CN101497469B - 利用镀铝锌渣制备无机高分子复合铝铁锌混凝剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用镀铝锌渣制备无机高分子复合铝铁锌混凝剂的方法。本发明以工业废料镀铝锌渣为主要原料，采用混合酸浸取及加碱共聚的方法，生产制备得到了一种贮存稳定性较好、混凝效果优异且成本较低的无机高分子复合铝铁锌混凝剂。制备工艺过程为常压，反应釜温度为20℃～100℃，设备和工艺过程简单、经济、适用。所制备的复合铝铁锌混凝剂兼具铝盐脱除胶体物质、铁盐脱除有机物质、重金属等污染物及锌盐强絮凝能力的多功能无机复合水处理药剂，混凝效果比传统混凝剂提高15％～30％。液体产品外观为无色或乳白色液体，固体产品外观为白色或淡黄色固体。本发明的复合铝铁锌混凝剂可广泛应用于城市给水与污水、工业给水与废水处理等领域。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，涉及一种利用镀铝锌渣制备无机高分子复合铝铁锌混凝剂的方法。
背景技术
近几十年来，随着工农业和经济的高速发展，水环境问题日益严重，水资源短缺越来越成为制约我国可持续发展的重要因素。为缓解水资源危机，提高水的使用率及水处理效率，实现水的良好社会循环，必须加强水的净化处理研究。混凝过程是从水中去除悬浮物及胶体颗粒物从而实现固液分离的基本方法，是众多水处理工艺技术中应用最普遍的单元操作之一。它在很大程度上决定着后续流程的运行工况、最终出水水质及成本费用，因此成为水处理技术中重要的科研开发领域。在混凝操作中，混凝剂的作用至关重要，因此研发高效、无毒、价廉的混凝剂成为水处理中一项关键任务，具有重大的现实意义。
目前，在水处理领域中主要有无机混凝剂和有机高分子混凝剂两类。无机高分子及其复合混凝剂是在传统铝盐、铁盐混凝剂基础上发展起来的一类新型水处理药剂。历史悠久的传统铝盐、铁盐混凝剂在20世纪60年代后期逐渐被迅速发展起来的无机高分子及其复合混凝剂所取代，后者成倍提高了效能并且适应性强，价格相应较低，因而逐渐成为主流药剂，其中聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚硫氯化铝及复合铝铁等是目前国内外工业生产量最大、应用范围最广的水处理药剂。但随着环境水质日益复杂，对混凝剂的质、量及其成本提出了更高要求，因此研制更加高效、无毒、低成本的无机高分子复合混凝剂成为水处理领域的重点任务之一。
从20世纪90年代中期至今，以各种工业废料为原料(如粉煤灰、煤矸石及硫铁矿烧等)制备无机高分子复合混凝剂一直是国内外水处理剂研究开发的热点。该方面报道，参见利用粉煤灰生产无机铝铁高聚合混凝剂的方法[P]，姚钢，周淑芳，申请号：01128398.X，国家发明专利；含水聚硅酸铝铁废水净化剂及其生产方法[P]，程鸿德，梁宁等，申请号：00113030.7，国家发明专利；利用工业废渣一步合成无机高分子絮凝剂--聚合硫酸铝铁[P]，刘启旺，陈江平等，申请号：200410046302.9，国家发明专利。而以工业废料镀铝锌渣为主要原料制备无机高分子复合铝铁锌混凝剂，在国内外文献数据库中，目前未见相关文献报道。
发明内容
本发明针对现有技术的不足以及克服工业废料镀铝锌渣的处理难度，提供一种利用镀铝锌渣制备贮存稳定性较好、混凝效果优异且成本较低的无机高分子复合铝铁锌混凝剂的方法。
本发明的复合铝铁锌混凝剂技术方案是：
以下各组份均按重量百分比计：
(a)将2％～10.5％的镀铝锌渣破碎为中块渣或细块渣样品；
(b)在70℃～100℃的温度及200转/分钟～600转/分钟的搅拌条件下，将18％～42.3％的盐酸溶液和1.49％～7.51％的硫酸溶液加入到上述块状样品中浸取，其中盐酸和硫酸的质量分数分别为10％～20％和20％～80％，控制浸取时间为3h～15h，然后在40℃～100℃的温度条件下过滤，得到滤液，备用；
