一种用于河道除磷灭藻的混凝吸附剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及水处理技术领域，特别涉及一种用于河道除磷灭藻的混凝吸附剂及其制备方法。


背景技术：

2.用于河道除磷灭藻的混凝吸附剂是一种进行河道除磷灭藻的溶剂，磷作为水中生物利用和能量交换的主要限制因子，控制其含量能够有效抑制藻华暴发，利用天然矿物质负载稀土镧是除磷吸附剂发展的一个重要方向，镧来源广泛，毒性较小，使用安全且与磷有较强的结合力与稳定性，在较宽的ph范围内具有高吸附能力，黏土矿物具有成本低、吸附性能好、阳离子交换能力强等优点，被认为是负载镧的良好材料。以膨润土等黏土矿物为载体，通过层间阳离子和氯化镧进行交换，形成插层，将镧纳入内部结构，随着科技的不断发展，人们对于用于河道除磷灭藻的混凝吸附剂的制造工艺要求也越来越高。
3.在藻华暴发时期，藻类大量繁殖，水中含有大量以藻细胞生物质形式存在的颗粒态磷，采用一般的镧改性黏土很难去除藻细胞，因此，亟需一种材料既能快速去除水中的藻类，同时有效去除过量的磷，以此达到快速修复水体的效果。聚合氯化铝具有良好的吸附、凝聚和沉淀等性能，对藻细胞有很好的絮凝沉降作用，减小絮体的体积，加速藻类沉降，此外，聚合氯化铝还能去除水中的h2po4-和hpo42-，其主要作用机理有配位沉降、絮体吸附和网捕等，为此，本发明提出一种用于河道除磷灭藻的混凝吸附剂及其制备方法。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.本发明要解决的技术问题是：普通的改性黏土很难去除藻细胞，而颗粒态磷以生物质形式存在于藻细胞中，针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于河道除磷灭藻的混凝吸附剂及其制备方法，将镧改性黏土和聚合氯化铝结合，既发挥了镧改性黏土成本低、吸附性能好、阳离子交换能力强等优点，又结合了聚合氯化铝所具有得良好的吸附、凝聚和沉淀等性能，从而更高效地除磷，加速藻类沉降。
6.(二)技术方案
7.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种用于河道除磷灭藻的混凝吸附剂，包括聚合氯化铝、改性黏土、稀碱溶液、稀酸溶液、催化助剂与干燥剂，其特征在于：所述聚合氯化铝与改性黏土的质量比为1：0.1～10，所述稀碱溶液的份额与稀酸溶液的份额为1：1，所述催化助剂与干燥剂的份额为1：1，所述催化助剂包括三乙烯二胺、三甲基苄胺、二甲基乙醇胺、活性氧化铝与高锰酸钾，所述三乙烯二胺的份额为20-30％，所述三甲基苄胺的份额为12-20％，所述二甲基乙醇胺的份额为8-15％，所述活性氧化铝的份额为8-16％，所述高锰酸钾的份额为18-25％。
8.一种用于河道除磷灭藻的混凝吸附剂的制备方法，包括以下制备步骤：
9.s1：准备原料：称取质量比1：0.1～10的聚合氯化铝粉末和改性黏土；
10.s2：配置聚合氯化铝溶液：称取好的聚合氯化铝粉末与质量比为1：2～6的水混合均匀，得到聚合氯化铝溶液，在聚合氯化铝溶液中加入稀酸或者稀碱溶液调节其碱化度至40％～95％；
11.s3：改性黏土处理：称取好的改性黏土粉碎过筛后与质量比为1：2～3的水混合均匀，得到改性黏土悬混液，向改性黏土悬混液中加入稀酸溶液调节其碱化度至40％～95％；
12.s4：复合反应：将调节好的改性黏土悬混液倒入聚合氯化铝混合液，且加入一定量的催化助剂，搅拌震荡后，将其置于55～85℃温度条件下，熟化24～72h，得到熟化液；
