CN100406093C

CN100406093C - 凝结剂、其制备方法及使用该凝结剂的凝结方法

Info

Publication number: CN100406093C
Application number: CNB2003801103908A
Authority: CN
Inventors: 浅冈敬一郎; 根路铭秀武
Original assignee: According To Rules Of House; Inter City Source
Current assignee: Asaoka Keiichiro
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-10-23
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2023-10-23
Also published as: US20060183808A1; WO2005009586A1; EP1666115B1; EP1666115A1; KR100741157B1; JP3769010B2; KR20060034717A; AU2003277514A1; CN1802195A; MXPA06000950A; TW200503967A; TWI281461B; JPWO2005009586A1; EP1666115A4; US7666916B2

Abstract

一种可以简易、安全和迅速地对自来水处理场、下水处理场、工业排水等的用水和排水等的悬浮液进行处理的凝结剂、其制备方法及使用该凝结剂的凝结方法。本发明的凝结剂由硅溶胶构成，该硅溶胶通过稀释而凝胶化，并随着凝胶化使悬浮物凝结。

Description

凝结剂、其制备方法及使用该凝结剂的凝结方法

技术领域

本发明涉及用以凝结悬浮液中的悬浮物的凝结剂、其制备方法及使用该凝结剂的凝结方法。

背景技术

以往，为了去除用水与排水中的各种悬浮物，采用将凝结剂投入用水或排水中，以使悬浮物凝结沉降而进行处理的水处理方法，而且使用聚丙烯酰胺、硫酸铝等作为水处理的凝结剂。

这些凝结剂，在水处理时必须调整其pH值，因此不只是水的处理复杂化，处理后的水的安全性也令人担忧。而且，硫酸铝具有在被处理的水为低温的情况，无法得到充分的凝结效果的问题。

众所周知，溶解硅的硅溶胶所构成的各种凝结剂(参照专利文献1～4)可以作为解决这些问题，和无毒、安全而且凝结效果高的凝结剂。

(专利文献1)日本专利特开2003-38908号公报

(专利文献2)日本专利特许2759853号公报

(专利文献3)日本专利特许2732067号公报

(专利文献4)日本专利特公平4-75796号公报

然而，要使硅溶胶维持长期稳定的溶胶状态是困难的，作为通常的硅溶液的硅酸钠(H₄SiO₄)，有必要使其呈碱性，通过电位使溶胶状态稳定。又如专利文献1至4中所记载的凝结剂，使其呈强酸或强碱性以维持硅溶胶的溶胶状态的方法，存在处理后水的pH值令人担忧的同时，硅溶胶的中和所形成的凝胶化不充分，必须调整处理水的pH的问题。

