CN101125702A

CN101125702A - 聚合双酸铝铁净水剂的制备方法及其产品

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Publication number: CN101125702A
Application number: CNA2007101314364A
Authority: CN
Inventors: 张国平
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2027-09-10
Also published as: CN100478284C

Abstract

本发明公开了一种聚合双酸铝铁净水剂的制备方法及其产品，其制备方法是以硫酸亚铁，盐酸，硫酸，偏硅酸钠，铝酸钙和铁铝氧石为原料制备的净水剂，以其制备步骤是：将硫酸亚铁，偏硅酸钠和硫酸，加入反应釜合成反应制成A料备用液；将铝酸钙，铁铝氧石和盐酸，加入反应釜合成反应制成B料备用液；将A料备用液和B料备用液加入反应釜，合成反应即制得成品聚合双酸铝铁净化剂为主要特征。其产品以氧化铝重量百分含量≥10％，氧化铁重量百分含量在1.0～8％范围内，盐基度为55.0％～85.0％为主要特征。其制备方法具有工艺简易，能耗低，全程无三废等特点；其产品具有有效成分含量高，盐基度和聚合变大，无毒，无腐蚀，水处理投加量比例低，净水效果好等特点。

Description

聚合双酸铝铁净水剂的制备方法及其产品

技术领域

本发明涉及一种聚合双酸铝铁净水剂的制备方法及其产品，属于高分子无机水处理剂技术。

背景技术

已有的无机净水剂，100多年来经历了从简单低分子到聚合高分子，又从单组分型到复合型发展的历程，其净水性能逐步得到了增强。近年来，复合型高分子无机聚合净水剂，诸如铝铁复合型，铝镁复合型和聚磷氯化铝等，都已成为研发的热点。

已有的铝铁共聚净水剂，诸如中国专利公告号CN1160253C和CN1179890C等。虽其综合了聚合铝(PAC)和聚合铁(PFC)的优点，其净水效果明显优于PAC和PFC。但由于其氧化铝、氧化铁等的有效含量和盐基度等都相对比较低，因而其净水效果，仍不能满足现代生活和工业用水净化处理的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种制备工艺简单，能耗低，全程无三废排放的制备聚合双酸铝铁净水剂的方法；同时通过本发明制备方法，提供一种净水处理有效成分氧化铝和氧化铁等含量相对较高，盐基度和聚合度大，净水效果好的聚合双酸铝铁净水剂。

本发明所要解决技术问题的构想是，将多种单组分净水剂，通过桥接化学反应，形成高分子量的共聚复合，集铝盐系净水剂和铁盐系净水剂优点于一体，产生显著的增效互补；且期望成品净水剂的有效成分含量高，盐基度和聚合度大，水处理投加量比例低，而净水效果好。从而提供一种高效、快速、无毒性、安全的无机高分子复合型净水剂。

出于上述期望和构想，实现本发明目的的制备方法是：

一种聚合双酸铝铁净水剂的制备方法，是以硫酸亚铁，盐酸，硫酸，偏硅酸钠，铝酸钙和铁铝氧石为原料制备的净水剂，其创新点在于，它的制备步骤是：

a、将硫酸亚铁，偏硅酸钠和硫酸，加入反应釜合成反应制成A料备用液。

b、将铝酸钙，铁铝氧石和盐酸，加入反应釜合成反应制成B料备用液。

c、将A料备用液和B料备用液加入反应釜，合成反应制得成品聚合双酸铝铁净水剂。

上述A料备用液和B料备用液，主张采用2只洁净反应釜同时进行。为了加快合成反应速度，可以采用热水夹套反应釜作适当的加热处理，尤其是在冬季寒冷时段，应当适当加热。

所述A料备用液的合成反应化学表示式是：

4FeSO4+2H₂SO₄+O₂＝Fe₂(SO₄)₃+2H₂O

Fe₂(SO₄)₃+nH₂o＝Fe2(OH)nCl_3-n/2(产物)+n/2H₂SO₄

Na₂SiO₃+H₂SO₄＝H₂SiO₃+Na₂SO₄(副反应)

