一种低温水除浊方法与评价方法技术

本发明专利技术提供了一种低温水除浊方法与评价方法，属于化学纳米材料和水资源利用技术领域。以低温水为研究对象，针对低温水除浊难度大，药剂单一、低温除浊装置不便操作、难控温等问题，应用吸附协同混凝技术处理低温水，在研究吸附剂接触角与低温水中颗粒的作用关系基础上，提出吸附剂优化制备与混凝协同除浊方法。同时，通过冰浴控制低温条件，应用接触角测定评价吸附剂的除浊性能，为低温除浊实验提供评价方法，通过优化接触角等参数，优化吸附协同混凝技术低温除浊效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种低温水除浊方法与评价方法，属于水资源化

技术介绍
在水处理中，低温水处理也一直是困扰给水界的一个难题。低温水主要指冬季水温0～4℃，浊度30NTU以下的江河水及水库水。北方地区的冰冻期为3～5个月使水质长期处在低温(0～2℃)低浊(10～30NTU)状态；南方地区进入冬季以后，温度也会降到10℃以下，源水浊度达到2NTU左右，处于相对的低温低浊状态。原水水温低，水的动力粘度系数提高，减弱了水中胶体的颗粒运动，降低了他们之间相互碰撞的机率；水中胶体的溶剂化作用增强，颗粒周围的水化膜加厚，妨碍颗粒凝聚；同时，通过混凝所形成的絮体较轻，不易下沉，难以通过沉淀从水中分离出去。对于水库水而言，由于它的水流状态特点而表现出不同于江河水质的特性。水库水近似于静止状态，水体中各部位因不易掺混而表现出水质成份分布的不均匀性。同时，水库水中含有大量的植物腐烂所形成的腐植质不仅提高了水库水的色度，而且会对水中粘土形成的胶体、硅酸溶胶、铝和铁的氢氧化物起到保护作用形成稳定的浊度状态，这无疑增加了水库水的净化难度。目前国外部分地区采用直接过滤工艺处理低浊水，Zouboulis等采用常规微絮凝直接过滤两种工艺比较PAC与Al2(SO4)3对低浊水的除浊效果，结果显示，PAC处理低浊水效果更好可以达到浊度要求[A.Zouboulis,G.Traskas.Separation Science and Technology,2008,43(6):1507-1519]。Ali等采用天然混凝剂来处理低浊原水，处理效果好，药剂用量少，应用天然材料降低生产成本，但以上处理技术局限于于国外特定浊度的水源水[Eman N.Ali,Suleyman A.Muyibi,Hamzah
M.Journal of Water Resource&Protection,2010,02(3):259-266]。目前，国内应用的低温水处理技术主要包括：膜法、预氧化法、混凝法等，其中膜反应器法处理低温水受到成本和膜污染的限制，预氧化法引入氧化剂回对水体造成二次污染等问题，因此混凝法和吸附法因为其成本低、操作简单和无二次污染等优点被广泛应用。张跃军等在对白溪水库水处理时，考察了聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)及两者分别与聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDM)复配后除浊效果，结果表明：PFS的除浊效果最好，形成的絮体较PAC的吸附量大[赵海华.中国资源综合利用，2008，26(8)：29-31]。赵海华通过试验比较了三氯化铁、硫酸铝和硫酸亚铁对低温水的除浊效果，结果表明：三氯化铁适用的pH值范围较宽，水解迅速，形成絮体较铝盐密实且沉降快，除浊效果最好[张跃军，赵晓蕾，李潇潇.中国给水排水，2007，23(13)：52-55]。程伟等研究了硅藻土、高岭土和PAM等作为助凝剂对絮凝过程的影响，研究表明以上三种助凝剂可以有效的促进絮凝过程去除浊度，投加量过少浊度去除不彻底，投加量过度则会引起浊度的再次升高[程华,罗凡,陶涛.工业水处理.2015，35(12):71-73]。目前，探究接触角对吸附协同混凝对低温除浊的影响还没有相关文献报道，因此，本技术应用吸附协同混凝技术处理低温水，在研究吸附剂接触角与低温水中颗粒的作用关系基础上，提出吸附剂优化制备与混凝协同除浊方法。同时，通过通过冰浴控制低温条件，应用接触角测定评价吸附剂的除浊性能，为低温除浊实验提供评价方法。
技术实现思路
