CN101182061A

CN101182061A - 用粉煤灰和高岭土生产高效复合聚硅酸铝铁絮凝剂的方法

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Publication number: CN101182061A
Application number: CNA2007101899202A
Authority: CN
Inventors: 陈兆东; 孙莉莉; 陈继刚; 陈烨
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-11-06
Filing date: 2007-11-06
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2027-11-06
Also published as: CN100542976C

Abstract

本发明公开了一种用粉煤灰和高岭土生产高效复合聚硅酸铝铁絮凝剂的方法，它是将粉煤灰，高岭土，生石灰，水按一定比例充分混合后在50－120摄氏度温度条件下加温4－8小时，自然冷却后过滤，滤液调pH值至6～10得滤液I；所得滤渣中加入浓度为36.7％的工业盐酸混匀后在50－120摄氏度温度条件下加温4－8小时自然冷却后过滤，得滤液II；滤液I和滤液II按体积比1∶1混合，搅拌，调pH值至3～5，静置后得到本发明所制备的液体产品，该产品综合了铝系和铁系絮凝剂的优点，稳定性和净水效果优越，处理后的水不含铝及其它有害成分，可有效减少老年痴呆症的发生；且本方法用废料粉煤灰作为原料，生产成本低，产品附加值高，具有很好的经济效益，环境效益和社会效益。

Description

用粉煤灰和高岭土生产高效复合聚硅酸铝铁絮凝剂的方法

一.技术领域：

本发明涉及一种水处理用高分子絮凝剂的生产方法，特别是涉及一种用粉煤灰和高岭土生产高效复合聚硅酸铝铁絮凝剂液体的方法。

二.背景技术：

随着工农业生产的迅速发展和人们生活水平的提高，用水量和废水排放量日益增加，要使有限的水资源满足人们日益增长的生产和生活需要，对排放废水进行有效的净化处理和回收利用日趋迫切，而各种传统净水剂已不能满足水质净化和环保、保健的要求。目前普遍使用的无机絮凝剂有铝系和铁系两大类，聚合氯化铝(PAC)和聚合硫酸铁(PFS)分别是铝系和铁系絮凝剂的典型代表，两者有着不同的絮凝特性。

聚合氯化铝(PAC)又称碱式氯化铝，是介于AlCL₃和Al(OH)₃之间的水解产物，产品有液体和固体两种，液体PAC是淡黄色或无色透明液，固体PAC色泽与液体产品类似，随着盐基度的不同而呈现晶体状、玻璃体状或树脂状。目前我国生产PAC的方法主要有金属铝(包括铝灰、铝渣)法、活性氢氧化铝法、三氧化二铝(包括铝矾土、煤矸石等)法、结晶氯化铝法。PAC是通过Al³⁺盐水解一聚合产物来对“待处理废水”进行电性中和、脱稳和吸附架桥等处理，并生成粗颗粒絮凝体来去除水中胶体颗粒或胶体污染物。对于处理生活污水、工业废水等来说，具有混凝性能好、絮体大、用量少、沉淀快、适用范围广等优点；而对于处理具有较高的COD、色度和PH值的造纸废水、印染废水等来说，其脱色率低，应用受到一定限制；尤其在净化饮用水方面，水的残留铝相对偏高，而人体摄入过多的铝可能会导致老年痴呆症，是一个不可忽视的致病原因。

聚合硫酸铁(PFS)又称羟基硫酸铁，是一种由铁盐预制成的中间水解产物，液体产品为红褐色或深红色粘稠液，固体产品为淡黄色或灰黄色树脂。生产PFS的方法主要有钛白副产法、混酸氧化工艺、热空气氧化、双氧水催化剂的直接氧化生产工艺、微波催化法等。PFS水解产物是氢氧化铁，在水解的同时，发生聚合反应，生成多核羟基络合物，吸附架桥并生成大颗粒絮凝体以达到净水作用。PFS在处理含氟废水、高氟饮用水、含重金属废水等方面具有很好的效果，与铝盐相比，铁盐絮凝体比重大，沉渣体积较少，但由于铁盐的颜色，使之应用范围受到限制。