所述B料备用液的合成反应化学表示式是：

CaO+2HCl＝CaCl₂+H₂O

Al₂O₃+6HCl＝2AlCl₃+3H₂O

Fe₂O₃+6HCl＝2FeCl₃+3H₂O

Fe₃O₄+8HCl＝2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O

4FeCl₂+4HCl+O₂＝4FeCl₃+2H₂O

水解、聚合反应的化学表示式是：

AlCl₃+nH₂O＝Al(OH)_nCl_3-n(产物)+nHCl

FeCl₃+nH₂O＝Fe(OH)_nCl_3-n(产物)+nHCl

由以上所给出的技术方案可以明了，本发明制备方法的低能耗，全程无三废排放和工艺流程简单，有效成分得率高等特点，是很明显的。从而实现了本发明制备方法所要实现的目的。

本发明为了进一步提高其净水功能和处理水的质量，还主张在A料备用液或B料备用液的合成过程中，或者在两者共聚合成反应后，复配辅料二氧化氯和漂白粉。

由于漂白粉即次氯酸钙，是一种漂白剂，同时还具有杀菌功效，可以明显改善被处理水的水质和色度，降低其含菌量；而二氧化氯，是一漂白消毒和杀菌功能都很好的助剂，可以明显降低被处理水的COD含量。

本发明还主张加入絮凝剂氯和氢，且其加入量为测宜量。所述测宜量，是以氧化铝(Al₂O₃)和氧化铁(Fe₂O₃)的含量和PH值来指导其生产加入量。一般氢的加入量为原料总用量的0.2～0.4％；氯的加入量为原料总用量的8～12％。实验结果显示，所述絮凝剂的加入，可进一步提高其合成水解聚合反应的效果，及其制成品的净水功能和处理水的质量。

根据以上所描述的A料备用液和B料备用液合成反应的化学表示式，为了有效降低其各组分的投加重量，而达到生成物量的最大化，本发明优选的制备A料备用液和B料备用液所加入各组分的重量是：

制备A料备用液所加入的各组分的重量是，含量28～32％硫酸亚铁溶液10～20kg，浓度≥95％的硫酸50～150kg，含量25～30％的偏硅酸钠溶液5～15kg。

制备B料备用液所加入的各组分的重量是，含量16～35％的铝酸钙粉300～500kg，含量126～20％的铁铝氧石300～500kg，浓度28～31％盐酸500～800kg。

在制备A料备用液和B料备用液中所加入的各组分绝对重量，可以根据其化学反应式通过计算获得。若在合成反应过程中存在未参加反应的金属盐，可以通过过滤除去。而过滤所得的物质可掺入下一次制备过程中循环回用。这样既可以降低料耗，又可以做到环保生产。

而所述辅料二氧化氯和漂白粉的投加量，本发明所主张的是，二氧化氯20～50kg，含量≥65％的漂白粉30～60kg。由于二氧化氯和漂白粉，两者都含有氯，加入量过多了，不但会影响饮用水的口感，而且也有碍健康。根据资源水和废水水质情况，本发明实验结果显示，上述辅料的加入量是合适的。

本发明主张所述A料备用液和B料备用液的合成反应温度，以及A料与B料复合合成反应温度，是35～45℃。高于所述反应温度，应当采取降温措施；而低于所述反应温度，则应当采取加热措施。

本发明制备方法，所制得成品是液态和固态的共存物；在其制成品固态净水剂和液态净水剂的重量中，液态净水剂的重量在70～80％范围内，固态净水剂的重量在20～30％范围内。

之所以本发明制成品形成固相和液相共存，是在A料和B料复配合成反应结束后，由氧化铝和氧化铁等沉淀络合凝固生成固态净水剂，而在其上层仍然为液态净水剂。其固态净水剂的重量百分含量，是随着静置时间的长短而发生适当变化的。

如以上所述制备方法所制备的本发明制成品聚合双酸铝铁净水剂的组分和各组分含量及其相关物化指标是：

所述液态净水剂20℃时的相对密度为1.19，氧化铝重量百分含量≥10％，氧化铁重量百分含量1.0～2.5％，盐基度55.0～85.0％；PH值3.5～5.0，硫酸根重量百分含量≤3.5％。是一种粘稠透明液体；