13.s5：干燥：熟化液在55～85℃温度条件下干燥2～10h，并使用一定量的干燥剂，然后将其粉碎后过筛，得到粒径《0.25mm的混凝吸附剂。
14.作为本技术一种优选的技术方案，所述s1步骤中改性黏土为镧改性膨润土。
15.作为本技术一种优选的技术方案，所述镧改性膨润土是膨润土经镧化学改性而成，先将七水合氯化镧lacl3
·
7h2o分散至等离子水中，再加入质量比为1：5～6的膨润土，搅拌2h，静置熟化1～2d，干燥2～10h后研磨制得。
16.作为本技术一种优选的技术方案，所述s2步骤中稀酸溶液为稀盐酸溶液，稀碱溶液为稀氢氧化钠溶液，所述s3步骤中稀酸溶液为稀盐酸溶液。
17.作为本技术一种优选的技术方案，所述s3步骤中粉碎过筛后的改性黏土粒径《0.5mm，过筛所用筛网孔径为35～200目。
18.作为本技术一种优选的技术方案，所述s2步骤中调节聚合氯化铝溶液碱化度所用的稀盐酸溶液浓度为200～700mm，所用的氢氧化钠溶液浓度为10～100mm，所述s3步骤中调节改性黏土悬混液所用的稀盐酸溶液浓度为10～100mm。
19.作为本技术一种优选的技术方案，所述s2步骤中向聚合氯化铝溶液中滴加稀酸或稀碱溶液将其碱化度调节至75％，所述s3步骤中向改性黏土悬混液滴加稀酸溶液将其碱化度调节至75％。
20.作为本技术一种优选的技术方案，所述s4步骤中震荡的条件为：转速为50～200r/min，时间2～4h。
21.作为本技术一种优选的技术方案，所述s5步骤中粉碎过筛所用筛网《60目。
22.(三)有益效果
23.与现有技术相比，本发明提供了一种用于河道除磷灭藻的混凝吸附剂及其制备方法，具备以下有益效果：该一种用于河道除磷灭藻的混凝吸附剂及其制备方法，将镧改性黏土和聚合氯化铝结合，既发挥了镧改性黏土成本低、吸附性能好、阳离子交换能力强等优点，又结合了聚合氯化铝所具有得良好的吸附、凝聚和沉淀等性能，从而更高效地除磷，加速藻类沉降，将镧改性黏土和聚合氯化铝进行复合反应，所得的混凝吸附剂表面有许多凹凸不平的褶皱，比表面积增加，能够提供更多吸附位点，既可以利用聚合氯化铝吸附凝聚等功能，又可以使黏土经复合作用后具有的吸附架桥和沉淀物网捕作用充分发挥。同时，聚合氯化铝和镧成功负载于混凝吸附剂上，混凝吸附剂表面带大量正电荷，这些特征均有助于发挥优良的除磷灭藻性能，整个用于河道除磷灭藻的混凝吸附剂结构简单，操作方便，使用的效果相对于传统方式更好。
具体实施方式
24.一种用于河道除磷灭藻的混凝吸附剂，包括聚合氯化铝、改性黏土、稀碱溶液、稀酸溶液、催化助剂与干燥剂，其特征在于：所述聚合氯化铝与改性黏土的质量比为1：0.1～10，所述稀碱溶液的份额与稀酸溶液的份额为1：1，所述催化助剂与干燥剂的份额为1：1，所述催化助剂包括三乙烯二胺、三甲基苄胺、二甲基乙醇胺、活性氧化铝与高锰酸钾，所述三乙烯二胺的份额为20-30％，所述三甲基苄胺的份额为12-20％，所述二甲基乙醇胺的份额为8-15％，所述活性氧化铝的份额为8-16％，所述高锰酸钾的份额为18-25％。
25.一种用于河道除磷灭藻的混凝吸附剂的制备方法，包括以下制备步骤：
26.s1：准备原料：称取质量比1：0.1～10的聚合氯化铝粉末和改性黏土；
27.s2：配置聚合氯化铝溶液：称取好的聚合氯化铝粉末与质量比为1：2～6的水混合均匀，得到聚合氯化铝溶液，在聚合氯化铝溶液中加入稀酸或者稀碱溶液调节其碱化度至40％～95％；
28.s3：改性黏土处理：称取好的改性黏土粉碎过筛后与质量比为1：2～3的水混合均匀，得到改性黏土悬混液，向改性黏土悬混液中加入稀酸溶液调节其碱化度至40％～95％；