发明内容

为解决上述问题本发明提供一凝结剂，其由硅溶胶所构成，所述硅溶胶通过稀释而凝胶化、并随着凝胶化而使悬浮物凝结。

本发明的凝结剂中，所述硅溶胶，是通过将含硅物质与碱性物质混合，在含硅物质的熔点以下温度进行热处理以赋予酸溶解性的含硅溶质，溶解到酸溶剂中形成。

根据本发明的凝结剂，所述碱性物质由碳酸钙或石灰所构成。

根据本发明的凝结剂，所述酸溶剂是由稀盐酸所构成。

本发明的凝结剂中，所述酸溶剂含有选自醋酸、醋酸铵、氯化铵中的一种或至少两种凝胶化抑制剂。

本发明的凝结剂中，所述含硅物质含有铁或铝。

本发明的凝结剂，其pH值为2～3。

本发明提供一种凝结剂的制备方法，包括如下步骤：

含硅溶质生成步骤，使含硅物质与碱性物质混合，在含硅物质的热熔点以下温度进行热处理，以生成酸溶解性的含硅溶质；

酸溶剂生成步骤，用以生成由酸溶液所构成的溶剂；

硅溶胶生成步骤，使所述含硅溶质溶解到所述酸溶剂中以生成硅溶胶。

本发明提供的凝结剂的制备方法中，所述碱性物质由碳酸钙或石灰所构成。

本发明提供的凝结剂的制备方法中，所述酸溶剂生成步骤，是将盐酸稀释以生成酸溶剂。

本发明提供的凝结剂的制备方法中，所述酸溶剂生成步骤，包括在所述酸溶液中混合选自醋酸、醋酸铵、氮化铵的1种或至少2种凝胶化抑制剂的步骤。

本发明提供的凝结剂的制备方法中，还包括将所述硅溶胶过滤以除去未溶解悬浮物的过滤步骤。

本发明提供的凝结剂的制备方法中，还包括对所述硅溶胶加入石膏以使未溶解悬浮物聚集的步骤。

本发明提供的凝结剂的制备方法中，还包括对所述硅溶胶加入铁或铝用以调整pH值的pH值调整步骤。

本发明提供一种凝结方法，是将本发明的凝结剂与悬浮液混合以使悬浮物凝结。

本发明提供的的凝结方法中，还包括对悬浮液进一步混合碱性物质。

具体实施方式

本发明的凝结剂，是由通过稀释而凝胶化、随着凝胶化而使悬浮物凝结的硅溶胶所构成，此硅溶胶，是使含硅物质与碱性物质混合，在含硅物质的熔点以下温度进行热处理以赋予含硅溶质酸溶解性，并将该含硅溶质溶解到酸溶剂中而制成。

含硅物质，是由含有二氧化硅(SiO₂)等硅化合物的天然土类或岩石、或含有这些天然物质的加工产品所构成。而且以含有铁或铝的含硅物质为佳。以使用如表1所示的二氧化硅含有率高、而且含有氧化铁(FeO₃)及氧化铝(Al₂O₃)的伊武部白土(日本冲绳县伊武部地方的土类)为更佳。含硅物质，通过含有铁或铝，利用在硅溶解的同时所溶解的微量的铁或铝的还原作用，可以将通常的凝结剂无法捕捉的超微粒子、色料粒子(0.01μm以下)捕捉到硅凝胶中，使其形成絮凝物(floc)而凝结。

作为含硅物质，也可以使用容易取得的普通水泥。

表1

成分(％)	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	FeO<sub>3</sub>	TiO<sub>2</sub>	CaO	MgO	K<sub>2</sub>O	Na<sub>2</sub>O
成分(％)	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	FeO<sub>3</sub>	TiO<sub>2</sub>	CaO	MgO	K<sub>2</sub>O	Na<sub>2</sub>O	伊武部白土	72.5	16.9	0.39	0.31	0.83	0.22	2.74	1.81
普通水泥	22.4	4.9	2.9	-	64.8	1.4	-	-	伊武部白土	72.5	16.9	0.39	0.31	0.83	0.22	2.74	1.81

碱性物质，用以将含硅物质转变为酸溶解性物质，作为碱性物质的碳酸钙(CaCO₃)或石灰与含硅物质混合进行热处理，则生成的含硅溶质成为粉末状，可提高在酸溶剂中的溶解性。

由于若在含硅物质的熔点以上的温度进行热处理，则含硅溶质成为玻璃状而成为难溶性的物质，故必须在含硅物质的熔点以下的任意温度进行。对于含硅物质为伊武部白土的情况，可在伊武部白土的熔点1300℃以下的任意温度进行热处理，而以接近熔点的温度1150-1250℃进行热处理为佳。此较佳的热处理的温度根据含硅物质的种类而不同。

酸溶剂，可以用盐酸或硫酸等的各种酸溶液。在上述碱性物质为碳酸钙的情况，由于盐酸对钙的溶解性高、其中和后的氯化钙(CaCl₂)安全无毒，故酸溶剂以使用盐酸为优选。而且相对酸浓度的硅的溶解度一定，而且，在分散于液体容积中的硅溶胶密度也必须在一定的水空隙中方可保持溶胶状态的稳定，故酸溶剂宜使用将盐酸稀释得到的稀盐酸，尤其以使用稀释成3～7倍的稀盐酸为佳。另一方面，对于酸溶剂的酸浓度高的情况，虽然硅的溶解较快，但由于无法保持溶胶的稳定密度而容易凝胶化。