所述固态净水剂的氧化铝重量百分含量≥30％，氧化铁重量百分含量3.0～8.0％，盐基度55.0～85.0％；1％水溶液的PH值3.5～5.0，硫酸根重量百分含量≤9.8％。是一种桔黄色固体。

本发明的产品还含有二氧化氯、漂白粉和偏硅酸钠；二氧化氯的重量百分含量是1.0～3.2％；漂白粉的重量百分含量是1.0～2.0％；偏硅酸钠的重量百分含量是≤1％。

由以上所描述的本发明制成品聚合双酸铝铁净水剂，其固态净水剂的氧化铝、氧化铁的含量和盐基度，都明显高于同类型已有技术；而其液态净水剂的氧化铝、氧化铁的含量和盐基度，也比同类型已有技术有所提高。从而实现了本发明的初衷。

具体实施方式

具体实施方式之一。

一种聚合双酸铝铁净水剂的制备方法，是以硫酸亚铁，盐酸，硫酸，偏硅酸钠，铝酸钙和铁铝氧石为原料制备的净水剂，它的制备步骤是：

a、将硫酸亚铁，偏硅酸钠和硫酸，加入洁净反应釜合成反应制成A料备用液。

b、在制备A料备用液的同时，将铝酸钙，铁铝氧石和盐酸，加入另一洁净反应釜合成反应制成B料备用液。

c、将A料备用液和B料备用液加入第3个洁净反应釜，合成反应制得液态和固态共存的成品聚合双酸铝铁净化剂。

具体实施方式之二。

b、在制备A料备用液的之前，将铝酸钙，铁铝氧石和盐酸，加入另一洁净反应釜合成反应制成B料备用液。

c、将A料备用液加入B料备用液反应釜，合合反应即制得液态和固态共存的成品聚合双酸铝铁净化剂。

且在A料与B料复配合成反应后，加入用来进一步改善其功能的辅料二氧化氯和漂白粉。

具体实施方式之三。

b、在制备A料备用液放料且对其反应釜作洁净处理之后，将铝酸钙，铁铝氧石和盐酸，加入制备A料的反应釜合成反应制成B料备用液。

c、将A料备用液加入存有B料备用液的反应釜，合成反应制得液态和固态共存的成品聚合双酸铝铁净化剂。

且在A料与B料复配合成反应后，加入用来进一步改善其功能的辅料二氧化氯，漂白粉，并加入絮凝剂氯和氢。

具体实施方式之四。

a、将含量28～32％的硫酸亚铁溶液28～32kg，含量25～30％的偏硅酸钠溶液5～15kg和浓度≥95％的工业硫酸50～150kg，加入洁净反应釜合成反应制成A料备用液。

b、在制备A料备用液的同时，将含量16～35％的铝酸钙粉300～500kg，含量16～20％的铁铝氧石300～500kg和浓度28～31％的盐酸500～800kg，加入另一洁净反应釜合成反应制成B料备用液。

具体实施方式之五。

b、在制备A料备用液的之前，将含量16～35％的铝酸钙粉300～500kg，含量16～20％的铁铝氧石300～500kg和浓度28～31％的盐酸500～800kg，加入另一洁净反应釜合成反应制成B料备用液。

c、将A料备用液放料加入存有B料备用液的反应釜，合成反应制得液态和固态共存的成品聚合双酸铝铁净化剂。

且在A料与B料复配合成反应后，加入二氧化氯20～50kg，含量≥65％的漂白粉30～60kg。

具体实施方式之六，是一种典型的具体实施方式。

a、将含量30％的硫酸亚铁溶液10kg，含量25％的偏硅酸钠溶液10kg和浓度≥98％的工业硫酸50kg，加入洁净反应釜合成反应制成A料备用液。

b、在制备A料备用液的同时，将含量35％的铝酸钙粉400kg，含量20％的铁铝氧石300kg和浓度31％的盐酸700kg，加入另一洁净反应釜合成反应制成B料备用液。

且在A料与B料复配合成反应后，加入65％的漂白粉30kg，消杀级二氧化氯30kg和絮凝剂氯150kg、氢4.6kg。充加氯和氢，可在反应釜加盖密闭的条件下，谨慎缓慢实施，以免氯和氢的散失，和防止发生事故。

