CN101712505A

CN101712505A - 富含活性催化剂的聚硅酸盐絮凝剂制备方法

Info

Publication number: CN101712505A
Application number: CN200910233335A
Authority: CN
Inventors: 张丽; 刘希邈; 李昌科; 范志伟
Original assignee: SHANGHAI LEEYA WATER TREATMENT TECHNOLOGY Co Ltd; NANTONG LIYUAN WATER INDUSTRY TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI LEEYA WATER TREATMENT TECHNOLOGY Co Ltd; NANTONG LIYUAN WATER INDUSTRY TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2009-10-27
Publication date: 2010-05-26

Abstract

本发明涉及富含活性催化剂的聚硅酸盐絮凝剂制备方法，其步骤如下：首先将4～8重量份的硅酸钠加入到55～65重量份的水中制成硅酸钠溶液；其次在搅拌的条件下将硅酸钠溶液加入到18～24重量份98％的浓硫酸或37％的浓盐酸中，调节混合液的pH值为3.5～6.5，反应完全后得到聚合硅酸溶液；然后向所述聚合硅酸溶液中一并加入12～18重量份的无机盐和0.2～0.5重量份的催化剂颗粒，经搅拌反应完全，最后静止熟化后即得到富含活性催化剂的聚硅酸盐絮凝剂；所述催化剂颗粒为MnO₂、FeOOH、TiO₂中一种或几种的任意比例混合物。本发明方法制备的聚硅酸盐絮凝剂富含活性催化剂，各组分的协同作用可改善对低温低浊水、含藻水等难混凝水的处理。

Description

富含活性催化剂的聚硅酸盐絮凝剂制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚硅酸盐絮凝剂的制备方法，尤其涉及一种富含活性催化剂的聚硅酸盐絮凝剂制备方法。

背景技术

现有的常规絮凝剂主要针对浊度的去除，对有机污染物去除效果较差。许多地表水出现絮凝困难的问题，如高有机物含量的水、含藻水、低温低浊水等在絮凝过程中悬浮颗粒不易脱稳，絮体的形成速度慢，产生的矾花颗粒细小，不易沉降。受污染水多数为复合污染，污染物成分复杂，水质差异大，使用现有的絮凝剂不足以对有机污染物的去除。因此需要提供一种新的工艺方法制备出高效的絮凝剂来解决上述问题。

发明内容

针对以上不足，本发明提供一种富含活性催化剂的聚硅酸盐絮凝剂制备方法。

本发明解决上述问题采用的技术方案是：

富含活性催化剂的聚硅酸盐絮凝剂制备方法，其步骤如下：首先将4～8重量份的硅酸钠加入到55～65重量份的水中制成硅酸钠溶液；其次在搅拌的条件下将所述硅酸钠溶液加入到18～24重量份质量浓度98％的浓硫酸或质量浓度37％的浓盐酸中，调节混合液的PH值为3.5～6.5，反应完全后得到聚合硅酸溶液；然后向所述聚合硅酸溶液中一并加入12～18重量份的无机盐和0.2～0.5重量份的催化剂颗粒，经搅拌反应完全，最后静止熟化后即得到富含活性催化剂的聚硅酸盐絮凝剂；所述催化剂颗粒为MnO₂，FeOOH，TiO₂中一种或几种的任意比例混合物。

进一步的，所述无机盐为硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁、氯化铝、氯化铁、聚合氯化铝、聚合硫酸铁盐、或两者或多者的任意比例混合物。

更进一步的，所述催化剂颗粒的直径为5um～3mm。

本发明富含活性催化剂的聚硅酸盐絮凝剂呈果冻状，颜色因不同的无机盐而呈现不同的颜色，一般呈现黑褐色、橘红色。其在使用时可以迅速的在水中分散水解并释放包夹的固体颗粒催化剂，催化剂的催化成核作用能够强化聚硅酸盐水解，并且吸附结合水中的胶体颗粒形成微絮核，增加了水中的颗粒浓度，提高了絮体的形成和成长速度，节约反应时间；利用颗粒状固体催化剂提供的微絮核成长位，形成絮体在催化剂提供的外来界面上的成长、絮体包围催化剂的状况，变相地增加了絮体的尺寸，从而增加了水中絮体的沉降速度。

