CN101786634A

CN101786634A - 一种稳定聚硅酸锌絮凝剂的合成方法

Info

Publication number: CN101786634A
Application number: CN 200910003789
Authority: CN
Inventors: 王雪枫; 黄雪莉; 付军怀
Original assignee: Xinjiang University
Current assignee: Xinjiang University
Priority date: 2009-01-23
Filing date: 2009-01-23
Publication date: 2010-07-28

Abstract

本发明涉及稳定聚硅酸锌絮凝剂的合成方法，属于絮凝剂合成领域。其制备方法是把稀释的碱金属硅酸盐用酸酸化，陈化，用预留的碱金属硅酸盐溶液将pH升高至3-5后加入固体无机锌盐，和稳定剂铝盐，溶解后用酸将pH值调回到1-3。该絮凝剂具有矾花大且密实、沉降速度快、剪切性强、金属离子残留少的优点，稳定时间达1年。本发明所制备的絮凝剂可用作饮用水、原水、废水处理的絮凝剂使用，无毒副作用。

Description

一种稳定聚硅酸锌絮凝剂的合成方法

技术领域

本发明涉及稳定聚硅酸锌絮凝剂的合成方法，属于絮凝剂合成领域。该法合成的聚硅酸锌絮凝剂矾花大、沉降效果好、稳定时间达1年，属聚硅酸类絮凝剂的合成方法。

背景技术

随着工业的发展，水的处理量和废水的排放量不断加大，在水和废水的处理中常使用的处理方法有生化法、离子交换法、化学氧化法、混凝沉降法等，其中混凝沉降法具有处理成本和费用低而应用较广。混凝剂性能的优劣决定着混凝处理的效果。与有机混凝剂相比，无机絮凝剂来源广泛、成本低等优点，而无机高分子絮凝剂与低分子絮凝剂相比，更能提高混凝性能、降低药耗。无机高分子絮凝剂的品种很多，常用的有铝、铁、硅、锌、镁、磷的硫酸或盐酸高分子聚合体，聚合机理为该高分子聚合体铝盐或铁盐在水解过程的中间产物与不同阴离子和负电溶胶形成新的聚合体，形成各种类型的羟基多核络合物。

目前常用的无机高分子絮凝剂主要有铁系(如：聚合硫酸铁等)、铝系(如：聚合硫酸铝、聚合氯化铝等)和复合型(如：聚合硫酸铝铁、聚硅酸铝、聚硅酸铝铁、硅钙复合型聚合氯化铝铁等)。铁系絮凝剂易造成设备腐蚀、水质难以控制、处理的水具有铁锈味而使用较少。铝系絮凝剂则有处理低浊度低温水性能差、搅拌条件易影响絮凝效果、矾花细小蓬松易破碎等缺点，其主要的问题是使用条件不合适时水中有残留铝，对环境和人体造成危害。

本发明提出以聚硅酸为混凝助剂合成聚硅酸类絮凝剂，具有矾花大、沉降快、金属残留低、聚合方法简单等优点而受到人们的重视。其中聚硅酸铝在絮凝过程中的金属残留仍是困扰人们的问题，而聚硅酸锌絮凝剂则不具有上述缺点，去浊率达98％以上，对废水的COD_Cr的去除率达80％，絮凝效果优于聚硅酸铁和聚硅酸铝絮凝剂。其缺点是储存性能差，易生成硅胶而失去活性。为解决稳定性问题，人们采用添加表面活性剂、模板剂、调整PH值等方法仍效果不佳。

目前聚硅酸铝絮凝剂产品采用高速搅拌和喷雾干燥法，本发明的方法是：在聚硅酸锌絮凝剂中添加一定浓度的稳定剂-铝盐，即可得到稳定聚硅酸锌絮凝剂。延长稳定时间，使去浊率在70～100天内保持稳定，固态硅凝胶出现的时间推后。

发明内容

本发明的目在于：克服聚硅酸锌絮凝剂在液态条件下稳定性差的缺点，在聚硅酸锌絮凝剂中添加稳定剂-铝盐，延长聚硅酸锌絮凝剂的出胶时间，使去浊率保持稳定。

为达到上述目的，本发明采用的方法是：根据不同Zn/Si，经聚合得到的聚硅酸锌絮凝剂，陈化，加入不同含量的稳定剂-铝盐，活化，即可得到稳定性聚硅酸锌絮凝剂。

本发明的目的是通过如下措施得到的：使用碱金属硅酸盐(Na₂O·nSiO₂·mH₂O)，用水将其稀释至SiO₂为1％～2％(质量百分含量)，预留部分硅酸盐溶液，用酸调节PH值至1～3进行聚合，进行陈化，陈化时间为10分钟～4小时，得到聚硅酸溶液。用预留的硅酸盐溶液将活化硅酸的PH反调至3～5，加入不同量的锌盐，搅拌至全部溶解，继续搅拌0.5～2小时。添加稳定剂-铝盐，搅拌至全部溶解。用酸调整PH值至1～3，进行活化反应。活化时间为0.5～12天，絮凝效果明显提高。该絮凝剂在3～12个月内不出现固态凝胶。

