一种废水处理剂及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及环境保护技术领域，更具体的说是涉及一种废水处理剂及其制备方法和应用。


背景技术：

2.目前，随着工业的发展，水污染问题较为严重，治理水污染的方法包括物理、化学、生物处理等不同的方式，各有利弊，其中，利用吸附剂进行吸附脱除污染物是较为成熟的方法。
3.但是，由于单一活性炭吸附成本较高，且废水成分较为复杂，包括工业废水、印染、生活污水、养殖废水等，在实际废水治理中，所面对的污染成分较为复杂，使用单一石墨烯或活性炭为主成分的废水处理剂效果有待提高。提高脱除效果的关键，在于如何优化吸附材料及其配比关系。
4.因此，如何提供一种废水处理剂，高效处理复杂的污染废水是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种废水处理剂及其制备方法和应用。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种废水处理剂，包括以下重量份的原料：石墨烯吸附剂50～100份，活性炭25～35份、表面活性剂0～3份和玉米芯15～25份；其中，所述石墨烯吸附剂包括羧基化氧化石墨烯和羰基铁氧化石墨烯复合物。
8.有益效果在于：本发明提供了一种由石墨烯吸附剂复配活性炭、玉米芯制得的废水处理剂，增强了对废水中包括重金属、印染废料的絮凝性，并适当降低了处理剂本身分散不均、团聚现象等问题，通过加入少量表面活性剂，增强絮凝效果，提高了吸附效果。
9.进一步的，针对不同的污水类型，表面活性剂的用量可适当调整，当污水中如生活污水占主要成分时，表面活性剂类似成分较多，应调整其用量。
10.优选的：羧基化氧化石墨烯和羰基铁氧化石墨烯复合物的质量比为(4～5)：1。
11.有益效果在于：通过加入羰基铁氧化石墨烯复合物，可以有效调整废水处理剂的理化状态，降低其团聚现象的发生，利于提供脱除效果。配比过低，无法起到作用，用量过大，反而影响脱除效率。
12.本发明还提供了一种废水处理剂的制备方法，包括以下步骤：
13.1)按权利要求1或2称取活性炭和玉米芯，混合粉碎过200目筛；
14.2)将羧基化氧化石墨烯和羰基铁氧化石墨烯复合物、表面活性剂和水混匀，加入粉碎后的活性炭和玉米芯，65～75℃，搅拌0.5～1h，经干燥后得废水处理剂。
15.优选的：羧基化氧化石墨烯的制备方法：将氧化石墨烯水溶液、氢氧化钠和乙酸，18
‑
25℃下搅拌洗涤干燥，得到羧基化氧化石墨烯。
16.优选的：氧化石墨烯水溶液、氢氧化钠和乙酸的质量比为10:1:2。
17.进一步的：氧化石墨烯水溶液中，氧化石墨烯与水的质量比为1：(2～5)。
18.有益效果在于：采用上述配比，制备的羧基化氧化石墨烯不仅工艺简单，而且改性后吸附效果有一定的提升。
19.优选的：羰基铁氧化石墨烯复合物的制备方法：将羰基铁与氧化石墨烯混合粉碎，过500目筛，置于200～250℃烧结6～8h，得到羰基铁氧化石墨烯复合物。
20.优选的：羰基铁与氧化石墨烯的质量比为1：(3～4)。
21.优选的：表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。
22.本发明还提供了上述的废水处理剂在环保治理中的应用。
23.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种废水处理剂及其制备方法和应用，取得的技术效果为：通过对石墨烯进行改性、复配活性炭、玉米芯与适量表面活性剂，在降低自身团聚现象的同时，还可以提高对复杂废水中重金属、印染废料等增强絮凝性，提高脱除效果。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.本发明实施例公开了一种废水处理剂及其制备方法和应用。
26.实施例1
27.一种废水处理剂，包括以下重量的原料：石墨烯吸附剂50kg，活性炭25kg、表面活性剂0.5kg和玉米芯15kg；其中，石墨烯吸附剂包括羧基化氧化石墨烯和羰基铁氧化石墨烯复合物。
28.为进一步优化技术方案：羧基化氧化石墨烯和羰基铁氧化石墨烯复合物的质量比为4：1。
29.制备方法，包括以下步骤：
30.1)称取活性炭和玉米芯，混合粉碎过200目筛；
31.2)将羧基化氧化石墨烯和羰基铁氧化石墨烯复合物、表面活性剂和水混匀，加入粉碎后的活性炭和玉米芯，65℃，搅拌0.5h，经干燥后得废水处理剂。
32.为进一步优化技术方案：羧基化氧化石墨烯的制备方法：将氧化石墨烯水溶液、氢氧化钠和乙酸，18℃搅拌洗涤干燥，得到羧基化氧化石墨烯。
33.为进一步优化技术方案：氧化石墨烯水溶液、氢氧化钠和乙酸的质量比为10:1:2。
34.为进一步优化技术方案：羰基铁氧化石墨烯复合物的制备方法：将羰基铁与氧化石墨烯混合粉碎，过500目筛，置于200℃烧结6h，得到羰基铁氧化石墨烯复合物。
35.为进一步优化技术方案：羰基铁与氧化石墨烯的质量比为1：3。