29.s4：复合反应：将调节好的改性黏土悬混液倒入聚合氯化铝混合液，且加入一定量的催化助剂，搅拌震荡后，将其置于55～85℃温度条件下，熟化24～72h，得到熟化液；
30.s5：干燥：熟化液在55～85℃温度条件下干燥2～10h，并使用一定量的干燥剂，然后将其粉碎后过筛，得到粒径《0.25mm的混凝吸附剂。
31.进一步的，s1步骤中改性黏土为镧改性膨润土。
32.进一步的，镧改性膨润土是膨润土经镧化学改性而成，先将七水合氯化镧lacl3
·
7h2o分散至等离子水中，再加入质量比为1：5～6的膨润土，搅拌2h，静置熟化1～2d，干燥2～10h后研磨制得。
33.进一步的，s2步骤中稀酸溶液为稀盐酸溶液，稀碱溶液为稀氢氧化钠溶液，s3步骤中稀酸溶液为稀盐酸溶液。
34.进一步的，s3步骤中粉碎过筛后的改性黏土粒径《0.5mm，过筛所用筛网孔径为35～200目。
35.进一步的，s2步骤中调节聚合氯化铝溶液碱化度所用的稀盐酸溶液浓度为200～700mm，所用的氢氧化钠溶液浓度为10～100mm，s3步骤中调节改性黏土悬混液所用的稀盐酸溶液浓度为10～100mm。
36.进一步的，s2步骤中向聚合氯化铝溶液中滴加稀酸或稀碱溶液将其碱化度调节至75％，s3步骤中向改性黏土悬混液滴加稀酸溶液将其碱化度调节至75％。
37.进一步的，s4步骤中震荡的条件为：转速为50～200r/min，时间2～4h。
38.进一步的，s5步骤中粉碎过筛所用筛网《60目。
39.实施例1：
40.该混凝吸附剂原料包括聚合氯化铝、改性黏土、稀碱溶液、稀酸溶液、催化助剂与干燥剂，其特征在于：所述聚合氯化铝与改性黏土的质量比为1：0.1～10，所述稀碱溶液的份额与稀酸溶液的份额为1：1，所述催化助剂与干燥剂的份额为1：1，所述催化助剂包括三乙烯二胺、三甲基苄胺、二甲基乙醇胺、活性氧化铝与高锰酸钾，所述三乙烯二胺的份额为30％，所述三甲基苄胺的份额为20％，所述二甲基乙醇胺的份额为15％，所述活性氧化铝的
份额为12％，所述高锰酸钾的份额为23％。
41.实施例2：
42.该混凝吸附剂原料包括聚合氯化铝、改性黏土、稀碱溶液、稀酸溶液、催化助剂与干燥剂，其特征在于：所述聚合氯化铝与改性黏土的质量比为1：0.1～10，所述稀碱溶液的份额与稀酸溶液的份额为1：1，所述催化助剂与干燥剂的份额为1：1，所述催化助剂包括三乙烯二胺、三甲基苄胺、二甲基乙醇胺、活性氧化铝与高锰酸钾，所述三乙烯二胺的份额为29％，所述三甲基苄胺的份额为19％，所述二甲基乙醇胺的份额为14％，所述活性氧化铝的份额为14％，所述高锰酸钾的份额为24％。
43.实施例3：
44.该混凝吸附剂原料包括聚合氯化铝、改性黏土、稀碱溶液、稀酸溶液、催化助剂与干燥剂，其特征在于：所述聚合氯化铝与改性黏土的质量比为1：0.1～10，所述稀碱溶液的份额与稀酸溶液的份额为1：1，所述催化助剂与干燥剂的份额为1：1，所述催化助剂包括三乙烯二胺、三甲基苄胺、二甲基乙醇胺、活性氧化铝与高锰酸钾，所述三乙烯二胺的份额为28％，所述三甲基苄胺的份额为18％，所述二甲基乙醇胺的份额为13％，所述活性氧化铝的份额为16％，所述高锰酸钾的份额为25％。
[0045][0046][0047]
[0048]
由数据得出，该混凝吸附剂总磷去除率在94％以上，对蓝藻的去除率达95％。
[0049]
该混凝吸附剂原料包括聚合氯化铝、改性黏土，其制备方法包括以下步骤：
[0050]
第一步、准备原料：称取质量比1：(0.1～10)的聚合氯化铝粉末和改性黏土；
[0051]
第二步、配置聚合氯化铝溶液：称取好的聚合氯化铝粉末与质量比为1：(2～6)的水混合均匀，得到聚合氯化铝溶液，在聚合氯化铝溶液中加入稀酸或者稀碱溶液调节其碱化度至40％～95％；