本发明调节硅酸钠溶液与硫酸或盐酸的混合液的PH值为3.5～6.5，以有利于后续反应的顺利进行。

本发明在聚合硅酸溶液中加入无机盐的同时也加入了MnO₂、FeOOH、TiO₂中一种或几种的任意比例混合物，通过这样的方法制备出的聚硅酸盐絮凝剂中无机盐的重量含量与聚硅酸离子的关系为：SiO₃ ^2-∶硅酸盐离子＝1∶1～1∶5，催化剂的重量百分比含量为0.2％～1％且其均匀分布在聚硅酸盐絮凝剂的冻状液体中。

本发明制备的出的富含活性催化剂的聚硅酸盐絮凝剂与传统的絮凝剂相比具有如下优点：

(1)、该絮凝剂溶解迅速，可以与水快速成分的混合，提高了反应的效率。

(2)、在搅拌作用下，催化剂均匀的分布在水中，可以形成以催化剂固体颗粒为核心的矾花，缩短了矾花的形成时间。

(3)、由于该絮凝剂中所含的催化剂颗粒细、比表面积大，正电荷含量高，负载量大，不仅具有催化氧化功能，而还具有吸附功能，于是产生了吸附包夹作用，提供了有机污染物得以共沉淀的机会。另外水中的某些物质靠羟基生成桥键，有机物必然有一部分附着在其表面，并被后来生成的硅酸盐胶体所覆盖，使有机物包夹于沉淀内部，引起共沉淀，从而利于水中有机物的去除。

(4)、所产生的絮体由于包裹着催化剂，其尺寸远超过常规絮凝剂，有利于矾花的沉降，避免了常规絮凝剂小矾花不沉降或沉降时间长的缺点。

(5)、其中所富含的催化剂对水体中的有机物、重金属以及磷等都具有很好的吸附去除能力，所以对水中的颗粒物、有机物、重金属、藻类以及细菌等都具有很好的去除效果，提高了出水水质。

(6)、该技术投加设备使用简单、方便，投资小、见效快。

具体实施方式

实施例1

首先将4重量份的硅酸钠加入到55重量份的水中制成硅酸钠溶液；其次在搅拌的条件下将所述硅酸钠溶液加入到18重量份质量浓度98％的浓硫酸或质量浓度37％的浓盐酸中，反应完全后得到pH值为3.5～6.5聚合硅酸溶液；然后向所述聚合硅酸溶液中一并加入12重量份的固体硫酸铝试剂和0.2重量份的MnO₂催化剂颗粒，该催化剂颗粒的直径为5um，经搅拌反应完全，最后静止熟化后即得到富含活性催化剂的聚硅酸盐絮凝剂。

实施例2

首先将6重量份的硅酸钠加入到60重量份的水中制成硅酸钠溶液；其次在搅拌的条件下将所述硅酸钠溶液加入到21重量份质量浓度98％的浓硫酸或质量浓度37％的浓盐酸中，反应完全后得到pH值为3.5～6.5聚合硅酸溶液；然后向所述聚合硅酸溶液中一并加入16重量份的固体硫酸铝试剂和0.35重量份的MnO₂催化剂颗粒，该催化剂颗粒的直径为1mm，经搅拌反应完全，最后静止熟化后即得到富含活性催化剂的聚硅酸盐絮凝剂。

实施例3

首先将8重量份的硅酸钠加入到65重量份的水中制成硅酸钠溶液；其次在搅拌的条件下将所述硅酸钠溶液加入到24重量份质量浓度98％的浓硫酸或质量浓度37％的浓盐酸中，反应完全后得到pH值为3.5～6.5聚合硅酸溶液；然后向所述聚合硅酸溶液中一并加入18重量份的固体硫酸铝试剂和0.5重量份的MnO₂催化剂颗粒，该催化剂颗粒的直径为3mm，经搅拌反应完全，最后静止熟化后即得到富含活性催化剂的聚硅酸盐絮凝剂。