本文针对低温水源水处理难度大，提供一种吸附协同混凝低温除浊方法。本专利技术的技术方案：一种低温水除浊方法与评价方法，步骤如下：1)将水样置于冰水浴低温处理，维持水样体系温度为0-10℃的低温状态。2)选取基质材料，测定其接触角，若接触角在80-150°范围内则直接作为吸附剂使用，若接触角不在80-150°范围则对接触角进行调控；具体调控方式：向基质材料(如粘土、活性炭、煤灰、沸石、陶粒和生物质碳等)中添加去离子水，加热至20-90℃；再加入憎水基团改性剂，憎水基团改性剂的加入量根据基质材料的接触角定，搅拌20-120min，过滤干燥得到接触角在80-150°的吸附剂材料。3)将步骤2)的吸附剂加入步骤1)中低温水中，加入方式：直接加入或气水混合泵打入，搅拌1-10min。4)向步骤3)中添加混凝剂，快速200-1000r/min搅拌2-10min，慢速10-200r/min搅拌10-60min，静置沉降；所述的混凝剂选择聚合氯化铝、聚合硫酸铁、三氯化铁和磺化聚丙烯酰胺等中的一种或两种以上混合。5)应用目数为60-240目憎水有机高分子网格构建的多级滤池对步骤4)静置后的水样进行过滤，检测过滤得到的水样浊度指标(以NTU计)。本专利技术的有益效果：本专利技术通过接触角评价吸附材料为低温除浊吸附材料提供了新的评价方法，探究不同接触角和浊度去除的关系，通过接触角的调控优化低温除浊效率，为低温除浊提供了处理方法和评价方法。附图说明图1(a)是天然蛋白吸附剂材料接触角图(θ＝112.7°)。图1(b)是天然蛋白吸附剂材料用量的对除浊度影响曲线(初始浊度5.43NTU)。图2(a)是改性SAPO吸附剂材料接触角图(θ＝122.7°)。图2(b)是改性SAPO吸附剂用量的对除浊度影响曲线。图3(a)是改性黏土吸附剂材料接触角图(θ＝89°)。图3(b)是改性黏土吸附剂用量的对除浊度影响曲线(初始浊度为5.43NTU)。图4(a)是不同接触角的改性SAPO吸附剂材料图片。图4(b)是接触角对低温除浊度的对除浊度影响曲线(初始浊度为5.43NTU)。具体实施方式以下结合附图和技术方案，进一步说明本专利技术的具体实施方式。实施例1不同用量天然蛋白(接触角在80-150°范围)的吸附剂协同混凝处理低温水1)取出800mL的水样分为8等份到小烧杯中，每份体积为100mL分别编号为1、2、3...8，置于水样冰水浴低温处理，使其温度保持在8℃以下的低温状态。2)测定天然蛋白吸附剂的接触角(见附图1(a))，其接触角在80-150°范围内可以直接使用。3)将步骤2)中符合要求的吸附剂材料按照0、0.5、1、2、3、4、5和6ppm的药剂投加量称取药剂，以一定的加入方式加入到步骤3)得到的8个编号水样中，快速200-1000r/min搅拌1-10min。4)按照一定的加入量向步骤3)中低温水样中加入混凝剂，其中混凝剂可以选择聚合氯化铝、聚合硫酸铁、三氯化铁和磺化聚丙烯酰胺等，快速搅拌2-10min，慢速搅拌10-60min，静置一段时间。5)应用憎水有机高分子网格(目数为60-240目)构建的多级滤池对步骤4)静置后的水样进行过滤，检测过滤得到的水样浊度指标(以NTU计)，制定不同天然蛋白吸附剂用量对浊度去除效率曲线(见附图1(b))。实施例2不同用量改性SAPO吸附剂协同混凝处理低温水：1)取出800mL的水样分为8等份到小烧杯中，每份体积为100mL分别编号为1、2、3...8，置于水样冰水浴低温处理，使其温度保持在8℃以下的低温状态。2)测定原SAPO材料吸附剂的接触角，其接触角不在80-150°范围则需要对接触角进行调控，具体操作为：称取1-2g的吸附剂置于单口烧瓶中，加入1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温水除浊方法与评价方法，其特征在于，步骤如下：1)将水样置于冰水浴低温处理，维持水样体系温度为0‑10℃的低温状态；2)选取基质材料，测定其接触角，若接触角在80‑150°范围内则直接作为吸附剂使用，若接触角不在80‑150°范围则对接触角进行调控；3)将步骤2)的吸附剂加入步骤1)中低温水中，加入方式：直接加入或气水混合泵打入，搅拌1‑10min；4)向步骤3)中添加混凝剂，快速200‑1000r/min搅拌2‑10min，慢速10‑200r/min搅拌10‑60min，静置沉降；所述的混凝剂选择聚合氯化铝、聚合硫酸铁、三氯化铁、磺化聚丙烯酰胺等中的一种或两种以上混合；5)应用目数为60‑240目的憎水有机高分子网格构建的多级滤池对步骤4)静置后的水样进行过滤，检测过滤得到的水样浊度指标。

【技术特征摘要】
1.一种低温水除浊方法与评价方法，其特征在于，步骤如下：1)将水样置于冰水浴低温处理，维持水样体系温度为0-10℃的低温状态；2)选取基质材料，测定其接触角，若接触角在80-150°范围内则直接作为吸附剂使用，若接触角不在80-150°范围则对接触角进行调控；3)将步骤2)的吸附剂加入步骤1)中低温水中，加入方式：直接加入或气水混合泵打入，搅拌1-10min；4)向步骤3)中添加混凝剂，快速200-1000r/min搅拌2-10min，慢速10-200r/min搅拌10-60min，静置沉降；所述的混凝剂选择聚合氯化铝、聚合硫酸铁、三氯化铁、磺...

【专利技术属性】
技术研发人员：马伟，孟凡庆，于双恩，郭丽燕，王刃，段诗博，吴磊，徐军，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21