌0. 5_lh，在GT值 2000-3000緩慢攪拌0. 5-lh，之后靜置0. 5_lh，即可得到同步快速去除有機物、氮磷及懸浮 物的水體。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明磨細后的沸石分子篩可以獲得更大的比表面積，Na離子 改性后的沸石分子篩具有較好的銨離子交換性能，從而提高它對水、廢水中氨氮的吸附作 用，同時由于沸石分子篩的比重較大，在混凝過程中可以成為絮體核心以達到助凝效果。而 沸石分子篩與無機高分子絮凝劑的復合，一方面發(fā)揮高分子絮凝劑的壓縮雙電層、電荷中 和、架橋、卷掃、網捕作用，迅速沉淀并去除那些顆粒較大的污染物膠體另一方面，利用沸石 分子篩的大比表面積，可以通過吸附、離子交換去除氨氮等污染物，發(fā)揮沸石分子篩表面活 性高的優(yōu)點，提高無機高分子絮凝劑的活性及其與污染物膠體的接觸位，起到助凝作用，從 而使反應速度加快，絮凝劑的利用率提高，用藥量大大降低。本發(fā)明具有的有益效果是本發(fā)明通過對沸石分子篩，與無機高分子絮凝劑復合， 發(fā)揮高分子絮凝劑與沸石分子篩在去除不同類別污染物、改善絮體沉降性能方面的協(xié)同優(yōu) 化作用，從而制備出對水體中有機污染、氮磷污染具有同步快速去除左右的無機高分子混 凝劑一沸石分子篩復合混凝劑。而且，由于沸石分子篩主要來源于高嶺土、硅藻土等富含硅 鋁酸鹽化合物的礦物原料，其資源豐富、價格低廉，因此本發(fā)明的混凝劑除了具有上面所述 的對污水處理速度快、有機與氮磷污染效果好、用藥量小等優(yōu)點外，還具有快速制備、生產 成本較低的優(yōu)點。本發(fā)明工藝簡單，復合后的混凝吸附藥劑對含有機物、氮磷的水體處理效 果得到顯著提高。
具體實施例方式下面結合附圖
和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。實施例1水體水質特性有機物(CODcr)是82. 34mg/L,氨氮(NH4+_N)是8. 23mg/L,總磷 (TP)是1. 95mg/L，懸浮物(SS)是125. 6mg/L時，分別采用聚合硫酸鋁單獨投加、4A沸石分 子篩單獨投加、聚合硫酸鋁與4A沸石分子篩復合藥劑投加，復合混凝吸附劑組分中聚合硫 酸鋁使用量(以Al3+計)為0. 55mmol · L—1，沸石分子篩使用量為1600mg · L—1，其余反應條 件不變的情況下，處理結果與出水水質為聚合硫酸鋁單獨投加時，有機物有機物(CODcr)的出水是45. 32mg/L，去除率 44. 96% ；氨氮(NH4+-N)的出水是7. llmg/L，去除率 13. 61% ；總磷(TP)的出水是0. 41mg/L，去除率78. 97% ；懸浮物(SS)的出水是45. llmg/L，去除率64. 20% ；4A沸石分子篩單獨投加時，有機物有機物(CODcr)的出水是60. 91mg/L，去除率 26. 03% ；氨氮(NH4+-N)的出水是4. 02mg/L，去除率 51. 15% ；總磷(TP)的出水是1. 27mg/L，去除率34. 87% ；懸浮物(SS)的出水是98. 23mg/L，去除率22. 04% ；
