CN101264962A

CN101264962A - 一种高效低残留铝饮用水处理混凝剂的制备方法

Info

Publication number: CN101264962A
Application number: CNA2008100607146A
Authority: CN
Inventors: 刘维屏; 卢建杭; 刘慧刚
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2008-04-25
Filing date: 2008-04-25
Publication date: 2008-09-17

Abstract

本发明公开了一种高效低残留铝饮用水处理混凝剂的制备方法，所述的饮用水处理混凝剂为聚合氯化铝，所述的聚合氯化铝由如下方法制备：将AlCl₃·6H₂O溶于0.05～0.08mol/l的盐酸溶液中，配成0.5～0.8mol/l AiCl₃溶液；在反应温度80～90℃及搅拌条件下，往AiCl₃溶液中缓慢滴加2～2.5mol/ l的NaOH溶液，使得碱化度B值达到1.5～2.5，即得到所述的聚合氯化铝。本发明制得的饮用水处理混凝剂，其有效成分含量高，聚合度大，分子链网密布、在饮用水处理过程中具有更强的吸附凝聚能力和低铝残留，是一种高效、低耗、安全的高效环保饮用水处理混凝剂。

Description

一种高效低残留铝饮用水处理混凝剂的制备方法

(一)技术领域

本发明涉及一种高效低残留铝饮用水处理混凝剂的制备方法，特别是一种聚合氯化铝的制备方法。

(二)背景技术

由于铝盐高效而又价廉，使得其在工业和生活污水处理中被推广使用，在铝盐的混凝处理中，混凝剂中的铝经过混凝、沉淀后仍有一部分残留于水体中，不可避免地会进入环境。目前世界上许多发达国家及重要的国际组织都加强了对铝的检测，我国也不例外，国家建设部和卫生部近几年来先后制定了铝的标准检测方法和限量值，以确保饮用水中铝的安全性。铝的危害表现在两个方面：其一是对人体健康的影响，许多资料都指出铝与老年痴呆症的发病率有关，有研究认为，铝盐一旦进入人体，随时间推移，铝在脑中逐渐积累，就会杀死神经细胞，使人的记忆力减退，导致脑损伤，造成严重的记忆力丧失，这是早老性痴呆症特有的症状。在美国每年都有十万人死于此病，它已成为全美第四大杀手，这种病的病发年龄一般在60岁以上，年纪越大，患病机会愈多，病征主要表现为患病初期出现轻、中度的认知功能障碍，特别是短期记忆的缺损。铝还能直接损害成骨细胞的活性，从而抑制骨的基质合成；同时，消化系统对铝的吸收，导致尿钙排泄量的增加及人体内含钙量的不足。其二，饮用水中铝的存在也严重影响着水的感官学指标。地表水厂在制水过程中常常使用铝盐净水剂，经水解和混凝沉淀，虽然大部分Al(OH)₃被去除掉，但仍有一定量残留的铝离子或Al(OH)₃分子进入城市管网，由于城市管网水中余氯随时间和管网的延伸被逐渐消耗、CO₂平衡的移动以及其他多种因素的综合作用，水中H+将逐渐减少，OH^-会逐渐增加，加上Al(OH)₃的溶度积较小，管网中的铝离子绝大部分将与OH^-结合生成Al(OH)₃，随着这种化合物越积越多，吸附能力也将越强，末梢的自来水用户经常发现水中有絮状物悬浮或者自来水在煮沸后Al(OH)₃胶体大量凝聚而形成絮状沉淀。另外，水体残余的铝盐对微生物的生长也有一定的抑制作用。

聚合氯化铝(简称聚铝，代号PAC)，是铝盐水解聚合产物，是一种无机高分子絮凝剂。虽然早在30年代就已被德、日、美等国科学家发现其良好的净水性能，并在工业上有小规模应用。但是直到60年代以后，随着工业的迅速发展，工业污水量逐渐增多，环保呼声日益强烈，聚铝的优越净水性能才被人们重视，并且锐意研究它的净水机理、聚合规律及其结构形态。实际应用表明，PAC混凝效果为传统低分子铝盆的2-3倍，具有投加量少，对水体pH值影响小，矾花形成速度快、适宜的投加范围广等一系列优点，在提高水处理效果方面表现了极大的优越性，尤其是在高浊度水处理方面，PAC对浊度和色度等均有很好的去除率，又由于其无毒、无害于环境，符合水处理药剂的发展方向，在水处理中显示了极大的优越性，呈现出良好的发展前景。但是由于聚合氯化铝生产的工艺条件中多种因素都会直接影响到混凝效果及残留铝量，普通的聚合氯化铝仍然有铝残留问题存在。所以对现有的聚合氯化铝合成工艺进行改进，获得高效低残留铝饮用水处理混凝剂显得尤为必要。

