CN101805051A - 一种复合聚磷硫酸铁絮凝剂及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型无机复合高分子聚磷硫酸铁絮凝剂及其生产工艺，用于给水处理和污水处理中，具有多功能性。本发明的聚磷硫酸铁以生产钛白粉的副产品硫酸亚铁、磷酸等为原料，具有废物利用、组分简单、成本低廉等特点。本发明生产工艺简便，操作简单，可在常温常压下进行；在生产过程中无废液、废气、废渣产生，属清洁生产工艺。本发明可广泛应用于给水处理和污水处理中，尤其在给水处理中，加入本发明的聚磷硫酸铁絮凝剂，能有效的除去水中的可溶性磷和其它形式的磷以及藻类废水中的藻，降低化学需氧量(COD)、总磷(TP)、固体悬浮物(SS)、叶绿素(chl-a)等。

Description

一种复合聚磷硫酸铁絮凝剂及其生产方法

技术领域

本发明属于水处理技术领域，特别涉及给水处理的除磷及除藻的技术。

背景技术

在水处理中，混凝(絮凝)过程是水处理中常用的操作技术单元，絮凝剂在给水处理过程的固液分离中占有重要的地位。自来水厂多以江河、湖泊、水库为水源，但随着经济发展、旅游开发，水体恶化、水中有机污染物增多现象严重，有害“水华”暴发频繁和由此产生的藻毒素污染等严重。现有城市污水和给水处理技术中的生物脱氮技术，一般都能达到除氮指标要求，而对含磷高的水体生物除磷却很难达到除磷指标的要求。例如，中国专利CN1354143公开的“废水中氮和磷的同时去除法”，是利用贝壳或钢渣产生的水中钙离子除磷，但是该方法利用钙离子除磷需要将水的pH值调到9-10才有明显效果，显然该方法不能用于水量巨大的城市给水处理和城市污水处理。研制既能高效除浊，又能有效去除水中磷、藻等的新型混凝剂是本领域技术人员丞待解决的问题。

目前，国内外主流絮凝剂为无机高分子絮凝剂。在无机高分子絮凝剂中，无机高分子聚铁类絮凝剂具有操作简单、费用低、受温度影响小，絮凝体对微生物的亲和力强，能有效去除水中的悬浮物、胶体、好气性微生物等，且对环境无毒无害。但单一聚铁絮凝剂的相对分子质量、粒度以及絮凝架桥能力仍比有机絮凝剂差，而存在着水解不稳定的问题。这些弱点促使无机高分子絮凝剂的研究和开发朝着复合型方向发展。

发明内容

针对现有水处理中单一无机高分子絮凝剂的不足，尤其是一些单一的无机高分子絮凝剂在除磷和除藻方面的不足，本发明的目的是提供一种既能高效除浊，也能有效去除水中的总磷(TP)、叶绿素(chl-a)等有害物质；同时组分简单、成本低廉，而且使用方便的新型无机复合高分子聚磷硫酸铁絮凝剂；本发明的另一目的是提供一种生产所述复合聚磷硫酸铁絮凝剂的生产工艺，该生产工艺具有简单可行，方便控制的特点。

本发明的目的是这样实现的：一种复合聚磷硫酸铁絮凝剂，其主要原料为生产钛白粉的废弃物硫酸亚铁(FeSO₄·7H₂O)、磷酸等，本发明的聚磷硫酸铁的主要组分及重量百分数如下：

七水硫酸亚铁        63％-79％

水                  5％-31.2％

氯酸钠              2.5％-3.9％

磷酸                2.8％-10.9％

氢氧化钠            0.5％-1.2％

本发明聚磷硫酸铁絮凝剂的生产方法，具体步骤包括：

(1)配置硫酸亚铁混合液

按上述比例将七水硫酸亚铁投入到水中，一边搅拌一边加入，并搅拌均匀。

(2)调整硫酸亚铁混合液的pH值

在配制的七水硫酸亚铁混合液中，在搅拌下缓慢加入磷酸，使所有的七水硫酸亚铁完全溶解，调整其pH值为0.6-1.0。

(3)进行氧化反应

对调整好pH值的硫酸亚铁混合液，在常温常压下，在搅拌中逐渐加入氯酸钠进行氧化反应，反应时间为20-50分钟。

(4)调节碱化度，生产聚磷硫酸铁絮凝剂

待第(3)步反应完成后，在常温常压下，加入氢氧化钠，搅拌均匀充分反应后调节出碱化度为8％-16％的聚磷硫酸铁絮凝剂。待充分反应后就生产出含铁量(以Fe计)为8.0％-12.5％的聚磷硫酸铁絮凝剂。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明采用上述技术方案后，聚磷硫酸铁絮凝剂的含铁量(以Fe计)为8.0％-12.5％。在给水处理中加入本发明的聚磷硫酸铁絮凝剂，能够与水体中的可溶性磷和其它形式的磷形成絮体除去，也能够与藻类废水中的藻通过絮凝沉降的方式有效去除，降低水中的浊度、化学需氧量(COD)、总磷(TP)、叶绿素(chl-a)等。因此，本发明可广泛应用于给水处理和污水处理中，特别适用于含高磷和藻的给水处理，具有多功能性。