实施例4

首先将6重量份的硅酸钠加入到60重量份的水中制成硅酸钠溶液；其次在搅拌的条件下将所述硅酸钠溶液加入到21重量份质量浓度98％的浓硫酸或质量浓度37％的浓盐酸中，反应完全后得到pH值为3.5～6.5聚合硅酸溶液；然后向所述聚合硅酸溶液中一并加入16重量份的固体硫酸铁试剂和0.35重量份的MnO₂催化剂颗粒，该催化剂颗粒的直径为1mm，经搅拌反应完全，最后静止熟化后即得到富含活性催化剂的聚硅酸盐絮凝剂。

实施例5

将实施例4中的固体硫酸铁试剂替换为硫酸亚铁，其余同实施例4。

实施例6

将实施例4中的固体硫酸铁试剂替换为氯化铝，其余同实施例4。

实施例7

将实施例4中的固体硫酸铁试剂替换为氯化铁，其余同实施例4。

实施例8

将实施例4中的固体硫酸铁试剂替换为聚合氯化铝，其余同实施例4。

实施例9

将实施例4中的固体硫酸铁试剂替换为聚合硫酸铁盐，其余同实施例4。

实施例10

将实施例4中的16重量份的固体硫酸铁试剂替换为4重量份的硫酸铝和12重量份的硫酸铁，其余同实施例4。

实施例11

将实施例4中的16重量份的固体硫酸铁试剂替换为3重量份的硫酸亚铁、6重量份的氯化铝和7重量份的氯化铁，其余同实施例4。

实施例12

将实施例4中的MnO₂催化剂颗粒替换为FeOOH颗粒，其余同实施例4。

实施例13

将实施例4中的MnO₂催化剂颗粒替换为TiO₂颗粒，其余同实施例4。

实施例14

将实施例4中的0.35重量份的MnO₂催化剂颗粒替换为0.1重量份的MnO₂和0.25重量份的FeOOH颗粒，其余同实施例4。

实施例15

将实施例4中的0.35重量份的MnO₂催化剂颗粒替换为0.1重量份的MnO₂、0.1重量份的FeOOH和0.15重量份的TiO₂颗粒，其余同实施例4。

下面以制备1kg的富含活性催化剂的聚硅酸盐絮凝剂为例：

实施例16

首先将0.05kg的硅酸钠加入到0.595kg的水中制成硅酸钠溶液；其次在搅拌的条件下将上述硅酸钠溶液加入到0.2kg质量浓度37％的浓盐酸中，调节混合液的PH值为4.5，反应完全后得到聚合硅酸溶液；然后向上述聚合硅酸溶液中同时加入0.15kg的硫酸铝、0.0025kg的MnO₂和0.0025kg的FeOOH，经搅拌反应完全，最后静止熟化后即得到呈黑褐色果冻状的富含活性催化剂的聚硅酸盐絮凝剂。

将本实施方式制备的絮凝剂用于处理浊度为120NTU的原水，投量为30mg/L时出水浊度可达到3NTU以下，而不含催化剂的聚硅酸盐絮凝剂投量必须在45mg/L时才能将出水浊度降到3NTU以下，说明本实施方式的絮凝剂比普通聚硅酸盐絮凝剂节省投药量。

实施例17

首先将0.04kg的硅酸钠加入到0.55kg的水中制成硅酸钠溶液；其次在搅拌的条件下将上述硅酸钠溶液加入到0.18kg质量浓度98％的浓硫酸中，调节混合液的PH值为5.0，反应完全后得到聚合硅酸溶液；然后向上述聚合硅酸溶液中同时加入0.12kg的硫酸铁、0.001kg的MnO₂和0.001kg的FeOOH，经搅拌反应完全，最后静止熟化后即得到呈黑褐色果冻状的富含活性催化剂的聚硅酸盐絮凝剂。

将本实施方式制备的絮凝剂用于处理含有大量藻类的湖泊水(原水呈浅绿色，浊度为45NTU)，投量为20mg/L时出水浊度可达到1NTU以下，而不含催化剂的聚硅酸盐絮凝剂投量必须在30mg/L时才能将出水浊度降到1NTU以下，说明本实施方式的絮凝剂比普通聚硅酸盐絮凝剂节省投药量。