目前，我国燃煤电厂粉煤灰的年排放量已经达到一亿多吨，而其利用率仅为30％左右，大量粉煤灰堆积于灰场，不仅占用了大量的土地资源，而且严重污染了环境。因此，粉煤灰的综合利用一直是环保研究领域中热门的课题之一，如何充分开发利用粉煤灰，提高其利用的附加值，使之变废为宝，这是当前技术领域要解决的难题。由于粉煤灰与聚硅酸铝铁具有相似的元素组成，相关科研工作者探索了以粉煤灰为原料制备聚硅酸铝铁的方法，如中国专利CN1266038C(名称为《聚硅酸铝铁的合成方法》，专利号为：200410012422.7)中公开了一种聚硅酸铝铁的合成方法，它是以粉煤灰和炼铁矿渣为主要原料，制备工艺包括了聚合铝铁的制备、聚合硅酸的制备以及聚合硅酸铝铁的制备等共八步过程，该方法存在如下不足之处：它所使用的原辅料组分较多，包括有粉煤灰、炼铁矿渣、氢氧化钠、碳酸钠、硫酸和盐酸；并对原料有特殊要求，Fe2O3含量为40-50％的炼铁废渣20-40％，Fe2O3含量为4％-10％、Al2O3含量为20-30％、SiO：含量为40-60％的粉煤灰；又如中国专利CN1325391C(名称为《用粉煤灰和硫酸亚铁生产聚硅酸铝铁复合絮凝剂的方法》，专利号为：200610054143.6)中公开了一种聚硅酸铝铁复合絮凝剂的生产方法，它由初级产品的制备、初级产品的浸渍和产品的分离三步过程构成，该生产方法制备条件苛刻，如需要将混合物在800～900℃温度条件下焙烧0.5～2小时，若用于工业化生产，其工艺设备投资费用、生产操作费用等均较高，用于废水处理成本过高。

三.发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种用粉煤灰和高岭土来生产高效复合聚硅酸铝铁絮凝剂液体的方法。

本发明为解决技术问题所采取的技术方案是：

一种用粉煤灰和高岭土生产高效复合聚硅酸铝铁絮凝剂的方法，其具体生产步骤如下：

a.将粉煤灰和高岭土按重量比1∶0.5～2混合后，加入生石灰，生石灰的加入量是混合物重量的1～4％；

b.再加入水，水的加入量是固体体积的1～2倍；

c.将混合物搅拌均匀后，在50～120℃温度条件下加温4～8小时，自然冷却后进行渣液分离；

d.将所得滤液调PH值至6～10，得滤液A；

e.向所得滤渣中加入浓度为36.7％的工业盐酸，得混合物B，工业盐酸的加入量是滤渣体积的1～2倍；

f.将混合物B在50～120℃温度条件下加温4～8小时，自然冷却后过滤，得滤液C；

g.将滤液A和滤液C按体积比1∶1混合，搅拌，调PH值至3～5，静置，即得到所制备的复合聚硅酸铝铁絮凝剂液体。

所述的高岭土中：Al₂O₃20～38％、SiO₂45～60％、Fe₂O₃＜9％。

本发明的积极有益效果是：

1.本发明所生产的高效复合聚硅酸铝铁(PAFSC)絮凝剂，是一种水处理用高分子絮凝剂，是以燃煤电厂废弃物粉煤灰和一种价格低廉的高岭土(高岭土是多种矿物组成的含水铝硅酸盐混合体，一般含Al₂O₃20-38％、SiO₂45-60％、Fe₂O₃＜9％)为主要原料，经混料、浸渍、分离、聚合生成产品，该产品是聚硅酸与金属盐的复合物，综合了铝系和铁系絮凝剂的优点，并减弱彼此的弱点，不仅具有吸附架桥作用和电中和作用，而且还具有分子聚合度大、多组分相互协同的作用，其稳定性和净水效果要优越得多，可广泛地应用于各类废水、工业用水及饮用水的混凝沉淀处理。并且处理后的水不含铝及其它有害成分，消除了对人体的潜在危害，可有效减少老年痴呆症的发生。

2.本发明用粉煤灰和高岭土来生产高效复合聚硅酸铝铁絮凝剂的方法，用废料粉煤灰作为原料，属再生资源开发，生产成本低，产品附加值高，为粉煤灰的综合利用提供了新的途径，具有很好的经济效益，环境效益和社会效益。

3.本发明用粉煤灰和高岭土来生产高效复合聚硅酸铝铁絮凝剂的方法，流程短，成本低，投资少，产品稳定性好，絮凝体成形迅速，沉淀速度快，除菌，除臭，脱色性能优良，市场竞争力强。

