CN102225800A

CN102225800A - 一步法反应生产铝锌镁多离子复合净水剂的方法

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Publication number: CN102225800A
Application number: CN2011101369999A
Authority: CN
Inventors: 童益
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2031-05-25
Also published as: CN102225800B

Abstract

本发明涉及一步法反应生产铝锌镁多离子复合净水剂的方法，特征是：生产步骤如下：在防腐反应釜/池中加入含有多种金属的铝合金污泥和酸；常温下继续搅拌反应，使所述金属的铝合金污泥完全溶解，得到铝锌镁多离子复合净水剂A；在铝锌镁多离子复合净水剂A中加入重金属捕集剂继续搅拌，沉淀后用压滤机进行固液分离，液相即为铝锌镁多离子复合净水剂B，固相为不溶的重金属络合物和不溶物杂质的残渣。本发明提供了合法处置此污泥的技术，有效地解决了处理这种污泥的难题，并且创造了可观的经济效益，消除了重金属污泥对环境的污染风险。

Description

一步法反应生产铝锌镁多离子复合净水剂的方法

技术领域

本发明涉及一种利用含有多种金属的铝合金污泥为原料制备铝锌镁多离子复合净水剂的方法，既利用铝合金加工产生的有多种金属的铝合金污泥，又通过简单的方法生产铝锌镁多离子复合净水剂，用于处理废水，属于环保技术领域。

背景技术

由于在铝合金加工生产中会产生大量的污泥，污泥中含有可以利用的成分(铝、锌、镁)和有害的成分，能否将其溶解并将有用的成分加以充分利用，把有害的成分进行分离，使之制成的产品具有合格的、稳定的质量，成为了铝合金污泥处理及再利用的关键。在已有的处理该类污泥的技术中目前还没有发现可实现此目的的技术。通过GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》的检验，若这种铝合金的污泥中的重金属含量超出最低限值，会列入《国家危险废物名录》属于危险废物，应按照危险废物处置要求进行合法处置，不能进行简单的倾倒或填埋。本发明就是提供了合法处置此危险废物的技术，有效地解决了处理这种污泥的难题，并且创造了可观的经济效益，消除了重金属污泥对环境的污染风险。

铝合金本身含有铝、锌、镁、铜、镍及其它金属，通过表面碱洗和酸洗工艺，以及生产铝合金过程中要对铝合金使用含有铬和镍的药品进行表面氧化处理，从而会产生大量废水，废水中含有大量的铝离子和少量的锌、镁离子以及重金属离子镍、铬、铜等。这些废水通过碱中和调节及混凝沉淀法进行处理，在处理过程中各种金属离子大多会以金属氢氧化物的形式沉淀，并通过压滤机脱水后产生含有多种金属离子的污泥，此污泥就是我们需要处理的污泥。通过分析可知，污泥的主要成分是：含有大量一水软铝石(γ-AlOOH)其中大部分是晶体，小部分是无定形结构的固体多孔物质，少量的氢氧化锌、氢氧化镁、氢氧化镍、氢氧化铬、氢氧化铜等氢氧化物以及80％左右的水。其中含有γ-AlOOH的无定形结构的固体多孔物质、氢氧化锌、氢氧化镁是本发明中可以利用的物质，氢氧化镍、氢氧化铬、氢氧化铜等重金属化合物会对环境和人体有害的，我们可以从产品中去除。

现有技术中生产铝锌镁多离子复合净水剂需用多步法才能实现，先用盐酸或硫酸与铝矾土加压加热至110-120℃反应2h后，加入铝酸钙粉反应2h，再加入氧化镁碱化反应1h，最后再添加氯化锌，再通过静止沉淀或压滤将残渣去除后得到产品铝锌镁多离子复合净水剂，此方法生产周期长，需要加热，步骤繁琐。