(c)在20℃～60℃的温度条件下，将41％～69％的氢氧化钠溶液加入到上述滤液中，其中氢氧化钠的质量分数为20％～40％，控制pH值为1.5～2.8，聚合3小时，制得无色或乳白色的液体产品；
(d)采用转桶式烘干或逆向接触式喷雾干燥方法将液体产品制备成白色或淡黄色固形产品，前者热空气进口温度为100℃～150℃，后者热空气进口温度为100℃～200℃、热空气流量为150m3/h～750m3/h。
本发明的优点是：
1、本发明以工业废料镀铝锌渣为原料，采用混合酸浸取及加碱共聚的方法，制备贮存稳定性较好且混凝效果优异的复合铝铁锌混凝剂。
2、本发明的复合铝铁锌混凝剂，生产过程为常压，反应釜温度要求为20℃～100℃。
3、本发明的复合铝铁锌混凝剂是在传统铝盐、铁盐混凝剂基础上发展起来的新型无机高分子复合混凝剂，可广泛应用于城市给水与污水、工业给水与废水处理等领域。
4、本发明的复合铝铁锌混凝剂是兼具铝盐脱除胶体物质、铁盐脱除有机物质、重金属等污染物及锌盐强絮凝能力的多功能无机复合水处理药剂，混凝效果比传统混凝剂提高15％～30％。
具体实施方式
下面对本发明实施例做进一步详细描述。
实施例1
将3kg的镀铝锌渣破碎为中块渣或细块渣样品。在70℃～100℃的温度及200转/分钟～600转/分钟的搅拌条件下，将27.8kg的盐酸溶液和2.3kg的硫酸溶液加入到上述块状样品中浸取，其中盐酸和硫酸的质量分数分别为20％和40％，控制浸取时间为3h，然后在40℃～100℃的温度条件下过滤，得到滤液，备用。在20℃～60℃的温度条件下，将62.5kg的氢氧化钠溶液加入到上述滤液中，其中氢氧化钠的质量分数为40％，控制pH值为2.8，聚合3小时，制得乳白色的液体产品。
实施例2
将3kg的镀铝锌渣破碎为中块渣或细块渣样品。在70℃～100℃的温度及200转/分钟～600转/分钟的搅拌条件下，将14.2kg的盐酸溶液和2.1kg的硫酸溶液加入到上述块状样品中浸取，其中盐酸和硫酸的质量分数分别为10％和20％，控制浸取时间为15h，然后在40℃～100℃的温度条件下过滤，得到滤液，备用。在20℃～60℃的温度条件下，将41kg的氢氧化钠溶液加入到上述滤液中，其中氢氧化钠的质量分数为20％，控制pH值为1.5，聚合3小时，制得无色的液体产品。
实施例3
将3kg的镀铝锌渣破碎为中块渣或细块渣样品。在70℃～100℃的温度及200转/分钟～600转/分钟的搅拌条件下，将10.6kg的盐酸溶液和1.4kg的硫酸溶液加入到上述块状样品中浸取，其中盐酸和硫酸的质量分数分别为20％和70％，控制浸取时间为7h，然后在40℃～100℃的温度条件下过滤，得到滤液，备用。在20℃～60℃的温度条件下，将30.8kg的氢氧化钠溶液加入到上述滤液中，其中氢氧化钠的质量分数为20％，控制pH值为2.0，聚合3小时，制得无色的液体产品。
实施例4
将3kg的镀铝锌渣破碎为中块渣或细块渣样品。在70℃～100℃的温度及200转/分钟～600转/分钟的搅拌条件下，将24kg的盐酸溶液和3.8kg的硫酸溶液加入到上述块状样品中浸取，其中盐酸和硫酸的质量分数分别为20％和50％，控制浸取时间为5h，然后在40℃～100℃的温度条件下过滤，得到滤液，备用。在20℃～60℃的温度条件下，将39.5kg的氢氧化钠溶液加入到上述滤液中，其中氢氧化钠的质量分数为40％，控制pH值为2.5，聚合3小时，制得乳白色的液体产品。
实施例5
将3kg的镀铝锌渣破碎为中块渣或细块渣样品。在70℃～100℃的温度及200转/分钟～600转/分钟的搅拌条件下，将14.2kg的盐酸溶液和2.1kg的硫酸溶液加入到上述块状样品中浸取，其中盐酸和硫酸的质量分数分别为10％和20％，控制浸取时间为15h，然后在40℃～100℃的温度条件下过滤，得到滤液，备用。在20℃～60℃的温度条件下，将41kg的氢氧化钠溶液加入到上述滤液中，其中氢氧化钠的质量分数为20％，控制pH值为1.5，聚合3小时，制得无色的液体产品。采用转桶式烘干法将液体产品制备成淡黄色固形产品，热空气进口温度为为100℃～150℃。