4.试验统计：

申请人分别比较了聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、本发明的高效复合聚硅酸铝铁(PAFSC)絮凝剂在处理各类废水(包括生活废水、饮用水原水、造纸废水、印染废水等)中的性能效果，本发明的高效复合聚硅酸铝铁(PAFSC)絮凝剂处理废水的絮凝体大，沉降速度更佳，使用范围更宽，对COD、色度与浊度均有较高的去除率，效果最佳；并且对印染废水进行处理后，脱色率能够达到93～95％。

表1：本发明PAFSC处理煤矿矿井废水效果

进水mg/L		出水mg/L		去除率％
进水mg/L		出水mg/L		去除率％		COD	SS	COD	SS	COD	SS
410.0	1200.0	30.8	120.2	92.5	90.0	COD	SS	COD	SS	COD	SS
410.0	1200.0	30.8	120.2	92.5	90.0	495.6	1386.2	39.6	125.3	92.0	91.0
441.8	1218.3	36.2	120.3	91.8	90.1	495.6	1386.2	39.6	125.3	92.0	91.0
441.8	1218.3	36.2	120.3	91.8	90.1	409.3	1287.3	37.7	129.5	90.8	89.9

表中：COD表示化学耗氧量；

SS表示悬浮物(颗粒)。

表2：本发明PAFSC处理造纸废水效果(一级水水质)

PH	SS mg/L	COD mg/L	浊度/度
PH	SS mg/L	COD mg/L	浊度/度	8.0	44.3	24.5	28.0
8.2	57.6	23.2	26.1	8.0	44.3	24.5	28.0
8.2	57.6	23.2	26.1	8.1	52.3	34.6	29.4
8.1	54.7	38.9	27.2	8.1	52.3	34.6	29.4
8.1	54.7	38.9	27.2	8.1	57.8	36.7	28.6
8.2	33.5	37.8	25.7	8.1	57.8	36.7	28.6

四.附图说明：

图1为本发明的生产工艺流程图。

五.具体实施方式：

下面列举两个实施例对本发明做进一步的说明，本发明根据不同的配比可以组成多个实施例，不局限于下列所列举的两个实施例。

实施例1：将500公斤粉煤灰和500公斤高岭土，20公斤生石灰混匀，投料进反应釜，加水保持液固体积比为1∶1，搅拌浸泡，在100℃温度条件下加温6小时后，冷却后进行渣液分离，滤液调PH至9左右保存；洗滤渣，洗渣水可循环二次利用，再将滤渣与36.7％的工业盐酸混合，保持液固体积比为1∶1，在反应釜搅拌浸泡，于80℃温度条件加温5小时，冷却后进行渣液分离，制得滤液。将两次滤液1∶1混合、搅拌、调PH值至4左右，静置，即得本发明棕红色的高效复合聚硅酸铝铁(PAFSC)絮凝剂液体。

实施例2：将500公斤粉煤灰和1000公斤高岭土，40公斤生石灰混匀，投料进反应釜，加水保持液固体积比为2∶1，搅拌浸泡，在80℃加温7小时后，冷却后进行渣液分离，滤液调PH至8左右保存；洗滤渣，洗渣水可循环二次利用，再将滤渣与36.7％工业盐酸混合，保持液固体积比为2∶1，在反应釜搅拌浸泡，于100℃加温7小时，冷却后进行渣液分离，制得滤液。将两次滤液1∶1混合、搅拌、调PH值至4左右，静置，即得本发明棕红色的高效复合聚硅酸铝铁(PAFSC)絮凝剂液体。

实施例3：将500公斤粉煤灰和250公斤高岭土，30公斤生石灰混匀，投料进反应釜，加水保持液固体积比为2∶1，搅拌浸泡，在50℃加温8小时后，冷却后进行渣液分离，滤液调PH至9左右保存；洗滤渣，洗渣水可循环二次利用，再将滤渣与36.7％工业盐酸混合，保持液固体积比为1.5∶1，在反应釜搅拌浸泡，于60℃加温8小时，冷却后进行渣液分离，制得滤液。将两次滤液1∶1混合、搅拌、调PH值至4左右，静置，即得本发明棕红色的高效复合聚硅酸铝铁(PAFSC)絮凝剂液体。

Claims

1.一种用粉煤灰和高岭土生产高效复合聚硅酸铝铁絮凝剂的方法，其具体生产步骤如下：

b.再加入水，水的加入量是固体体积的1～2倍；

d.将所得滤液调PH值至6～10，得滤液A；

2.根据权利要求1所述的用粉煤灰和高岭土生产高效复合聚硅酸铝铁絮凝剂的方法，其特征在于：所述的高岭土中：Al₂O₃20～38％、SiO₂ 45～60％、Fe₂O₃＜9％。