2、由于本聚磷硫酸铁的主要原料为生产钛白粉的废弃物七水硫酸亚铁，故本发明的絮凝剂具有原料易得、成本低廉和组分简单的优点；用生产钛白粉的废弃物七水硫酸亚铁来生产聚磷硫酸铁，即可降低成本，又可回收资源、变废为宝、改善环境，为工业废弃物的资源化、无害化处理开辟有益途径。

3、本发明生产工艺、生产设备简单、在常温常压下进行，属节能减排工艺。生产过程中采用磷酸调节酸度，使整个反应温和、无废气、无废液、无废渣排放，属清洁生产工艺。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

聚磷硫酸铁絮凝剂的组分及重量百分数如下：

原料名称	配方1	配方2	配方3	配方4
					七水硫酸亚铁	63％	69％	73.80％	79％
水	31.20％	21％	13.30％	5％
					氯酸钠	2.50％	3.50％	3.70％	3.90％
磷酸	2.80％	5.80％	8.30％	10.90％
					氢氧化钠	0.50％	0.70％	0.90％	1.20％

聚磷硫酸铁絮凝剂的生产工艺，以配方3为例，说明本发明的生产工艺，可生产出铁(以Fe计)含量为11.8％的聚磷硫酸铁絮凝剂。具体步骤如下：

(1)配置硫酸亚铁混合液

在常温常压下，按比例混合。其配制方式是：在搅拌下，在水中投加七水硫酸亚铁，并搅拌均匀。

(2)调整硫酸亚铁混合液的pH值

在配制的硫酸亚铁混合液中，在搅拌下缓慢加入磷酸，使所有的硫酸亚铁完全溶解，并调整其pH值为0.8。

(3)氧化反应，生产聚磷硫酸铁絮凝剂

对调整好pH值的硫酸亚铁混合液，在常温常压下，在搅拌中逐渐加入3.7％的氯酸钠进行氧化反应，反应30分钟，使溶液中的二价铁氧化为三价铁。

(4)调节碱化度，生产聚磷硫酸铁絮凝剂

待第(3)步反应完成后，在常温常压下，加入0.9％的氢氧化钠，搅拌均匀充分反应后调节出碱化度为11％的聚磷硫酸铁絮凝剂。经检测，其聚磷硫酸铁絮凝剂中铁(以Fe计)含量约为11.8％。

本发明的制备方法采用磷酸，不仅调节了反应体系的酸度，还提供了能够与铁络合的阴离子PO₄ ^3-，从而形成了一步生成聚磷硫酸铁的方法。该复合聚磷硫酸铁絮凝剂的组分简单、成本低廉；还具有生产工艺简单、使用方便等特点；在水处理中加入本发明的复合聚磷硫酸铁絮凝剂，能有效去除水体中的磷、藻类、可降低水体中的浊度、COD、TP、chl-a等。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种复合聚磷硫酸铁絮凝剂，其特征在于，其主要组分及重量百分数如下：

七水硫酸亚铁    63％-79％

水              5％-31.2％

氯酸钠          2.5％-3.9％

磷酸            2.8％-10.9％

氢氧化钠        0.5％-1.2％。

2.根据权利要求1所述的复合聚磷硫酸铁絮凝剂，其特征在于，所述组分及重量百分数如下：

七水硫酸亚铁    73.8％

水              13.3％

氯酸钠          3.7％

磷酸            8.3％

氢氧化钠        0.9％。

3.根据权利要求1所述的复合聚磷硫酸铁絮凝剂，其特征在于，所述七水硫酸亚铁为生产钛白粉的废弃物。

4.如权利要求1、2或3所述复合聚磷硫酸铁絮凝剂的生产方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：

(1)配置硫酸亚铁混合液

按比例将七水硫酸亚铁投入到水中，一边搅拌一边加入，并搅拌均匀；

(2)调整硫酸亚铁混合液的pH值

在配制的硫酸亚铁混合液中，在搅拌下按比例缓慢加入磷酸，使所有的硫酸亚铁完全溶解，调整其pH值为0.6-1.0；

(3)进行氧化反应

在常温常压下，对调整好pH值的硫酸亚铁混合液，在搅拌中逐渐加入氯酸钠进行氧化反应，反应时间为20-50分钟；

(4)调节碱化度，生产聚磷硫酸铁絮凝剂

待第(3)步反应完成后，在常温常压下，加入氢氧化钠，搅拌均匀充分反应后调节出碱化度为8％-16％的聚磷硫酸铁絮凝剂；待充分反应后就可生产出含铁量为8.0％-12.5％的聚磷硫酸铁絮凝剂。