酸溶剂，以含有选自醋酸(C₂H₄O₂)、醋酸铵(CH₃COONH₄)、氯化铵中的1种或至少2种的凝胶化抑制剂为佳。通过使用醋酸作为凝胶化抑制剂，利用醋酸的pH缓冲作用及溶胶、胶体的收敛性，调整醋酸的滴加量可抑制硅溶胶的凝胶化。通过将醋酸铵或氯化铵加入稀盐酸中所得到的混酸，与醋酸同样地可抑制硅溶胶的凝胶化。本发明的凝结剂以将pH值调整为2～3为佳。凝结剂的酸性愈强对凝结处理影响愈大，尤其在含有象红土一样的酸性土壤的浊水的处理中，由于必须对浊水调整pH值，故以将凝结剂调整为pH在2以上和3以下为佳。因为通过实验得知，从pH为3可确认硅溶胶的凝胶化，和pH在4以上会发生铁和铝的还原，故以调整凝结剂的pH在3以下为佳。

通过将此凝结剂投入悬浮液中，将其混合，硅溶胶成为pH3以上而凝胶化，可将悬浮物凝结。投入凝结剂后的悬浮液，在pH4以上时，会发生凝结反应，根据水质安全标准(pH为6～8)，絮凝物变大、强固而且质重，可得到最佳的效果。

对于悬浮液为酸性水的情况，通过以苛性钠(NaOH)、碳酸钙(CaCO₃)或石灰等的碱性物质进行中和也可同样地凝结。在含有碱性土壤或有机物的浊水的情况，通过酸性的凝结剂即可进行中和，故无调整pH的必要。

对于处理对象的悬浮液含有有机物的情况或低浓度的情况，通过增加对悬浮液进一步混合碳酸钙的步骤，能以碳酸钙为核使质轻而沉降费时的絮凝物凝结，可短时间内使其沉降。

接着，就上述凝结剂的制备方法，根据实施例加以说明。

本发明凝结剂的制备方法，是由下述步骤所构成：

含硅溶质生成步骤，使含硅物质与碱性物质混合，在含硅物质的熔点以下温度进行热处理，以生成酸溶解性的含硅溶质；

酸溶剂生成步骤，用以生成由酸溶液所构成的溶剂；

硅溶胶生成步骤，使含硅溶质溶解到酸溶剂中以生成硅溶胶。

(实施例1)

在该实施例中，作为含硅物质，使用二氧化硅(SiO₂)与氧化铝(Al₂O₃)含量高的天然伊武部白土；作为碱性物质，使用碳酸钙(CaCO₃)。

[含硅溶质生成步骤]

首先，将伊武部白土干燥，粉碎成为200目的颗粒度，并将以碳酸钙为主成份的秩父系石灰岩粉碎成200目程度。然后，将粉碎的伊武部白土与秩父系石灰岩以重量比为3∶7均一混合，在电炉内于1229℃下烧成粉末状。将伊武部白土与秩父系石灰岩的混合物烧制时，虽然一部份会成为块状，但随着冷却，由于钙的膨胀作用会自然破碎而可生成白色粉末状的含硅溶质。

[酸溶剂生成步骤]

酸溶剂生成步骤，是将盐酸稀释以生成酸溶剂的步骤，将33％浓度的盐酸(HCl)稀释到5倍，作成6.6％浓度的稀盐酸。

酸溶剂生成步骤，具有将选自醋酸、醋酸铵、氯化铵中的1种或至少2种的凝胶化抑制剂加以混合的步骤，在本实施例中，是对6.6％浓度的稀盐酸1L，滴入99％浓度的醋酸(C₂H₄O₂)25cc，加以搅拌而生成酸溶剂。若以将醋酸加入稀盐酸所得的混酸来溶解硅，则可维持较长的溶胶状态的稳定期间。