发明内容

本发明的目的是利用含有多种金属的铝合金表面处理污泥通过一步法反应生产铝锌镁多离子复合净水剂。

本发明的技术方案：一步法反应生产铝锌镁多离子复合净水剂的方法，其特征是步骤如下：按重量份数计：

(1)在防腐反应釜/池中用防腐泵打入质量浓度为10％-90％的酸10-50份；

(2)搅拌反应液的同时用装载机将49.5-89份含有多种金属的铝合金污泥加入到反应釜/池，控制所述多种金属的铝合金污泥的加入量来调节pH值至0.5-2.5；常温下继续搅拌反应1.5-2h，使所述多种金属的铝合金污泥完全溶解，得到铝锌镁多离子复合净水剂A；

(3)向步骤(2)所得铝锌镁多离子复合净水剂A中加入0.5-1份重金属捕集剂，继续搅拌0.5h；

(4)用防腐泵将步骤(3)所得液体打入沉淀池后用压滤机进行固液分离，液相即为铝锌镁多离子复合净水剂B，固相为不溶的重金属络合物和不溶物杂质的残渣。

步骤(1)中所述酸为质量浓度20％-31％的工业盐酸、质量浓度70％-90％的工业硫酸、质量浓度10％-30％的废盐酸或质量浓度50％-90％的废硫酸中的一种或多种。

步骤(2)中所述含有多种金属的铝合金污泥是铝合金表面处理废水经污水处理后压滤得到的；所述多种金属的铝合金污泥中含有大量一水软铝石(γ-AlOOH)、固体多孔物质、氢氧化锌、氢氧化镁，以及重金属化合物氢氧化镍、氢氧化铬和氢氧化铜等。固体多孔物质中大部分是晶体，小部分呈无定形结构。

所述重金属捕集剂为以下物质中的一种或多种；无机硫化物：硫化钠、多硫化钠、硫化钾、硫化铵；有机硫化物：乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸、二甲基二硫代氨基甲酸钠、二甲氨基二硫代甲酸钠、二乙基二硫代氨基甲酸钠、N，N-双(二硫代羧基)二乙烯三胺乙基聚合物或DTCR重金属捕集剂。

所述铝锌镁多离子复合净水剂A中含有重金属离子，用作污水净水剂，重金属离子含量符合“聚合氯化铝国家标准GB15892-2003”II类液体的标准；所述铝锌镁多离子复合净水剂B中不含或含有较少重金属离子，重金属离子含量符合“聚合氯化铝国家标准GB15892-2003”I类液体的标准，用作饮用水净水剂。

所述铝锌镁多离子复合净水剂A和铝锌镁多离子复合净水剂B是含有Al³⁺、Zn²⁺、Mg²⁺金属离子以及Cl^-、SO₄ ^2-的混合液，pH值在0.5-2.5之间。

本发明的铝锌镁多离子复合净水剂也可作为生产硫酸铝或聚合氯化铝的原料。

生成的铝锌镁多离子复合净水剂A含有少量的重金属，作为净水剂直接用于污水处理，有可能会增加污水中的重金属含量的风险，导致排放水重金属超标，若要使用应先做试验，确保排放水中重金属达标排放，但绝不允许直接用于生活饮用水的处理。

本发明中的Mg²⁺金属离子的引入使本净水剂在较低的pH值就能与废水产生絮凝作用。

本发明中的Zn²⁺金属离子的引入使本净水剂的脱色特性增强，能够快速降低水中的色度。

本产品铝锌镁多离子复合净水剂中存在的铝、镁、锌等离子在废水中进行水解形成负电荷，从而会吸附大量带正电荷的污染物，由于镁和锌离子的存在可以协同铝离子产生协同效应，吸附更多的污染物产生更大的絮凝体，从而更容易进行分离。这样可以相对地减少净水剂的用量，加快废水的分离速度，增加废水的COD去除率，提高废水的脱色率，提高废水的处理量。对于COD、色度相对较高的印染废水通过铝锌镁多离子复合净水剂处理后COD、色度的去除率比其他普通的净水剂有明显的提高。用于处理含有废水特别是洗毛废水有明显的效果，含油废水中由于乳化剂的作用，普通净水剂不容易将废水进行油水分离，引入硫酸根后，破坏了含油废水的稳定基团，打破了油水平衡使油和水更容易被分离。