聚合硫酸鋁與4A沸石分子篩復合混凝吸附藥劑投加時，有機物有機物(CODcr)的出水是35. 16mg/L,去除率57. 30% ；氨氮(NH4+-N)的出水是1. 32mg/L，去除率 83. 96% ；總磷(TP)的出水是0. 29mg/L，去除率85. 13% ；懸浮物(SS)的出水是23. 56mg/L，去除率81. 03% ·通過對比本發(fā)明聚合硫酸鋁與4A沸石分子篩復合混凝吸附藥劑與其他單獨投加 的藥劑間的處理效果，有機物的去除率、總磷的去除率、懸浮物的去除率保留了聚合硫酸鋁 這類無機高分子混凝劑的優(yōu)勢，氨氮的去除率保留了 4A沸石分子篩的處理優(yōu)勢。有機物去 除率為57. 3%，氨氮去除率為83. 96%，總磷去除率為85. 13%, SS去除率為81. 03%。特 別是對氨氮的處理效果，復合后的混凝吸附藥劑展示了疊加增強的效應，氨氮的去除率高 于分別投加兩種藥劑的處理效果之和，分別為83. 96%和68. 76% (= 13. 61%+51. 15%), 提高了 15%左右。實施例2水體水質特性有機物(CODcr)是105. 78mg/L,氨氮(NH4+_N)是7. 12mg/L,總磷 (TP)是2.03mg/L，懸浮物(SS)是132mg/L時，分別采用聚合氯化鋁單獨投加、4A沸石分子 篩單獨投加、聚合氯化鋁與4A沸石分子篩復合藥劑投加，復合混凝吸附劑組分中聚合氯化 鋁使用量(以Al3+計)為0. 79mmol · L—1，沸石分子篩使用量為1450mg · L—1，其余反應條件 不變的情況下，處理結果與出水水質為聚合氯化鋁單獨投加時，有機物有機物(CODcr)的出水是29. 62mg/L，去除率 62. 90% ；氨氮 -Ν)的出水是6. 01mg/L，去除率15. 59% ；總磷(TP)的出水是0. 42mg/L,去除率79. 31% ；懸浮物(SS)的出水是57. 21mg/L，去除率56. 66% ；4A沸石分子篩單獨投加時，有機物有機物(CODcr)的出水是70. 31mg/L，去除率 20. 29% ；氨氮(NH4+-N)的出水是3. 25mg/L，去除率 54. 35% ；總磷(TP)的出水是1. 03mg/L,去除率49. 26% ；懸浮物(SS)的出水是92. 52mg/L，去除率29.91% ；聚合氯化鋁與4A沸石分子篩復合混凝吸附藥劑投加時，有機物有機物(CODcr)的出水是21. 64mg/L,去除率69. 59% ；氨氮 -Ν)的出水是1. 32mg/L，去除率81. 46% ；總磷(TP)的出水是0. 31mg/L,去除率84. 73% ；懸浮物(SS)的出水是21. 84mg/L，去除率83. 45% ·通過對比本發(fā)明聚合氯化鋁與4A沸石分子篩復合混凝吸附藥劑與其他單獨投加 的藥劑間的處理效果，有機物的去除率、總磷的去除率、懸浮物的去除率保留了聚合氯化鋁 這類無機高分子混凝劑的優(yōu)勢，氨氮的去除率保留了 4A沸石分子篩的處理優(yōu)勢。有機物去 除率為69. 59%，氨氮去除率為81. 46%，總磷去除率為84. 73%, SS去除率為83. 45%。特 別是對氨氮的處理效果，復合后的混凝吸附藥劑展示了疊加增強的效應，氨氮的去除率高 于分別投加兩種藥劑的處理效果之和，分別為81. 46%和69. 94% ( = 15. 59% +54. 35% )，提高了 14. 2%左右。實施例3水體水質特性有機物(CODcr)是133. 42mg/L,氨氮(NH4+_N)是6. 89mg/L,總磷 (TP)是2.02mg/L，懸浮物(SS)是135mg/L時，分別采用聚硫氯化鋁單獨投加、4A沸石分子 篩單獨投加、聚硫氯化鋁與4A沸石分子篩復合藥劑投加，復合混凝吸附劑組分中聚硫氯化 鋁使用量(以Al3+計)為1. 21mmol · L—1，沸石分子篩使用量為1400mg · L—1，其余反應條件 不變的情況下，處理結果與出水水質為聚硫氯化鋁單獨投加時，有機物有機物(CODcr)的出水是38. 52mg/L，去除率 65. 98% ；氨氮(NH4+-N)的出水是5. 91mg/L，去除率 14. 22% ；總磷(TP)的出水是0. 