实施例18

先将0.04kg的硅酸钠加入到0.55kg的水中制成硅酸钠溶液；其次在搅拌的条件下将上述硅酸钠溶液加入到0.18kg质量浓度98％的浓硫酸中，调节混合液的PH值为5.0，反应完全后得到聚合硅酸溶液；然后向上述聚合硅酸溶液中同时加入0.06kg的硫酸铁、0.06kg的硫酸铝、0.001kg的MnO₂和0.001kg的FeOOH，经搅拌反应完全，最后静止熟化后即得到呈黑褐色果冻状的富含活性催化剂的聚硅酸盐絮凝剂。

将本实施方式制备的絮凝剂用于处理低温低浊度水(水温6℃，浊度为8NTU)，投量为25mg/L时出水浊度可达到0.68NTU，并且产生的矾花颗粒较大，容易沉降；而不含催化剂的聚硅酸盐絮凝剂投量必须在30mg/L时才能将出水浊度降到1NTU以下，产生的矾花颗粒细小，不易沉降。

实施例19

首先将0.08kg的硅酸钠加入到0.65kg的水中制成硅酸钠溶液；其次在搅拌的条件下将上述硅酸钠溶液加入到0.24kg质量浓度98％的浓硫酸中，调节混合液的PH值为5.0，反应完全后得到聚合硅酸溶液；然后向上述聚合硅酸溶液中加入0.08kg的氯化铁和0.07kg的氯化铝，同时加入0.002kg的FeOOH，经搅拌反应完全，最后静止熟化后即得到呈橘红色果冻状的富含活性催化剂的聚硅酸盐絮凝剂。

将制备好的絮凝剂和不含催化剂的聚硅酸盐絮凝剂同时用于处理某水厂原水(含铁量为0.6mg/L)。当投药量均为25mg/L时，本实施方式的絮凝剂对水中铁的去除率达到97.9％；而不含催化剂的聚硅酸对铁的去除率＝76.4％。由此可见，本发明絮凝剂去除铁的效果比较好。

实施例20

先将0.08kg的硅酸钠加入到0.65kg的水中制成硅酸钠溶液；其次在搅拌的条件下将上述硅酸钠溶液加入到0.24kg质量浓度98％的浓硫酸中，调节混合液的PH值为5.0，反应完全后得到聚合硅酸溶液；然后向上述聚合硅酸溶液中加入0.08kg的氯化铁和0.07kg的氯化铝，同时加入0.001kg的MnO₂和0.001kg的FeOOH，经搅拌反应完全，最后静止熟化后即得到呈黑褐色果冻状的富含活性催化剂的聚硅酸盐絮凝剂。

将本实施方式制备的絮凝剂用于处理生活污水(原水CODcr为230mg/L，浊度为87NTU)，投量为50mg/L时出水浊度可达到3NTU，CODcr去除率为67％，并且产生的矾花颗粒较大，容易沉降；而不含催化剂的聚硅酸盐絮凝剂投量必须在70mg/L时才能将出水浊度降到3NTU以下，CODcr去除率为45％，产生的矾花颗粒细小，不易沉降。

Claims

1.富含活性催化剂的聚硅酸盐絮凝剂制备方法，其特征是其步骤如下：首先将4～8重量份的硅酸钠加入到55～65重量份的水中制成硅酸钠溶液；其次在搅拌的条件下将所述硅酸钠溶液加入到18～24重量份质量浓度98％的浓硫酸或质量浓度37％的浓盐酸中，反应完全后得到pH值为3.5～6.5聚合硅酸溶液；然后向所述聚合硅酸溶液中一并加入12～18重量份的固体无机盐试剂和0.2～0.5重量份的催化剂颗粒，经搅拌反应完全，最后静止熟化后即得到富含活性催化剂的聚硅酸盐絮凝剂。

2.根据权利要求1所述的富含活性催化剂的聚硅酸盐絮凝剂制备方法，其特征是所述催化剂颗粒为MnO₂、FeOOH、TiO₂中一种或几种的任意比例混合物。

3.根据权利要求2所述的富含活性催化剂的聚硅酸盐絮凝剂制备方法，其特征是所述催化剂颗粒的直径为5um～3mm。

4.根据权利要求1所述的富含活性催化剂的聚硅酸盐絮凝剂制备方法，其特征是所述无机盐为硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁、氯化铝、氯化铁、聚合氯化铝、聚合硫酸铁盐、或两者或多者的任意比例混合物。