(三)发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高效低残留铝饮用水处理混凝剂聚合氯化铝的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明主要是在聚合氯化铝(PAC)的合成过程中，通过优化工艺条件，即调节温度、碱化度、加碱速度、搅拌强度等，合成更加高效而低铝残留的饮用水处理混凝剂。

具体的，本发明采用如下技术方案：

一种高效低残留铝饮用水处理混凝剂的制备方法，所述的饮用水处理混凝剂为聚合氯化铝，通过如下方法制备得到：

(1)将AlCl₃.6H₂O溶于0.05～0.08mol/L的盐酸溶液中，配成0.5～0.8mol/L AICl₃溶液；

(2)在反应温度80～90℃及搅拌条件下，往步骤(1)得到的AICl₃溶液中缓慢滴加2～2.5mol/L的NaOH溶液，使得碱化度B值达到1.5～2.5，即得到所述的聚合氯化铝。

本发明中，碱化度是用滴加NaOH的摩尔数减去配制AICl₃溶液时加入的盐酸摩尔数后与金属离子的摩尔数之比，即([OH^-]-[HCl])/[Al³⁺]计算的。

进一步，本发明步骤(2)保持NaOH溶液滴加速度推荐为15～25mL/h，推荐用毛细管往上述步骤(1)得到的AlCl₃溶液中缓慢滴加NaOH溶液。

步骤(2)中，所述的反应温度优选为85～90℃；所述的搅拌条件为150～500r/min，优选300～450r/min，所述的碱化度优选为2～2.2。

具体推荐本发明所述的聚合氯化铝由如下方法制备：

(2)在85～90℃及150～500r/min的搅拌条件下，往步骤(1)得到的AICl₃溶液中缓慢滴加2～2.5mol/L的NaOH溶液，保持NaOH溶液滴加速度为15～25mL/h，使得碱化度B值达到2～2.2，即得到所述的聚合氯化铝。

本发明在实际应用时，饮用水中混凝剂最佳投加量范围为1.5-2.5mmol/L，最佳混凝pH值范围为6-8；搅拌时间为20-30分钟，沉淀1.5-2小时。

本发明的有益效果是：本发明通过温度、碱化度、加碱速度、搅拌强度等工艺条件的优化制备得到的饮用水处理混凝剂聚合氯化铝，其有效成分含量高，聚合度大，分子链网密布、在饮用水处理过程中具有更强的吸附凝聚能力和低铝残留，是一种高效、低耗、安全的高效环保饮用水处理混凝剂。

(四)具体实施例

下面以具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明，但本发明的保护范围不限于此。

实施例1

(1)将121克AlCl₃.6H₂O溶于1000毫升0.05mol/L的盐酸溶液中，配成0.5mol/LAICl₃溶液。

(2)在85℃及400r/min的搅拌条件下，通过毛细管往上述溶液中缓慢滴加2mol/L的NaOH溶液，使碱化度(B)达到2.0，滴碱速度为20ml/h，即得到聚合氯化铝。

(3)应用时混凝剂投加量为1.5mmol/L。混凝pH值范围为6；搅拌时间为20分钟，沉淀1.5小时。

检测方法是采用国标GB 5750-85生活饮用水标准检验；COD测定采用重铬酸钾法(GB/T11914-1989《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》)；色度测定采用铂钴比色法参照采用国际标准ISO7887-1985《水质颜色的检验和测定》。

对某饮用水厂水样处理效果如下表：

实施例2

(1)将1210克AlCl₃.6H₂O溶于10000毫升0.05mol/L的盐酸溶液中，配成0.5mol/L AICl₃溶液。

(2)在90℃及450r/min的搅拌条件下，通过毛细管往上述溶液中缓慢滴加2mol/L的NaOH溶液，使碱化度(B)达到2.2，滴碱速度为25ml/h，即得到聚合氯化铝。

(3)应用时混凝剂投加量为2.5mmol/L。混凝pH值范围为8；搅拌时间为30分钟，沉淀2小时。

对某饮用水厂水样处理效果如下表：

Claims

1、一种高效低残留铝饮用水处理混凝剂的制备方法，所述的饮用水处理混凝剂为聚合氯化铝，其特征在于所述的聚合氯化铝由如下方法制备：

2、如权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(2)保持NaOH溶液滴加速度为15～25mL/h。

3、如权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤(2)中用毛细管往步骤(1)得到的AlCl₃溶液中缓慢滴加NaOH溶液。

4、如权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(2)所述的反应温度为85～90℃。

5、如权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(2)所述的搅拌条件为150～500r/min。

6、如权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(2)所述的碱化度B值为2～2.2。

7、如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的聚合氯化铝由如下方法制备：

(2)在85～90℃及150～500r/min的搅拌条件下，往步骤(1)得到的AICl₃溶液中用毛细管缓慢滴加2～2.5mol/L的NaOH溶液，保持NaOH溶液滴加速度为15～25mL/h，使得碱化度B值达到2～2.2，得到所述的聚合氯化铝。