本发明的有益效果：只需一步反应就能直接生成产品；无需加热就能反应，节约能源；生产过程中产生的不溶物大大减少，如果用传统法生产需用多步法才能实现，由于铝矾土的溶出率只有80％，用铝矾土生产会产生大量的残渣，而本发明的残渣只有多步法的1/20，能节省处理这些残渣的一大笔成本和残渣污染；通常的净水剂要求pH值在3左右才能有絮凝作用，但本发明的净水剂在较低的PH值下就能与废水产生絮凝，尤其适用于碱性废水的处理，减少用酸来调节PH至后加净水剂的步骤，扩大了对废水pH值的要求范围，增大了对废水PH值的适应性，这是其他净水剂无法比拟的。

通过大量的试验以及现场使用后总结本产品铝锌镁多离子复合净水剂与其他普通的净水剂相比存在以下优点：

①用量少，节约单位废水量的用药成本。

②适应性广，适用于各种废水，对同种废水能有效降低各阶段的负荷冲击，避免处理过程中频繁调整药剂添加量。

③矾花大，形成的絮凝体容易沉降。

④COD、色度的去除率相对较高。

⑤对废水PH值的要求范围大，适应性强。

具体实施方式

实施例1：一步法反应生产铝锌镁多离子复合净水剂的方法，其特征是：包括如下工艺步骤：其配方比例按重量份数计：

(1)在防腐的反应釜(池)中用防腐泵打入质量浓度90％的废硫酸10份；

(2)搅拌反应液的同时用装载机将89份的多种金属的铝合金污泥加入到反应釜，控制所述多种金属的铝合金污泥的加入量来调节pH值至2.5；常温下继续搅拌反应1.5-2h，使所述多种金属的铝合金污泥完全溶解，得到铝锌镁多离子复合净水剂A；

(3)向步骤(2)所得铝锌镁多离子复合净水剂A中加入重金属捕集剂Na₂S1份，继续搅拌0.5h后为反应好的液体；

(4)用防腐泵将步骤(3)所得液体打入沉淀池后用压滤机进行固液分离，液相为铝锌镁多离子复合净水剂B，固相为不溶的重金属络合物和不溶物杂质的残渣。

实施例2一步法反应生产铝锌镁多离子复合净水剂的方法，其特征是：包括如下工艺步骤：其配方比例按重量份数计：

(1)在防腐的反应釜(池)中用防腐泵打入质量浓度20％的工业盐酸10份和质量浓度70％的工业硫酸20份；

(2)搅拌反应液的同时用装载机将69.5份的多种金属的铝合金污泥加入到反应釜，控制所述多种金属的铝合金污泥的加入量来调节pH值至1.5；常温下继续搅拌反应1.5-2h，使所述多种金属的铝合金污泥完全溶解，得到铝锌镁多离子复合净水剂A；

(3)向步骤(2)所得铝锌镁多离子复合净水剂A中加入DTCR重金属捕集剂0.5份，继续搅拌0.5h后为反应好的液体；

DTCR重金属捕集剂购自苏州普锐德新材料开发有限公司。

实施例3一步法反应生产铝锌镁多离子复合净水剂的方法，其特征是：包括如下工艺步骤：其配方比例按重量份数计：

(1)在防腐的反应釜(池)中用防腐泵打入质量浓度10％的废盐酸60份；

(2)搅拌反应液的同时用装载机将39.5份的多种金属的铝合金污泥加入到反应釜，控制所述多种金属的铝合金污泥的加入量来调节pH值至0.5；常温下继续搅拌反应1.5h，使所述多种金属的铝合金污泥完全溶解，得到铝锌镁多离子复合净水剂A；

(3)向步骤(2)所得铝锌镁多离子复合净水剂A中加入重金属捕集剂硫化钠0.25份、二甲基二硫代氨基甲酸钠0.5份，继续搅拌0.5h后为反应好的液体；

应用实施例1

铝锌镁多离子复合净水剂A与净水剂聚合氯化铝PAC、净水剂聚合硫酸铁PFS、净水剂聚合硅酸氯化铝PASC比较，处理含油废水500mL水样1和洗毛废水500mL水样2，各净水剂添加量同样为0.2％，COD去除率见表1及表2所示。

