[發明專利]一種用于降低水硬度和去除溶解性有機物的復合藥劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201711342244.8
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108046443B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 吳昊瀾;薛強;劉菲
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: C02F5/02
• 分類號: C02F5/02;C02F103/06
• 代理公司: 北京太兆天元知識產權代理有限責任公司 11108
• 代理人: 張洪年

本發明公開了水處理技術領域中的一種用于降低水硬度和去除溶解性有機物的復合藥劑的制備方法，使氫氧化鈣在氮氣細小氣泡表面非均相沉淀得到納米級氫氧化鈣顆粒；將得到的納米級氫氧化鈣顆粒固體粉末與聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDADMAC)固體粉末混合，得到復合藥劑。傳統軟化藥劑氫氧化鈣只有降低硬度功效，并且出水濁度大一直難以解決。本發明制備的復配藥劑能在保證硬度去除率的基礎上，去除大部分溶解性有機物，并使出水濁度控制在較低水平，具有良好的應用推廣前景。

技術領域

本發明屬于水處理技術領域，具體而言，涉及一種用于降低水硬度和去除溶解性有機物的復合藥劑及其制備方法。

背景技術

美國環保署(EPA)對硬度的定義是水中鈣離子和鎂離子的總和，以碳酸鈣的摩爾質量來計算。高硬水(大于450mg/L)會對人體健康造成潛在的威脅，會在加熱裝置表面形成水垢，嚴重降低導熱率，加大能耗。荷蘭等歐洲國家普遍在自來水廠設有軟化工藝，我國還處于剛起步階段。

我國供水形式嚴峻，自來水廠水源復雜，包括地表水和地下水，很多華北水廠都采用地表水混合地下水聯合供水。華北地下水普遍硬度超標，一些地區甚至高于1000mg/L(以碳酸鈣計)。和地表水混合后，除了硬度問題，還帶來了地表水中的溶解性有機物污染(Dissolved Organic Matter)問題。少量的(mg/L數量級)DOM就會導致水體產生異味，水廠常規加氯消毒后會產生消毒副產物威脅供水安全。

現有的除硬技術主要包括離子交換法、膜分離法、誘導結晶法和化學沉淀法。在有溶解性有機物DOM存在的條件下，離子樹脂的交換能力會降低；軟化采用的納濾或反滲透膜表面會被DOM粘附產生膜污染；DOM會阻礙異相誘導結晶的成核過程：DOM也會降低常規軟化藥劑例如氫氧化鈉和氫氧化鈣的軟化效率。綜上所述，水中溶解性有機物會降低各種軟化方法的除硬效率。藥劑軟化法在這些方法中對水廠硬件設施的改造幅度最小，能夠最大幅度的利用現有處理設施，并且經濟適用性好。常規軟化藥劑氫氧化鈣還有一個缺點就是投到水里會聚集，在水中的分散性不好，導致氫氧化鈣的利用率不高。為了提高氫氧化鈣在水中的分散性，學者研究了將氫氧化鈣制備成納米級顆粒。在制備納米氫氧化鈣的均相沉淀過程中需要加入表面活性劑，例如周建新公開了一種納米氫氧化鈣的制備方法，其中以聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇混合物為表面活性劑[周建新.一種高分散性納米氫氧化鈣的制備方法，申請公布號CN105439181A]，值得注意的是聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇有生物毒性，不能添加到飲用水處理劑中。

發明內容

針對上述問題，本發明采用非均相沉淀法，不添加有毒的表面活性劑，通過通入細小氣泡，制得納米級氫氧化鈣，制備得到的納米級氫氧化鈣在保持除硬效果的基礎上，DOM的去除效果大幅度提高。氫氧化鈣軟化還會導致出水濁度較大的情況，因此引入陽離子型有機高分子絮凝劑聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDADMAC)，PDADMAC促進了納米氫氧化鈣與硬度離子反應，結合成為大顆粒沉淀，從而降低了出水的濁度。因此，本發明所制備的復合藥劑具有降低源水硬度、溶解性有機物、濁度三重功效。

一種用于降低水硬度和去除溶解性有機物的復合藥劑的制備方法，將納米級氫氧化鈣與聚二甲基二烯丙基氯化銨固體粉末按質量比24～26:1混合均勻得到復合藥劑。

優選的，所述納米級氫氧化鈣的制備方法為：以30～40mL/min的流量向濃度為0.2～0.4mol/L的CaCl₂水溶液中持續通入氮氣，同時以速度100～150rmp攪拌，并且保持恒溫范圍25～35℃，以25～35mL/h的速率將濃度為0.2～0.4mol/L的KOH或NaOH水溶液滴入CaCl₂水溶液得到懸濁液后，經過低溫離心處理和冷凍干燥得到納米級氫氧化鈣固體粉末。

優選的，所述納米級氫氧化鈣的制備方法中，CaCl₂與KOH或NaOH反應的摩爾比為1:1.2～1.4。