[硅溶胶的生成步骤]

在此酸溶剂1L中，投入含硅溶质85g，以搅拌器搅拌12小时使其溶解。若将含硅溶质投入酸溶剂中，由于反应热，温度会上升至39℃，在5小时内粉末状溶质的悬浮状态不再改变，溶解达饱和而成为硅溶胶的饱和溶液。在该状态下一边搅拌一边冷却，在7个小时内会下降到与室温相同的温度，判定为反应完成。在溶液中看不到粒子，成为黄色的悬浮液。

本实施例还包括：过滤硅溶胶以除去未溶解悬浮物的过滤步骤，及对硅溶胶加入石膏以使未溶解悬浮物聚集的步骤，以将硅溶胶中的未溶解悬浮物加以过滤。

为使过滤容易进行，将石膏(CaSO₄)10g投入硅溶胶中，进行约20分钟(发生石膏固化反应的时间)搅拌使其混合，使未溶解微粒子聚拢而成团。然后，使用咖啡过滤用滤纸将硅溶胶过滤，则可得到黄色透明的pH为1.8的酸性硅溶胶饱和溶液，经过约2个小时的过滤，在滤纸中没有液体的残留。另一方面，若未混入石膏而进行过滤，则即使经过24个小时，也无法完全地过滤，滤纸中仍残留有液体。

对硅溶胶混入石膏的理由，是为了提高过滤性，其作用在于，石膏即使在酸性溶液中仍有固化能力，可使造成滤纸阻塞的未溶解微粒子聚拢而成团，而形成通水间隙，还因为石膏对凝结剂pH的影响小。

更进一步，通过pH值调整步骤，对硅溶胶加入铁或铝以调整硅溶胶的pH值，对上述的黄色透明、pH为1.8的酸性硅溶胶饱和溶液中投入铁钉100g，约10小时pH成为2.6时，加以过滤。由于在硅溶胶中铁的溶解量为微量，故铁钉的投入量很少即可，但是，为使反应时间缩短而投入较多。处理的结果，成为pH2.6的接近无色的淡黄色透明液。

PH的调整，是利用铁与氯的反应产生氢，并生成2价铁离子：(Fe²⁺)，这时会消耗盐酸(HCl)中的氯(Cl)，由此使pH上升。另外，以投入铝代替铁钉，也会产生同样的结果，但是，实施例中是使用安全性高的铁。

使用通过上述步骤所得的硅溶胶的酸性饱和溶液，进行无机悬浮液和有机悬浮液中的悬浮物的凝结试验

表2

	样品浊度(ppm)	凝结剂添加量(cc)	搅拌时间(分)	静止时间(分)	絮凝物沉降量(5)	上层澄清水浊度(ppm)
	样品浊度(ppm)	凝结剂添加量(cc)	搅拌时间(分)	静止时间(分)	絮凝物沉降量(5)	上层澄清水浊度(ppm)	1	20,000	2.0	3	10	40	20以下
2	10,000	1.0	2	10	30	20以下	1	20,000	2.0	3	10	40	20以下
2	10,000	1.0	2	10	30	20以下	3	5,000	1.0	1	5	20	20以下
4	2,500	1.0	1	5	14	20以下	3	5,000	1.0	1	5	20	20以下
4	2,500	1.0	1	5	14	20以下	5	1,250	1.0	1	5	10	20以下
6	625	0.5	1	5	7	20以下	5	1,250	1.0	1	5	10	20以下

7	312	0.5	1	5	5	20以下
7	312	0.5	1	5	5	20以下	8	156	0.5	1	5	3	20以下
9	78	0.5	1	10	3	20以下	8	156	0.5	1	5	3	20以下
9	78	0.5	1	10	3	20以下	10	40	0.5	1	10	2	20以下
11	20	0.5	1	10	1	20以下	10	40	0.5	1	10	2	20以下