[0052]
第三步、改性黏土处理：称取好的改性黏土粉碎过筛后与质量比为1：(2～3)的水混合均匀，得到改性黏土悬混液，向改性黏土悬混液中加入稀酸溶液调节其碱化度至40％～95％；
[0053]
第四步、复合反应：将调节好的改性黏土悬混液倒入聚合氯化铝混合液，搅拌震荡后，将其置于55～85℃温度条件下，熟化24～72h，得到熟化液；
[0054]
第五步、干燥：熟化液在55～85℃温度条件下干燥2～10h，然后将其粉碎后过筛，得到粒径《0.25mm的混凝吸附剂。
[0055]
调节改性黏土悬混液和聚合氯化铝溶液碱化度，使其处于40％～95％之间，一方面有利于使聚合氯化铝中的铝大部分水解为中等聚合物alb，而alb带有更多正电荷有更强的电中和能力，可有效络合磷酸根，同时还可沉降带有负电荷的颗粒物，使其脱稳形成絮体；另一方面，调节改性黏土悬混液碱化度，使改性黏土表面晶体结构得到优化且表面的铝得到活化，增强黏土架桥网捕作用，活化的铝也参与到磷酸根的络合，大大增强磷的去除效率。
[0056]
上述技术方案中，改性黏土为镧改性膨润土。
[0057]
上述技术方案中，镧改性膨润土是膨润土经镧化学改性而成，先将七水合氯化镧(lacl3
·
7h2o)分散至等离子水中，再加入质量比为1：(5～6)的膨润土，搅拌2h，静置熟化1～2d，干燥2～10h后研磨制得。
[0058]
上述技术方案的第二步中，稀酸溶液为稀盐酸溶液，稀碱溶液为稀氢氧化钠溶液；上述技术方案的第三步中，的稀酸溶液为稀盐酸溶液。
[0059]
上述技术方案的第三步中，粉碎过筛后的改性黏土粒径《0.5mm，过筛所用筛网孔径为35～200目。
[0060]
上述技术方案的第二步中，调节聚合氯化铝溶液碱化度所用的稀盐酸溶液浓度为200～700mm，所用的氢氧化钠溶液浓度为10～100mm；上述技术方案的第三步中，调节改性黏土悬混液所用的稀盐酸溶液浓度为10～100mm。
[0061]
上述技术方案的第二步中，向聚合氯化铝溶液中滴加稀酸或稀碱溶液将其碱化度调节至75％；上述技术方案的第三步中，向改性黏土悬混液滴加稀酸溶液将其碱化度调节至75％。
[0062]
上述技术方案的第四步中，震荡的条件为：转速为50～200r/min,时间2～4h。
[0063]
上述技术方案的第五步中，粉碎过筛所用筛网《60目。
[0064]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二(一号、二号)等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包
括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0065]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

技术特征：
1.一种用于河道除磷灭藻的混凝吸附剂，包括聚合氯化铝、改性黏土、稀碱溶液、稀酸溶液、催化助剂与干燥剂，其特征在于：所述聚合氯化铝与改性黏土的质量比为1：0.1～10，所述稀碱溶液的份额与稀酸溶液的份额为1：1，所述催化助剂与干燥剂的份额为1：1，所述催化助剂包括三乙烯二胺、三甲基苄胺、二甲基乙醇胺、活性氧化铝与高锰酸钾，所述三乙烯二胺的份额为20-30％，所述三甲基苄胺的份额为12-20％，所述二甲基乙醇胺的份额为8-15％，所述活性氧化铝的份额为8-16％，所述高锰酸钾的份额为18-25％。2.