[發明專利]一種加速納米顆粒懸浮液固液分離的方法

無效

• 申請號: 201310167568.8
• 申請日: 2013-05-09
• 公開（公告）號: CN103232102A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 張偉賢;李少林;雷轟;夏薇
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F1/56
• 分類號: C02F1/56
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明涉及一種加速納米顆粒懸浮液固液分離的方法，屬于廢水處理技術領域，具體為投加有機高分子絮凝劑PAM加速納米顆粒懸浮液固液分離，提高納米材料處理出水水質的方法。

背景技術

納米材料是本世紀最具發展潛力的材料之一，由于對水中重金屬、有機鹵化物等污染物去除具有顯著效果，近年來已廣泛應用于環境中污水治理、城市固體廢棄物處理、空氣凈化等領域。然而，納米材料潛在危害也逐漸被人們所關注，如其生物毒性已成為一個研究熱點。鑒于納米材料的生物毒性及廣泛應用導致的潛在風險，水體中納米顆粒必須予以去除，以消除其潛在隱患。

由于納米顆粒粒徑小、分散度高，強烈的布朗運動使其在水體中可以克服重力作用而不下沉，保持分散體系處于平衡狀態，致使納米顆粒懸浮液難以發生固液分離。該特性嚴重制約著納米材料在廢水處理中的應用。例如，對間歇式納米材料反應器（如專利CN?102849849及專利CN?102583689）所示，為使納米顆粒與處理后廢水分離，保證出水水質，需延長水力停留時間（HRT）和增大池體面積，致使設備/裝置污水處理能力降低和基建費用增加；對于連續式納米材料反應器（如專利CN?102897889）所示，該特性還會限制沉淀設備的表面水力負荷，致使污水處理能力受到極大限制。更為嚴重的是，出水因含納米顆粒懸浮物，導致水質難以達標。

當前廢水處理技術領域中，用于懸浮液中固液分離的方法及技術種類繁多。但目前用于將納米顆粒懸浮液固液分離的方法與技術存在諸多不足，比如中國發明專利CN?102583689?A介紹了?“一種納米零價鐵-電磁系統去除電鍍廢水中重金屬的方法及其裝置”，通過裝置底部電磁鐵產生磁場力分離磁性納米顆粒，反應后大量磁性納米材料轉化為非磁性納米材料，該系統無法將非磁性納米顆粒如Fe_x(OH)_y絮體從處理后廢水中完全分離，出水因含有較高濃度非磁性顆粒，致使出水水質超標。此外，該設備造價高、耗電量大、結構復雜，導致污水處理成本和設備運行維護成本過高。為減少上清液中納米顆粒殘留量、保證出水水質達標、降低污水處理成本，有必要尋求一種既經濟又能快速實現納米顆粒懸浮液固液分離的方法與技術。

發明內容

本發明主要是為了解決納米材料在廢水處理中難以沉降及影響出水水質的問題，以及克服現有專利對非磁性材料分離效率低下等不足，提供一種加速納米顆粒懸浮液固液分離的方法。通過向納米顆粒懸浮液中投加有機高分子絮凝劑PAM，在其吸附架橋、網捕卷掃等作用下，經過混合、絮凝階段，PAM與納米顆粒形成粒徑大、易沉降絮體，加速納米顆粒沉降，促進納米顆粒懸浮液固液分離，并高效網捕去除水中殘余納米顆粒，減少上清液懸浮物殘留量，顯著降低出水濁度，保證出水水質。

本發明提出的加速納米顆粒懸浮液固液分離的方法，具體步驟如下：?

利用計量泵向納米顆粒懸浮液中投加新配制質量濃度為0.1?-?3?‰的PAM溶液，PAM投加量為混合液中納米顆粒質量的0.1?-?3?%；經過混合、絮凝和沉淀過程，加速納米顆粒懸浮液固液分離；

A.???混合階段：控制速度梯度G值為700?s^-1?-?1000?s^-1，攪拌時間為10?s?-?20?s，使納米顆粒與PAM充分接觸；

B.??絮凝階段：控制速度梯度G值為20?s^-1?-?70?s^-1，攪拌時間為2?min?-?30?min，使PAM與納米顆粒形成粒徑大、易沉降絮體，依靠重力加速沉降；

C.??沉淀階段：靜置沉淀20?min?-?30?min，待固液分離后，上清液作為出水排出，污泥排入污泥處理設備或回用。

本發明中，所述納米顆粒為一些常見廢水處理納米材料，如納米鐵顆粒、納米氧化鋁、納米二氧化硅或磁性納米氧化鐵等中一種以上。

本發明中，PAM溶液配制采用機械攪拌，速度梯度G值控制在700?s^-1?-?1000?s^-1，水溫控制在2?℃-?55?℃。

本發明中，所用PAM的類型為陰離子型（APAM）或非離子型（NPAM），分子量為400萬以上。

本發明中，通過加酸堿控制納米顆粒懸浮液pH值為6?-?9。

本發明實現技術效果如下：

（1）本發明僅需使用一定量PAM溶液，通過控制混合、絮凝、沉淀三個過程，加速納米顆粒懸浮液固液分離，操作簡單，易于實現；