在本具体实施方之六式制备的成品总量中，所述固态净水剂≈310kg，所述液态净水剂≈1220kg。

如本发明具体实施方式制备的聚合双酸铝铁净水剂，其所述液态净水剂20℃时的相对密度为1.19，氧化铝重量百分含量≥10％，氧化铁重量百分含量1.0～2.5％，盐基度55.0～85.0％；PH值3.5～5.0，硫酸根重量百分含量≤3.5％；偏硅酸钠重量百分含量≤1％、二氧化氯重量百分含量1.0-3.2％；漂白粉重量百分含量1.0-2.0％，是粘稠透明液体；所述固态净水剂的氧化铝重量百分含量≥30％，氧化铁重量百分含量3.0～8.0％，盐基度55.0～85.0％；1％水溶液的PH值3.5～5.0，硫酸根重量百分含量≤9.8％；偏硅酸钠重量百分含量≤1％、二氧化氯重量百分含量1.0-3.2％；漂白粉重量百分含量1.0-2.0％，是桔红色固体。

本发明制备方法的简要描述是：

1、A料备用液制备工艺过程是，先将硫酸加入反应釜，然后将偏硅酸钠和硫酸亚铁，先后分别徐徐加入洁净反应釜，经慢速顺向搅拌后，静置0.5小时，再经过滤除杂，制成A料。

2、B料备用液制备工艺过程是，先将盐酸加入洁净反应釜，然后将铝酸钙和铁铝氧石粉，分别先后徐徐加入反应釜，经慢速顺向搅拌后，静置合成反应1小时，再经过滤除杂，制成B料。

3、将A料和B料，分别先后加入第三个反应釜或者将A料加入B料反应釜，再分别加入辅料二氧化氯和漂白粉，经慢速顺向搅拌后，静置合成反应1小时；

4、在加入辅料二氧化氯和漂白粉后，紧接着作取样测试。在其Al₂O₃含量和Fe₂O₃含量以及PH值的指导下，加入测宜量的絮凝剂氯和氢，即制得本发明聚合双酸铝铁净水剂。本发明成品聚合双酸铝铁净水剂初样，经国家认定的质检机构检测，其质量指标如下表所示：

指标名称	指标
	指标		液体	固体
	(20摄氏度)相对密度，克/立方厘米≥	1.19	液体	固体	--
氧化铝(Al₂O₃)含量，％≥	(20摄氏度)相对密度，克/立方厘米≥	1.19	10.0	30.0	--
氧化铝(Al₂O₃)含量，％≥	氧化铁(Fe₂O₃)含量，％	1.0-2.5	10.0	30.0	3.0-8.0
盐基度，％	氧化铁(Fe₂O₃)含量，％	1.0-2.5	55.0-85.0		3.0-8.0
盐基度，％	PH值(1％水溶液)	3.5-5.0
硫酸根(SO₄ ^2-)含量，％≤	PH值(1％水溶液)	3.5-5.0		3.5	9.8
硫酸根(SO₄ ^2-)含量，％≤	二氧化氯含量％	1.0-3.2		3.5	9.8
漂白粉含量％	二氧化氯含量％	1.0-3.2		1.0-2.0
漂白粉含量％	偏硅酸钠含量％≤	1.0		1.0-2.0
氨态氮(N)含量，％≤	偏硅酸钠含量％≤	1.0		0.03	0.09
氨态氮(N)含量，％≤	砷(As)含量，％≤	0.0005		0.03	0.09
锰(Mn)含量，％≤	砷(As)含量，％≤	0.0005		0.015	0.045

六价铬(Cr⁶⁺)含量，％≤	0.0005	0.0015
六价铬(Cr⁶⁺)含量，％≤	0.0005	0.0015	汞(Hg)含量，％≤	0.00002
铅(Pb)含量，％≤	0.001	0.003	汞(Hg)含量，％≤	0.00002
铅(Pb)含量，％≤	0.001	0.003	镉(Cd)含量，％≤	0.0002	0.0006