36.为进一步优化技术方案：表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。
37.实施例2
38.一种废水处理剂，包括以下重量的原料：石墨烯吸附剂80kg，活性炭30kg、表面活
性剂1kg和玉米芯20kg；其中，石墨烯吸附剂包括羧基化氧化石墨烯和羰基铁氧化石墨烯复合物。
39.为进一步优化技术方案：羧基化氧化石墨烯和羰基铁氧化石墨烯复合物的质量比为4.5：1。
40.制备方法，包括以下步骤：
41.1)称取活性炭和玉米芯，混合粉碎过200目筛；
42.2)将羧基化氧化石墨烯和羰基铁氧化石墨烯复合物、表面活性剂和水混匀，加入粉碎后的活性炭和玉米芯，70℃，搅拌0.5h，经干燥后得废水处理剂。
43.为进一步优化技术方案：羧基化氧化石墨烯的制备方法：将氧化石墨烯水溶液、氢氧化钠和乙酸，20℃搅拌洗涤干燥，得到羧基化氧化石墨烯。
44.为进一步优化技术方案：氧化石墨烯水溶液、氢氧化钠和乙酸的质量比为10:1:2。
45.为进一步优化技术方案：羰基铁氧化石墨烯复合物的制备方法：将羰基铁与氧化石墨烯混合粉碎，过500目筛，置于220℃烧结7h，得到羰基铁氧化石墨烯复合物。
46.为进一步优化技术方案：羰基铁与氧化石墨烯的质量比为1：3.5。
47.为进一步优化技术方案：表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。
48.实施例3
49.一种废水处理剂，包括以下重量的原料：石墨烯吸附剂100kg，活性炭35kg、表面活性剂3kg和玉米芯25kg；其中，石墨烯吸附剂包括羧基化氧化石墨烯和羰基铁氧化石墨烯复合物。
50.为进一步优化技术方案：羧基化氧化石墨烯和羰基铁氧化石墨烯复合物的质量比为5：1。
51.制备方法，包括以下步骤：
52.1)称取活性炭和玉米芯，混合粉碎过200目筛；
53.2)将羧基化氧化石墨烯和羰基铁氧化石墨烯复合物、表面活性剂和水混匀，加入粉碎后的活性炭和玉米芯，75℃，搅拌1h，经干燥后得废水处理剂。
54.为进一步优化技术方案：羧基化氧化石墨烯的制备方法：将氧化石墨烯水溶液、氢氧化钠和乙酸，25℃搅拌洗涤干燥，得到羧基化氧化石墨烯。
55.为进一步优化技术方案：氧化石墨烯水溶液、氢氧化钠和乙酸的质量比为10:1:2。
56.为进一步优化技术方案：羰基铁氧化石墨烯复合物的制备方法：将羰基铁与氧化石墨烯混合粉碎，过500目筛，置于250℃烧结8h，得到羰基铁氧化石墨烯复合物。
57.为进一步优化技术方案：羰基铁与氧化石墨烯的质量比为1：4。
58.为进一步优化技术方案：表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。
59.实施例4
60.一种废水处理剂，包括以下重量的原料：石墨烯吸附剂100kg，活性炭35kg和玉米芯25kg；其中，石墨烯吸附剂包括羧基化氧化石墨烯和羰基铁氧化石墨烯复合物。
61.为进一步优化技术方案：羧基化氧化石墨烯和羰基铁氧化石墨烯复合物的质量比为5：1。
62.制备方法，包括以下步骤：
63.1)称取活性炭和玉米芯，混合粉碎过200目筛；
64.2)将羧基化氧化石墨烯和羰基铁氧化石墨烯复合物和水混匀，加入粉碎后的活性炭和玉米芯，75℃，搅拌1h，经干燥后得废水处理剂。
65.为进一步优化技术方案：羧基化氧化石墨烯的制备方法：氧化石墨烯水溶液、氢氧化钠和乙酸，常温下搅拌洗涤干燥，得到羧基化氧化石墨烯。
66.为进一步优化技术方案：氧化石墨烯水溶液、氢氧化钠和乙酸的质量比为10:1:2。
67.为进一步优化技术方案：羰基铁氧化石墨烯复合物的制备方法：将羰基铁与氧化石墨烯混合粉碎，过500目筛，置于250℃烧结8h，得到羰基铁氧化石墨烯复合物。
68.为进一步优化技术方案：羰基铁与氧化石墨烯的质量比为1：4。
69.对比试验1：
70.对比例1
71.与实施例2的区别在于，未添加活性炭和玉米芯，其余步骤同实施例2。
72.对比例2
73.与实施例2的区别在于，不含有羧基化氧化石墨烯和羰基铁氧化石墨烯复合物，仅替换为普通石墨烯材料。
74.取某河段未处理工业废水，进行吸附效果对比实验，此河段包括工业、印染企业，分别将实施例1～3、对比例1、2的废水处理剂投入废水样品中(cod 589.6mg/l，亚甲基蓝6.2mg/l)，吸附净化后数据参见下表1：
75.表1
[0076][0077]
结果表明，相较于对比例，本发明的吸附剂吸附效果更佳。
[0078]
对比实验2
[0079]
人工配置含重金属的工业模拟废液(200mg/l，砷)分别投入实施例2、对比例1、2制备的吸附剂，检测对重金属的吸附效果，结果表明，实施例2处理后的模拟废水，砷含量下降为0.28mg/l，满足模拟实验要求，而对比例1、2砷含量为4.3～11.2mg/l。
[0080]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0081]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。