上述方法合成的聚硅酸锌絮凝剂的质量指标：比重为1.0～1.9，PH＜3，锌的浓度为0.5％～3.5，铝的浓度为0.07％～1.2％，外观为无色或白色粘稠状液体，稳定时间大于50天。

本发明与现有技术相比其有益效果是：传统的聚硅酸锌絮凝剂稳定方法是在聚硅酸锌铝絮凝剂添加聚丙烯酰胺及其衍生物和十六～十八烷基季铵盐，聚丙烯酰胺存在一定含量的单体对人体有害，而季铵盐虽对人体无害但其常作为杀菌剂使用，上述物质在处理饮用水时长期饮用，在体内积累所产生的毒害作用不可忽视。在聚硅酸锌絮凝剂加入的铝盐，本身就是絮凝剂的一种，对环境无危害，絮凝效果优于单金属絮凝剂，水溶液中残留少。该合成方法简单，原料廉价易得，合成成本低，具有良好的应用前景。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进一步说明。

实施例1

在250ml烧杯中加入硅酸钠5.8g，加入水120ml，搅拌溶解，预留10ml硅酸钠溶液。将余下的110ml溶液在搅拌条件下加入2～3毫升3mol/L的硫酸，调节PH为2～3，将溶液陈化1h。将预留的硅酸钠溶液逐滴加入到溶液中，调节PH值为4～5。称取Z_nSO₄·7H₂O11.6g直接加入溶液中，搅拌至全部溶解，继续搅拌0.5h，加入稳定剂铝盐4.4g搅拌至溶解，加入的硫酸将PH在调回到2～3，得到稳定聚硅酸锌絮凝剂。活化6天。出现粘稠状硅胶的时间为3个月。

实施例2

在250ml烧杯中加入硅酸钠11.6g，加入水110ml，搅拌溶解，预留10ml硅酸钠溶液。将余下的100ml溶液在搅拌条件下加入5～6毫升3mol/L的硫酸，调节PH为2，将溶液陈化1h。将预留的硅酸钠溶液逐滴加入到溶液中，调节PH值为3～4。再称取23.0g Z_nSO₄·7H₂O直接加入溶液中，搅拌至全部溶解，继续搅拌1h。加入稳定剂硫酸铝1.4g搅拌至溶解，加入少量的硫酸将PH在调回到2。活化8天。出现粘稠状硅胶的时间为4个月。

实施例3

在250ml烧杯中加入硅酸钠5.8g，加入水120ml，搅拌溶解，预留10ml硅酸钠溶液。将余下的110ml溶液在搅拌条件下加入2～3毫升3mol/L的硫酸，调节PH为2～3，将溶液陈化1h。将预留的硅酸钠溶液逐滴加入到溶液中，调节PH值为4～5。称取Z_nSO₄·7H₂O11.6g直接加入溶液中，搅拌至全部溶解，继续搅拌0.5h，加入稳定剂氯化铝1.4g搅拌至溶解。加入少量的硫酸将PH在调回到2～3。活化7天。

实施例4

在250ml烧杯中加入硅酸钠11.6g，加入水110ml，搅拌溶解，预留10ml硅酸钠溶液。将余下的100ml溶液在搅拌条件下加入7毫升3mol/L的硫酸，调节PH为2，将溶液陈化0.5h。将预留的硅酸钠溶液逐滴加入到溶液中，调节PH值为4。称取Z_nO6.52g用盐酸溶解后，加入聚硅酸溶液中，继续搅拌1h，加入9.2g氯化铝至全部溶解。加入少量的硫酸将PH在调回到2。活化9天。

实施例5

在250ml烧杯中加入硅酸钠5.8g，加入水120ml，搅拌溶解，预留10ml硅酸钠溶液。将余下的110ml溶液在搅拌条件下加入2～3毫升3mol/L的硫酸，调节PH为2～3，将溶液陈化1h。将预留的硅酸钠溶液逐滴加入到溶液中，调节PH值为6。称取Z_nSO₄·7H₂O11.6g直接加入溶液中，搅拌至全部溶解，继续搅拌0.5h，加入稳定剂铝盐4.4g搅拌至溶解，加入的硫酸将PH在调回到3，得到稳定聚硅酸锌絮凝剂。活化7天。出现粘稠状硅胶的时间为1个月。

Claims

1.一种稳定聚硅酸锌絮凝剂的合成方法，其特征在于合成原料为碱金属硅酸盐(M₂O·nS_iO₂·mH₂O，M代表N_a和K)，经加酸聚合，添加锌盐(锌的浓度为0.5％～3.5％，质量百分数)、稳定剂铝盐(铝的浓度为0.07％～1.2％)，经陈化、活化，得到稳定聚硅酸锌絮凝剂。

2.根据权利要求1所述的碱金属硅酸盐，其特征在于为钠盐和钾盐，模数为1.0～3.5。

3.根据权利要求1所述的酸，其特征在于为无机酸、有机酸。

4.根据权利要求1所述的絮凝剂，其特征在于添加的稳定剂为无机铝盐、有机铝盐。

5.根据权利要求1所述的絮凝剂，其特征在于添加的锌盐为无机锌盐、有机锌盐。

6.根据权利要求1所述的絮凝剂，其特征在于陈化时间为10分钟～4小时。

7.根据权利要求1所述的絮凝剂，其特征在于活化时间为0.5～12天。