37mg/L，去除率81. 68% ；懸浮物(SS)的出水是49. 98mg/L，去除率62. 98% ；4A沸石分子篩單獨投加時，有機物有機物(CODcr)的出水是94. 21mg/L，去除率 24. 79% ；氨氮(NH4+-N)的出水是2. 70mg/L,去除率 60. 81 % ；總磷(TP)的出水是1. 13mg/L，去除率44. 06% ；懸浮物(SS)的出水是87. 56mg/L，去除率35. 14% ；聚硫氯化鋁與4A沸石分子篩復合混凝吸附藥劑投加時，有機物有機物(CODcr)的出水是31. 55mg/L,去除率71. 86% ；氨氮 -Ν)的出水是1. 21mg/L，去除率82. 44% ；總磷(TP)的出水是0. 34mg/L，去除率83. 17% ；懸浮物(SS)的出水是25. 79mg/L，去除率80. 90% .通過對比本發(fā)明聚硫氯化鋁與4A沸石分子篩復合混凝吸附藥劑與其他單獨投加 的藥劑間的處理效果，有機物的去除率、總磷的去除率、懸浮物的去除率保留了聚硫氯化鋁 這類無機高分子混凝劑的優(yōu)勢，氨氮的去除率保留了 4A沸石分子篩的處理優(yōu)勢。有機物去 除率為71. 86%，氨氮去除率為82. 44%，總磷去除率為83. 17%，SS去除率為81%。特別 是對氨氮的處理效果，復合后的混凝吸附藥劑展示了疊加增強的效應，氨氮的去除率高于 分別投加兩種藥劑的處理效果之和，分別為82. 44%和74. 3% ( = 14. 22% +60. 18% )，提 高了近10%。實施例4將市售的以Na為主要成分的4A沸石分子篩98kg粉碎磨細至150目左右，加入 市售的液態(tài)聚合氯化鋁2kg中混合，在600轉/分鐘的高速攪拌機中攪拌0. 2h，使4A沸石 分子篩均勻分散在液態(tài)聚合氯化鋁中即得產品，所述的聚合氯化鋁應用于飲用水制備的衛(wèi) 生、安全的混凝劑。根據(jù)待處理水質特性，將上述固液懸濁液狀態(tài)按常規(guī)方式加至被處理的水、廢水 中，使其中無機高分子鋁系混凝劑的使用量以Al3+計為0. 2mmol · L—1，然后在混合能GT值 8000快速攪拌0. 5h，在GT值2000緩慢攪拌0. 5h，之后靜置0. 5h左右，即可得到同步快速 去除有機物、氮磷及懸浮物的水體。實施例5
將天然沸石經Na離子改性后獲取的沸石粉末98kg粉碎磨細至200目，加入市售 的固態(tài)聚合硫酸鋁2kg中混合，在300轉/分鐘的高速攪拌機中混合0. 5h，使分子篩與固態(tài) 聚合硫酸鋁混合均勻即得產品。根據(jù)待處理水質特性，將上述粉劑狀態(tài)的復合混凝吸附藥劑按常規(guī)方式加至被處 理的水、廢水中，使其中無機高分子鋁系混凝劑的使用量以Al3+計為1.4mm0l · 然后在 混合能GT值12000快速攪拌lh，在GT值3000緩慢攪拌lh，之后靜置lh，即可得到同步快 速去除有機物、氮磷及懸浮物的水體。實施例6將市售的以Na為主要成分的分子篩80kg粉碎磨細至150目，加入市售的固態(tài)聚 硫氯化鋁20kg中混合，在300轉/分鐘的高速攪拌機中攪拌0. 15h，使分子篩與聚硫氯化鋁 混合均勻即得產品，所述的聚硫氯化鋁應用于飲用水制備的衛(wèi)生、安全的混凝劑。根據(jù)待處理水質特性，將上述粉劑狀態(tài)的復合混凝吸附藥劑按常規(guī)方式加至被處 理的水、廢水中，使其中4A沸石分子篩使用量為SOOmg ·廠1，然后在混合能GT值12000快 速攪拌lh，在GT值3000緩慢攪拌lh，之后靜置lh，即可得到同步快速去除有機物、氮磷及 懸浮物的水體。