表2显示使用作为无机物悬浮液的含有红土(酸性土)的浊水的凝结试验结果。浊水的浊度调整为20,000ppm，将此浊水稀释，准备经过浊度调整的浊水样品(表2中的1～11)。

取各个浊度值的浊水样品1L置入烧杯中，边在搅拌器搅拌下，边计量滴入上述实施例1中所制备的凝结剂，就搅拌时间进行计时，在到达搅拌时间之后，移到量筒中结束搅拌。然后，就静止时间计时，在到达静止时间后，以量筒的刻度测量絮凝物沉降量，求沉降物量对悬浮液量的百分率，对上层澄清水以30cm的透视度计测定透视度(cm)，通过换算表换算成浊度(ppm)。

如表2所示，全部的浊水样品，在进行凝结处理后的上层澄清水的浊度皆成为20ppm以下。因而，悬浮液的处理浓度范围，由高浓度(20，000ppm)至低浓度(20ppm以下)，皆可将悬浮物凝结。但是，在悬浮液为低浓度的情况，由于絮凝物小，沉降费时，故静止时间较长。

表3

	样品浊度(ppm)	凝结剂添加量(cc)	搅拌时间(分)	静止时间(分)	絮凝物沉降量(％)	上乘澄清水浊度(ppm)
	样品浊度(ppm)	凝结剂添加量(cc)	搅拌时间(分)	静止时间(分)	絮凝物沉降量(％)	上乘澄清水浊度(ppm)	1	700	1.0	1	5	5	20以下
2	350	0.5	1	5	5	20以下	1	700	1.0	1	5	5	20以下
2	350	0.5	1	5	5	20以下	3	170	0.3	1	5	3	20以下
4	87	0.3	1	5	1	20以下	3	170	0.3	1	5	3	20以下
4	87	0.3	1	5	1	20以下	5	43	0.3	1	5	1以下	20以下
6	20	0.3	1	5	1以下	20以下	5	43	0.3	1	5	1以下	20以下

7	700	1.5	1	10	2	20以下
7	700	1.5	1	10	2	20以下	8	350	1.0	1	10	2以下	20以下
9	170	0.5	1	10	2以下	20以下	8	350	1.0	1	10	2以下	20以下

表3显示作为有机悬浮液使用含有青苔的浊水的凝结试验结果。由产生有青苔的池中采集浊水，测定其浊度为700ppm。将此浊水稀释，准备浊度经调整的浊水样品(表3中的1～9)。

取各个浊度的浊水样品1L置入烧杯中，为使絮凝物的沉降加快，在一边以搅拌器进行搅拌下投入作为沉降剂及凝结核的碳酸钙0.5g。再计量滴入上述实施例1中所制备的凝结剂，就搅拌时间进行计时，达到搅拌时间之后，移到量筒中结束搅拌。然后，就静止时间计时，达到静止时间以后，以量筒的刻度测量絮凝物沉降量，求出对悬浮液量的百分率，对上层澄清水以30cm的透视度计测定透视度(cm)，通过换算表换算成浊度(ppm)。

如表2所示，全部的浊水样品，在凝结处理后的上层澄清水的浊度皆达到20ppm以下。因而即使在有机悬浮液的情况，由高浓度(700ppm)至低浓度(20ppm以下)的浊水，皆可将悬浮物凝结。