本发明聚合双酸铝铁净水剂初样，与已有具有代表性的几种净水剂，做混凝对比试验，其结果如下表：

试验测定显示，各混凝剂的投加量有效成分的含量15mg/L，其污染物的去除率相对稳定。此时混凝处理后水的CODcr如表所示。相比之下，本发明聚合双酸铝铁净水剂的混凝性效果明显，其中液态的更佳；其投加量70mg/L(有效成分的含量7mg/L)，即可达到一级排放标准。在各混凝剂的投加量试验中，本发明聚合双酸铝铁净水剂形成絮体快，沉淀颗粒大，沉降速度快，投加量相对较少。

初样试制和试用情况显示，本发明至少具有以下特点及功效：

1、制备工艺简易，全程能耗低、无三废排放，合成反应后的过滤余料可循环回用。

2、本发明制成品，集铝盐系列净水剂和铁盐系列净水剂优点于一体，复合共聚，增效互补，有效成分含量高，盐基度和聚合度大，水处理投加量比例低，净水效果好，是一种高效、快速、无毒、安全的无机高分子净水剂。

3、本发明制成品，无腐蚀性，无需对处理设备作防腐处理，使用安全，且不易吸湿，包装和储运方便。

4、本发明制成品由于含有二氧化氯和漂白粉，可显著降低被处理水的COD含量和水体色度。

本发明制备方法和制成品初样的试验效果是很好的。

Claims

1.一种聚合双酸铝铁净水剂的制备方法，是以硫酸亚铁，盐酸，硫酸，偏硅酸钠，铝酸钙和铁铝氧石为原料制备的净水剂，其特征在于，它的制备步骤是：

a、将硫酸亚铁，偏硅酸钠和硫酸，加入反应釜合成反应制成A料备用液；

b、将铝酸钙，铁铝氧石和盐酸，加入反应釜合成反应制成B料备用液；

2.根据权利要求1所述的成品聚合双酸铝铁净化剂的制备方法，其特征在于，还加入用来进一步改善其功能的辅料二氧化氯和漂白粉。

3.根据权利要求1或2所述的成品聚合双酸铝铁净化剂的制备方法，还加入絮凝剂氯和氢，且其加入量为测宜量。

4.根据权利要求1所述的聚合双酸铝铁净化剂的制备方法，其特征在于，

制备A料备用液所加入的各组分重量是，含量28～32％的硫酸亚铁溶液10～20kg，浓度≥95％的硫酸5～150kg，，含量25～30％的偏硅酸钠溶液5～15kg；

制备B料备用液所加入的各组分重量是，含量16～35％的铝酸钙粉300～500kg，含量16～20％的铁铝氧石300～500kg，浓度28～31％的盐酸500～800kg。

5.根据权利要求2所述的聚合双酸铝铁净化剂的制备方法，其特征在于，所加入的辅料重量是，二氧化氯20～50kg，含量≥65％的漂白粉30～60kg。

6.根据权利要求1所述的聚合双酸铝铁净化剂的制备方法，其特征在于，所制得的成品是液态和固态的共存物；在其制成品固态净水剂和液态净水剂的总重量中，液态净水剂的重量在70～80％范围内；固态净水剂的重量在20～30％范围内。

7.一种如权利要求1所述的聚合双酸铝铁净水剂制备方法所制备的产品聚合双酸铝铁净水剂，其特征在于，

所述液态净水剂20℃时的相对密度为1.19，氧化铝重量百分含量≥10％，氧化铁重量百分含量1.0～2.5％，盐基度55.0～85.0％；PH值3.5～5.0，硫酸根重量百分含量≤3.5％；

所述固态净水剂的氧化铝重量百分含量≥30％，氧化铁重量百分含量3.0～8.0％，盐基度55.0～85.0％；1％水溶液的PH值3.5～5.0，硫酸根重量百分含量≤9.8％。

8.根据权利要求7所述的聚合双酸铝铁净水剂，其特征在于，还含有二氧化氯、漂白粉和偏硅酸钠；二氧化氯的重量百分含量是1.0-3.2％，漂白粉的重量百分含量是1.0-2.0％，偏硅酸钠的重量百分含量是≤1％。