一种用于河道除磷灭藻的混凝吸附剂的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：s1：准备原料：称取质量比1：0.1～10的聚合氯化铝粉末和改性黏土；s2：配置聚合氯化铝溶液：称取好的聚合氯化铝粉末与质量比为1：2～6的水混合均匀，得到聚合氯化铝溶液，在聚合氯化铝溶液中加入稀酸或者稀碱溶液调节其碱化度至40％～95％；s3：改性黏土处理：称取好的改性黏土粉碎过筛后与质量比为1：2～3的水混合均匀，得到改性黏土悬混液，向改性黏土悬混液中加入稀酸溶液调节其碱化度至40％～95％；s4：复合反应：将调节好的改性黏土悬混液倒入聚合氯化铝混合液，且加入一定量的催化助剂，搅拌震荡后，将其置于55～85℃温度条件下，熟化24～72h，得到熟化液；s5：干燥：熟化液在55～85℃温度条件下干燥2～10h，并使用一定量的干燥剂，然后将其粉碎后过筛，得到粒径<0.25mm的混凝吸附剂。3.根据权利要求2所述的一种用于河道除磷灭藻的混凝吸附剂的制备方法，其特征在于：所述s1步骤中改性黏土为镧改性膨润土。4.根据权利要求3所述的一种用于河道除磷灭藻的混凝吸附剂的制备方法，其特征在于：所述镧改性膨润土是膨润土经镧化学改性而成，先将七水合氯化镧lacl3
·
7h2o分散至等离子水中，再加入质量比为1：5～6的膨润土，搅拌2h，静置熟化1～2d，干燥2～10h后研磨制得。5.根据权利要求2所述的一种用于河道除磷灭藻的混凝吸附剂的制备方法，其特征在于：所述s2步骤中稀酸溶液为稀盐酸溶液，稀碱溶液为稀氢氧化钠溶液，所述s3步骤中稀酸溶液为稀盐酸溶液。6.根据权利要求2所述的一种用于河道除磷灭藻的混凝吸附剂的制备方法，其特征在于：所述s3步骤中粉碎过筛后的改性黏土粒径<0.5mm，过筛所用筛网孔径为35～200目。7.根据权利要求2所述的一种用于河道除磷灭藻的混凝吸附剂的制备方法，其特征在于：所述s2步骤中调节聚合氯化铝溶液碱化度所用的稀盐酸溶液浓度为200～700mm，所用的氢氧化钠溶液浓度为10～100mm，所述s3步骤中调节改性黏土悬混液所用的稀盐酸溶液浓度为10～100mm。8.根据权利要求2所述的一种用于河道除磷灭藻的混凝吸附剂的制备方法，其特征在于：所述s2步骤中向聚合氯化铝溶液中滴加稀酸或稀碱溶液将其碱化度调节至75％，所述s3步骤中向改性黏土悬混液滴加稀酸溶液将其碱化度调节至75％。9.根据权利要求2所述的一种用于河道除磷灭藻的混凝吸附剂的制备方法，其特征在于：所述s4步骤中震荡的条件为：转速为50～200r/min，时间2～4h。10.根据权利要求2所述的一种用于河道除磷灭藻的混凝吸附剂的制备方法，其特征在于：所述s5步骤中粉碎过筛所用筛网<60目。

技术总结
本发明公开了一种用于河道除磷灭藻的混凝吸附剂及其制备方法，包括聚合氯化铝、改性黏土、稀碱溶液、稀酸溶液、催化助剂与干燥剂，先将聚合氯化铝粉末与水混合制得聚合氯化铝溶液，向聚合氯化铝溶液滴加稀酸或稀碱调节碱化度至40％～95％；将改性黏土和水混合获得改性黏土悬混液，加入稀酸将碱化度调节至40％～95％，将调节后的改性黏土悬混液倒入聚合氯化铝溶液，在55～85℃温度下静置熟化，所得熟化液在温度为55～85℃条件下干燥，经粉碎过筛得到混凝吸附剂。本发明所述的一种用于河道除磷灭藻的混凝吸附剂及其制备方法，总磷去除率在94％以上，对蓝藻的去除率达95％，与此同时，对水中COD和总氮也有一定的处理效果。水中COD和总氮也有一定的处理效果。


技术研发人员：顾禹 马苏琳 徐林建 毕铭
受保护的技术使用者：同研智慧（苏州）环境科技有限公司
技术研发日：2023.04.11
技术公布日：2023/7/22