實施例7將市售的以Na為主要成分的4A沸石分子篩95kg粉碎磨細至200目，加入市售的 液態(tài)聚合氯化鋁5kg中混合，在600轉/分鐘的高速攪拌機中攪拌0. 2h，使4A沸石分子篩 均勻分散在液態(tài)聚合氯化鋁中即得產品，所述的聚合氯化鋁應用于飲用水制備的衛(wèi)生、安 全的混凝劑。根據(jù)待處理水質特性，將上述固液懸濁液狀態(tài)按常規(guī)方式加至被處理的水、廢水 中，使其中4A沸石分子篩使用量為2600mg · L、然后在混合能GT值8000快速攪拌0. 5h， 在GT值2000緩慢攪拌0. 5h，之后靜置0. 5h左右，即可得到同步快速去除有機物、氮磷及懸 浮物的水體。上述具體實施方式
用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在本發(fā)明的 精神和權利要求的保護范圍內，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種復合混凝吸附藥劑，其特征在于，該藥劑包括4A沸石分子篩80wt% _98襯％和 無機高分子鋁系混凝劑-20wt%。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種復合混凝吸附藥劑，其特征在于，所述的4A沸石分子篩 為150-200目的Na型分子篩。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種復合混凝吸附藥劑，其特征在于，所述的無機高分子鋁 系混凝劑為聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁或聚硫氯化鋁。
4.一種如權利要求1所述的復合混凝吸附藥劑的制備方法，其特征在于，該方法是將 4A沸石分子篩粉碎磨細，取150-200目4A沸石分子篩加入無機高分子鋁系混凝劑中，在 300-600轉/分鐘的高速攪拌機中攪拌0. 15-0. 5h即得產品。
5.一種如權利要求1所述的復合混凝吸附藥劑的應用，其特征在于，根據(jù)待處理 水質特性，加入復合混凝吸附藥劑，使其中無機高分子鋁系混凝劑的使用量以Al3+計為 0. 2-1. 4mmol化―1，4A沸石分子篩使用量為800-2600mg化―1，然后在混合能GT值8000-12000 快速攪拌0. 5-lh，在GT值2000-3000緩慢攪拌0. 5_lh，之后靜置0. 5_lh，即可得到同步快 速去除有機物、氮磷及懸浮物的水體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復合混凝吸附藥劑及其制備方法和應用，該藥劑包括4A沸石分子篩80wt％-98wt％和無機高分子鋁系混凝劑2wt％-20wt％。將4A沸石分子篩粉碎磨細，加入無機高分子鋁系混凝劑中，在300-600轉/分鐘的高速攪拌機中攪拌0.15-0.5h即得產品。根據(jù)待處理水質特性，加入復合混凝吸附藥劑，然后在混合能GT值8000-12000快速攪拌0.5-1h，在GT值2000-3000緩慢攪拌0.5-1h，之后靜置0.5-1h，即可得到同步快速去除有機物、氮磷及懸浮物的水體。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明復合混凝吸附藥劑能同步，快速地去除水、污水中的有機污染物、氨氮和磷等營養(yǎng)物質，工藝簡單，效果好。
文檔編號C02F101/16GK102134111SQ201010101100
公開日2011年7月27日 申請日期2010年1月26日 優(yōu)先權日2010年1月26日
發(fā)明者徐祖信, 李懷正, 王晟, 金偉 申請人:同濟大學