实施例6
将3kg的镀铝锌渣破碎为中块渣或细块渣样品。在70℃～100℃的温度及200转/分钟～600转/分钟的搅拌条件下，将10.6kg的盐酸溶液和1.4kg的硫酸溶液加入到上述块状样品中浸取，其中盐酸和硫酸的质量分数分别为20％和70％，控制浸取时间为7h，然后在40℃～100℃的温度条件下过滤，得到滤液，备用。在20℃～60℃的温度条件下，将30.8kg的氢氧化钠溶液加入到上述滤液中，其中氢氧化钠的质量分数为20％，控制pH值为2.0，聚合3小时，制得无色的液体产品。采用逆向接触式喷雾干燥方法将液体产品制备成白色固形产品，热空气进口温度为100℃～200℃、热空气流量为150m3/h～750m3/h。
应用实例之一
将以上实施例1、2、3、4制备的No.1、2、3、4复合铝铁锌混凝剂产品用于高岭土混浊水的混凝除浊处理，同时与复合氯化铝铁作对比。原水浊度为97NTU，pH值8.21，水温15℃。投药浓度为5g/l(以Al计)。处理结果列于表1。
表1复合铝铁锌混凝剂的混凝除浊效果
从以上处理结果可见，复合铝铁锌混凝剂的混凝除浊效果明显优于复合氯化铝铁混凝剂。
应用实例之二
将以上实施例1、2、3、4制备的No.1、2、3、4复合铝铁锌混凝剂产品用于含酸性深蓝和分散棕黄的模拟印染废水的混凝除浊脱色处理，同时与复合氯化铝铁混凝剂作对比。原水色度以425nm吸光值表示，其值为0.09，水温15℃。投药浓度为10g/l(以Al计)。处理结果列于表2。
表2复合铝铁锌混凝剂的混凝脱色效能
从以上处理结果可见，复合铝铁锌混凝剂的混凝脱色效能明显优于复合氯化铝铁混凝剂。
应用实例之三
将以上实施例1、2、3、4制备的No.1、2、3、4复合铝铁锌混凝剂产品用于屠宰废水除有机物处理，同时与复合氯化铝铁混凝剂作对比。原水CODCr为725mg/l，浊度为34NTU，pH值7.56，水温17℃。投药浓度为10g/l(以Al计)。处理结果列于表3。
表3复合铝铁锌混凝剂的混凝除有机物效能
从以上处理结果可见，复合铝铁锌混凝剂的混凝除有机物效能明显优于复合氯化铝铁混凝剂。
Claims (3)
1.一种复合铝铁锌混凝剂的制备工艺，该工艺包括下述顺序的步骤，所有百分数为重量百分比：
(a)将2％～10.5％的镀铝锌渣破碎为中块渣或细块渣样品；
(b)在70℃～100℃的温度及200转/分钟～600转/分钟的搅拌条件下，将18％～42.3％的盐酸溶液和1.49％～7.51％的硫酸溶液加入到上述块状样品中浸取，其中盐酸和硫酸的质量分数分别为10％～20％和20％～80％，控制浸取时间为3h～15h，然后在40℃～100℃的温度条件下过滤，得到滤液，备用；
(c)在20℃～60℃的温度条件下，将41％～69％的氢氧化钠溶液加入到上述滤液中，其中氢氧化钠的质量分数为20％～40％，控制pH值为1.5～2.8，聚合3小时，制得无色或乳白色的液体产品；
(d)采用转桶式烘干或逆向接触式喷雾干燥方法将液体产品制备成白色或淡黄色固形产品，前者热空气进口温度为100℃～150℃，后者热空气进口温度为100℃～200℃、热空气流量为150m3/h～750m3/h。
2.根据权利要求1所述的复合铝铁锌混凝剂的制备工艺，其特征在于以工业废料镀铝锌渣为原料，采用混合酸浸取及加碱共聚的方法，制备贮存稳定性较好且混凝效果优异的复合铝铁锌混凝剂。
3.根据权利要求1所述的复合铝铁锌混凝剂的制备工艺，其特征在于生产过程为常压，反应釜温度要求为20℃～100℃。
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