在浊水中未投入碳酸钙的情况，凝结的絮凝物质轻，会浮游于水中而不产生沉降，但是，由于其在水中是分离的状态，故，通过过滤可使滤液的浊度成为20ppm以下。

本发明的凝结剂，单独使用可得到上述的效果，但是，若当作前处理剂、凝结起始剂而与其他凝结剂组合使用，则微量下可发挥更高的作用。

表4

分析试验结果表 No.2003-00535-A01

表5

项目	分析方法
项目	分析方法	氢离子浓度	JIS K 010212.1玻璃电极法
生化需氧量	JIS K 010221.JIS K 010232.3隔膜电极法	氢离子浓度	JIS K 010212.1玻璃电极法
生化需氧量	JIS K 010221.JIS K 010232.3隔膜电极法	化学耗氧量	JIS K 010217在100℃的使用过锰酸钾的耗氧量
铵性氮	JIS K 010242.1吲哚酚蓝吸光光度法	化学耗氧量	JIS K 010217在100℃的使用过锰酸钾的耗氧量
铵性氮	JIS K 010242.1吲哚酚蓝吸光光度法	亚硝酸性氮	JIS K 010243.1萘基乙二胺吸光光度法
硝酸性氮	JIS K 010243.2铜-镉还原-萘二胺吸光光度法	亚硝酸性氮	JIS K 010243.1萘基乙二胺吸光光度法
硝酸性氮	JIS K 010243.2铜-镉还原-萘二胺吸光光度法	全氮	JIS K 010245.4铜-镉还原法
全磷	JIS K 010246.3-1过氧二硫酸钾分解法	全氮	JIS K 010245.4铜-镉还原法
全磷	JIS K 010246.3-1过氧二硫酸钾分解法	浮游物质量	昭和46年环境厅公告第59号附表8中所揭示的方法

表4显示以畜舍排水的原水作为有机物悬浮液的凝结试验结果。对表4所示的畜舍排水的原水1L，一边投入上述实施例1中所制备的凝结剂51ml，一边进行1分钟程度的搅拌，再静止30分钟。采集其上层澄清液，当作处理水。原水与处理水，在财团法人冲绳县环境科学中心进行测定，针对9个项目，以表5所示的分析方法进行测定并加以比较。

测定项目中的浮游物量，在原水中存在有4500mg/L，而在水处理后骤减为22mg/L，经过1次的水处理可达到排水排放标准。在试验中，由于使用过度苛刻条件的畜舍排水，故在部分项目中并未达到排水排放标准，但是，对原水而言，处理水的数值有大幅改善，通过重复进行使用本凝结剂的水处理，或作为前处理剂、凝结起始剂而与其它凝结剂组合使用，可达到排水排放标准。

(产业上的可利用性)

根据本发明的凝结剂，是由通过稀释而凝胶化、随着凝胶化而使悬浮物凝结的硅溶胶所构成，通过对用水或排水等的悬浮液中加入凝结剂后将凝结剂稀释，硅溶胶可将悬浮液中的悬浮物包入而凝胶化，使其凝结，故对自来水处理场、下水处理场、工业排水等的用水或排水等的悬浮液可简易、安全且迅速地进行处理。

处理对象包含：自来水场(简易设施或灾害时的紧急用供水设备)、下水污水处理场、堆肥的排水处理设施、公园、高尔夫球场的水池(农业用给水池)、水坝等的夏季青苔防止对策、水产养殖场的排水、自家污染对策、养猪场、养鸡场的畜舍排水、屠宰场畜肉加工设施排水、饮食供应业的伙食中心、乳制品工厂、面包及面类制造工厂、旅馆-餐厅等的大型饮食店、酿酒排水、豆腐制造业、大型洗衣工厂、医院排水、旅游休闲区的环保设施、染整工厂排水、造纸工厂排水、泳池、澡堂水的循环使用、味噌-酱油-啤酒的制造排水等。

本发明的凝结剂中的硅溶胶，是使含硅物质与碱性物质混合，在含硅物质的熔点以下温度进行热处理以赋予酸溶解性的含硅溶质，将其溶解到酸溶剂中而形成，因此本发明具有由于此含硅溶质具备酸溶解性，可容易地溶解到酸溶剂中，可稳定地生成硅溶胶的效果。