表1含油废水COD去除率

	原水COD(mg/L)	PAC	PFS	PASC	铝锌镁多离子复合净水剂A
						水样1	4130	42％	62％	64％	83％
水样2	5243	44％	64％	65％	78％

表2洗毛废水COD去除率：

	原水COD(mg/L)	PAC	PFS	PASC	铝锌镁多离子复合净水剂A
						水样1	110000	42％	62％	64％	95％
水样2	135000	44％	64％	65％	96.5％

应用实施例2

铝锌镁多离子复合净水剂B与净水剂聚合氯化铝PAC、净水剂聚合硫酸铁PFS、净水剂聚合氯化铝铁PFAC比较，处理印染废水500mL水样1和水样2，添加量同样为0.2％，脱色率和去除率如表3和表4所示。

表3印染废水脱色率

	原水色度(倍)	PAC	PFS	PFAC	铝锌镁多离子复合净水剂B
						水样1	200	62％	75％	72％	92％
水样2	250	68％	82％	78％	93％

表4印染废水COD去除率

	原水COD(mg/l)	PAC	PFS	PFAC	铝锌镁多离子复合净水剂B
						水样1	678	56％	60％	62％	67％
水样2	825	58％	62％	63％	72％

Claims

1.一步法反应生产铝锌镁多离子复合净水剂的方法，其特征是：包括如下工艺步骤：其配方比例按重量份数计：

(2)搅拌反应液的同时用装载机将49.5-89份含有多种金属的铝合金污泥加入到反应釜/池，控制所述多种金属的铝合金污泥的加入量来调节pH值至0.5-2.5；常温下继续搅拌反应1.5-2h，使所述金属的铝合金污泥完全溶解，得到铝锌镁多离子复合净水剂A；

(4)用防腐泵将步骤(3)所得液体打入沉淀池用压滤机进行固液分离，液相即为铝锌镁多离子复合净水剂B，固相为不溶的重金属络合物和不溶物杂质的残渣。

2.根据权利要求1所述一步法反应生产铝锌镁多离子复合净水剂的方法，其特征是：步骤(1)中所述酸为质量浓度20％-31％的工业盐酸、质量浓度70％-90％的工业硫酸、质量浓度10％-30％的废盐酸或质量浓度50％-90％的废硫酸中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述一步法反应生产铝锌镁多离子复合净水剂的方法，其特征是：所述多种金属的铝合金污泥是铝合金表面处理废水经污水处理后压滤得到的；所述多种金属的铝合金污泥中含有一水软铝石γ-AlOOH、氢氧化锌、氢氧化镁，以及重金属化合物氢氧化镍、氢氧化铬和氢氧化铜。

4.根据权利要求1所述一步法反应生产铝锌镁多离子复合净水剂的方法，其特征是：所述重金属捕集剂为无机硫化物或有机硫化物中的一种或多种；无机硫化物：硫化钠、多硫化钠、硫化钾或硫化铵；有机硫化物：乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸、二甲基二硫代氨基甲酸钠、二甲氨基二硫代甲酸钠、二乙基二硫代氨基甲酸钠、N，N-双(二硫代羧基)二乙烯三胺乙基聚合物或DTCR重金属捕集剂。

5.根据权利要求1所述一步法反应生产铝锌镁多离子复合净水剂的方法，其特征是：所述铝锌镁多离子复合净水剂A是含有重金属离子，Al³⁺、Zn²⁺、Mg²⁺金属离子以及Cl^-、SO₄ ^2-的混合液，pH值在0.5-2.5之间。

6.根据权利要求1所述一步法反应生产铝锌镁多离子复合净水剂的方法，其特征是：所述铝锌镁多离子复合净水剂B是含有Al³⁺、Zn²⁺、Mg²⁺金属离子以及Cl^-、SO₄ ^2-的混合液，pH值在0.5-2.5之间。