本发明的凝结剂中，该碱性物质是由碳酸钙或石灰所构成，因此本发明具有由于含硅溶质为粉未状，故可提高对酸溶剂的溶解性的效果。

本发明的凝结剂中，该酸溶剂是由稀盐酸所构成，由于对于盐酸浓度的硅的溶解度一定，故通过使酸溶剂的盐酸浓度降低，分散于溶液中的溶胶密度也变为较小，可使硅溶胶成为具有一定的水空隙的稳定密度，故可保持稳定的溶胶状态。盐酸的钙溶解性高，若加以中和可成为氯化钙(CaCl₂)，故本发明具有可生成安全无毒的凝结剂的效果。

本发明的凝结剂中，该酸溶剂是含有选自由醋酸、醋酸铵、氯化铵中的1种或至少2种的凝胶化抑制剂，因此本发明具有通过凝胶化抑制剂可抑制硅溶胶的凝胶化而可长期间维持稳定的溶胶状态的效果。

本发明的凝结剂中，该含硅物质含有铁或铝，由于铁或铝在酸溶剂中可与硅一起溶解，因此，本发明具有在凝结剂使用时，通过此铁或铝的还原作用，可将通常的凝结剂难以捕捉的微粒子、色料粒子包入凝胶中，使其形成絮凝物而凝结的效果。

本发明的凝结剂中，具有pH值为2～3的构成，在pH指数为数值3以下中可保持硅溶胶的溶胶状态，通过使pH指数达到2以上，在酸性悬浮液处理时，可不用调整或较小幅调整pH。因而，本发明具有较佳地通过使其pH为3左右，可处理酸度更强的悬浮液的效果。

根据本发明的凝结剂的制备方法，是由下述步骤所构成：含硅溶质生成步骤，使含硅物质与碱性物质混合，在含硅物质的热熔点以下温度进行热处理，以生成酸溶解性的含硅溶质；酸溶剂生成步骤，用以生成由酸溶液所构成的溶剂；硅溶胶生成步骤，使该含硅溶质溶解到该酸溶剂中以生成硅溶胶。由此，由于含硅溶质具备酸溶解性，故可使含硅溶质容易地溶解于酸溶剂中，而可生成稳定的硅溶胶。若将凝结剂加入用水、排水等的悬浮液中，通过凝结剂的被稀释，能将悬浮液中的悬浮物包入溶胶中使其凝结，因此本发明具有可以简易和安全地进行悬浮液的处理的效果。

本发明凝结剂的制备方法中，该碱性物质由碳酸钙或石灰所构成，因此本发明具有由于含硅溶质为粉末状，可提高对酸溶剂的溶解性的效果。

本发明凝结剂的制备方法中，该酸溶剂生成步骤是将盐酸稀释以生成酸溶剂，由于对盐酸浓度的硅溶解度一定，故通过将酸溶剂的盐酸浓度降低，分散于溶液中的溶胶密度也成为较低，可使硅溶胶成为具有一定的水空隙的稳定密度，故可保持稳定的溶胶状态。盐酸的钙溶解性高，若加以中和可成为气化钙(CaCl₂)，故本发明具有可生成安全无毒的凝结剂的效果。

本发明凝结剂的制备方法中，该酸溶剂生成步骤，含有对该酸溶液混合选自醋酸、醋酸铵、氯化铵中的1种或至少2种的凝胶化抑制剂的步骤，由此，本发明具有通过凝胶化抑制剂可抑制硅溶胶的凝胶化，而可长期间维持稳定的溶胶状态的效果。

本发明凝结剂的制备方法中，还包括将该硅溶胶过滤以除去未溶解悬浮物的过滤步骤，本发明具有由此除去硅溶胶中的未溶解悬浮物，而生成硅溶胶的酸性饱和溶液的效果。

本发明凝结剂的制备方法中，还包括对该硅溶胶加入石膏以使未溶解悬浮物聚集的步骤。本发明具有通过石膏的固化能力，使造成滤纸阻塞的未溶解微粒子聚拢而团粒化，可形成通水间隙而使过滤性得以提高的效果。

本发明凝结剂的制备方法中，还包括对该硅溶胶加入铁或铝，用以调整pH值的pH值调整步骤，本发明具有使用可通过还原作用将色料粒子或微粒子包入凝胶中的铁或铝来调整pH，并通过将pH值调整在可保持硅溶胶的溶胶状态的pH3以下、较佳为pH3左右，可对酸性更强的悬浮液进行处理的效果。

根据本发明的凝结方法，其具有通过由硅构成的无害的凝结剂混合到悬浮物中以使悬浮物凝结，可将凝结剂混合到自来水处理场、下水处理场、工业排水等的用水或排水等的悬浮液中，使悬浮液中的悬浮物包入并迅速地凝结，故可简易而安全地在任何场所中进行悬浮液的处理的效果。

本发明的凝结方法，还包括对悬浮液进一步混合碱性物质的步骤，即使在悬浮液的酸性强的场合，也可将硅溶胶中和，随着硅溶胶的凝胶化而使悬浮物凝结。因此，本发明具有通过使用碳酸钙或石灰等的粉末，在絮凝物小、沉降时间长的低浓度悬浮液的场合、或含有絮凝物质轻、沉降时间长的有机物的悬浮液的场合，通过碳酸钙或石灰等的粉末作为核使其凝结，可短时间内迅速地沉降的效果。

本发明提供一种凝结剂，其在酸性(pH3左右)条件下可维持一定期间(1年以上)的硅溶胶状态，通过凝结剂使用时的稀释，活用其失去溶胶状态的稳定平衡而转变成硅溶胶溶液的凝胶的特性，通过将水中的悬浮粒子包入收敛于凝胶中，可使其形成絮凝物而与水分离。

Claims

1.一种凝结剂，由硅溶胶构成，所述硅溶胶通过稀释而凝胶化、并随着凝胶化使悬浮物凝结，所述硅溶胶，是使含硅物质与碱性物质混合，并在含硅物质的熔点以下温度进行热处理以赋予酸溶解性的含硅溶质，溶解到酸溶剂中而形成。

2.根据权利要求1所述的凝结剂，其特征在于，所述碱性物质由碳酸钙或石灰构成。

3.根据权利要求1所述的凝结剂，其特征在于，所述酸溶剂由稀盐酸构成。

4.根据权利要求1所述的凝结剂，其特征在于，所述酸溶剂包含选自醋酸、醋酸铵、氯化铵中的1种或至少2种凝胶化抑制剂。

5.根据权利要求1所述的凝结剂，其特征在于，所述含硅物质含有铁或铝。

6.根据权利要求1所述的凝结剂，其pH值为2～3。

7.一种凝结剂的制备方法，包括如下步骤：

含硅溶质生成步骤，是使含硅物质与碱性物质混合，在含硅物质的熔点以下温度进行热处理，以生成酸溶解性的含硅溶质；

酸溶剂生成步骤，用以生成由酸溶液构成的溶剂；以及

8.根据权利要求7所述凝结剂的制备方法，其特征在于，所述碱性物质由碳酸钙或石灰构成。

9.根据权利要求7所述凝结剂的制备方法，其特征在于，所述酸溶剂生成步骤，是将盐酸稀释以生成酸溶剂。

10.根据权利要求7所述凝结剂的制备方法，其特征在于，所述酸溶剂生成步骤，包括，在所述酸溶液中混合选自醋酸、醋酸铵、氯化铵中的1种或至少2种凝胶化抑制剂。

11.权利要求7所述凝结剂的制备方法，还包括将所述硅溶胶过滤以除去未溶解悬浮物的过滤步骤。

12.权利要求7所述凝结剂的制备方法，还包括在所述硅溶胶中加入石膏以使未溶解悬浮物聚集的步骤。

13.根据权利要求7所述凝结剂的制备方法，还包括在所述硅溶胶中加入铁或铝用以调整pH值的pH值调整步骤。

14.一种凝结方法，其特征在于，将权利要求1至6中任一项所述的凝结剂与悬浮液混合以使悬浮物凝结。

15.根据权利要求14所述的凝结方法，还包括在悬浮物中进一步混合碱性物质的步骤。