CN102259963A

CN102259963A - 聚硅酸镁盐复合絮凝剂

Info

Publication number: CN102259963A
Application number: CN 201110169584
Authority: CN
Inventors: 李伟光; 郭旋; 田文德; 张卉
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2011-06-22
Filing date: 2011-06-22
Publication date: 2011-11-30

Abstract

聚硅酸镁盐复合絮凝剂，涉及一种水处理用絮凝剂。本发明要解决目前传统的絮凝剂投加量大，氨氮去除效果差，水质适用范围小的问题。聚硅酸镁盐复合絮凝剂由硅酸盐、镁盐、铝盐、铁盐、辅剂A和辅剂B制成。使用本发明的聚硅酸镁盐复合絮凝剂处理15℃的生活污水，悬浮物的去除率为95％～99％，COD的去除率为60％～70％，PO₄ ^3--P的去除率为95％～99％，氨氮去除率的去除率为15％～20％；与传统絮凝剂相比，本发明的聚硅酸镁盐复合絮凝剂投加量少；本发明的聚硅酸镁盐复合絮凝剂的水质适用范围广，应用于水处理领域。

Description

聚硅酸镁盐复合絮凝剂

技术领域

本发明涉及一种水处理用絮凝剂。

背景技术

絮凝是一种重要的水质净化方法，在饮用水处理和污水处理中应用广泛。在饮用水处理中，絮凝沉淀是去除原水中悬浮物和胶体的有效手段；在污水处理中，可以作为生化处理前的预处理，也可以与生化处理同步强化进行，可以高效去除悬浮物，提高污水的可生化性。

目前生产上常用的絮凝剂为传统无机絮凝剂铝盐、铁盐(PAC、PFS等)，利用水解到水中的金属阳离子，与水中带负电荷的胶体产生吸附-电性中和作用，使胶体凝聚脱稳，但是由于其分子量较小、分子链较短，其吸附-架桥能力不足，因此常常需要添加助凝剂。传统的絮凝剂存在投加量大的缺点，例如在处理生活污水时，聚合氯化铝最佳投加量大于80mg/L，在处理制药废水(COD：10000mg/L，SS：1500mg/L)时，最佳投加量大于150mg/L。

另外，对于污水中的氨氮，传统无机絮凝剂对其去除效果微乎其微。对于某些特种水质水，比如低温低浊水源水，高有机负荷、高色度工业废水，传统絮凝剂不能达到理想的除污效果，水质适用范围小。

发明内容

本发明是要解决目前传统的絮凝剂投加量大，氨氮去除效果差，水质适用范围小的问题，提供一种聚硅酸镁盐复合絮凝剂。

本发明的聚硅酸镁盐复合絮凝剂按重量百分比由30％～40％的硅酸盐、20％～30％的镁盐、0.1％～30％的铝盐、0.1％～30％的铁盐、0.1％～30％的辅剂A和0.1％～30％的辅剂B制成；其中所述的硅酸盐为硅酸钠或硅酸钾；镁盐为硫酸镁或氯化镁；铝盐为硫酸铝或氯化铝；铁盐为硫酸铁或氯化铁；辅剂A为可溶性磷酸盐、氧化钙、聚丙烯酰胺(PAM)、壳聚糖中的任意一种或几种的混合物；辅剂B为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾中的任意一种。

本发明的聚硅酸镁盐复合絮凝剂(CSM)中含有铝盐、高铁盐、镁盐以及聚硅酸盐，在一定条件下聚合形成无机或无机-有机高分子物质，充分发挥了本发明复合絮凝剂(CSM)中各组分的良好的电性-中和、吸附架桥以及网捕卷扫作用。铝盐、铁盐的复合能充分发挥铝、铁絮凝剂的优点，铝盐絮凝剂絮体大，脱色性能好、铁盐絮凝剂絮体密实、沉降速度快等特点。本发明复合絮凝剂在水中的水解物形成具有较高正电荷的羟基多核络合物，对带负电荷的胶体颗粒以及磷酸根产生电性-中和作用以及缔合吸附作用，形成水溶性低的离子缔合物。辅剂B的引入，促使复合絮凝剂在水解过程中形成大量氢氧化物絮体沉淀其内部有很大的比表面积，具有很强的吸附能力，可以吸附一部分胶体和颗粒物，同时絮体沉淀时也可以网捕卷扫杂质颗粒物，从而达到一定的除污效果。聚硅酸盐和金属盐的聚合，增长了絮凝剂的分子链、增大了其分子量，大大提高了絮凝剂粘结聚集、吸附架桥效能。镁盐的引入可以发挥脱氮功效。本发明复合絮凝剂中的Mg²⁺以及其在水中的水解产物Mg(OH)⁺，联合PO₄ ^3-，可以和污水中的氨氮反应生成不溶性的磷酸铵镁MgNH₄PO₄，OH^-的存在则有利于反应的进行。形成的细小不溶颗粒被CSM大分子的吸附架桥和网捕卷扫作用逐渐得到去除。

使用本发明的聚硅酸镁盐复合絮凝剂处理15℃的生活污水(SS：100～200mg/L；COD：350～500mg/L；PO₄ ^3--P：3～5mg/L；NH⁴⁺-N：30～50mg/L)，悬浮物的去除率为95％～99％，COD的去除率为60％～70％，PO₄ ^3--P的去除率为95％～99％，氨氮去除率的去除率为15％～20％；与传统絮凝剂相比，本发明的聚硅酸镁盐复合絮凝剂投加量少，仅为60～80mg/L；本发明的聚硅酸镁盐复合絮凝剂的水质适用范围广，可用于饮用水除浊、生活污水除悬浮物和COD、工业废水除浊除色等，并对废水的脱氮除磷有一定的效果，对水温和pH值适应能力强。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式聚硅酸镁盐复合絮凝剂按重量百分比由30％～40％的硅酸盐、20％～30％的镁盐、0.1％～30％的铝盐、0.1％～30％的铁盐、0.1％～30％的辅剂A和0.1％～30％的辅剂B制成；其中所述的硅酸盐为硅酸钠或硅酸钾；镁盐为硫酸镁或氯化镁；铝盐为硫酸铝或氯化铝；铁盐为硫酸铁或氯化铁；辅剂A为可溶性磷酸盐、氧化钙、聚丙烯酰胺(PAM)、壳聚糖中的任意一种或几种的混合物；辅剂B为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾中的任意一种。

本实施方式所述辅助剂A为混合物时，各组分之间按任意比混合。

本实施方式聚硅酸镁盐复合絮凝剂的制备方法，按以下步骤进行：一、酸化聚合硅酸：取硅酸盐，用去离子水稀释至硅酸盐中SiO₂的质量百分比浓度为0.8％～1.0％，在搅拌的同时，用质量百分比年度为20％的H₂SO₄溶液调节pH值至3～4，然后于室温下放置至粘度上升至0.005～0.006Pa·s，得聚硅酸；二、将步骤一所制得的聚硅酸用转子进行搅拌，加入铝盐；2min后加入铁盐，2min后再加入镁盐，混合均匀，然后依次加入辅剂A和辅剂B，得混合溶液，将混合溶液搅拌30min，然后静置24h熟化，即得聚硅酸镁盐复合混凝剂；步骤二所述混合溶液中各组分的重量百分比含量为：硅酸盐为30％～40％，镁盐为20％～30％，铝盐为0.1％～30％，铁盐为0.1％～30％，辅剂A为0.1％～30％，辅剂B为0.1％～30％。

本实施方式制备的聚硅酸镁盐复合混凝剂为乳黄色液体，为透明、均一相，pH＝0.4～1.5。

使用本实施方式的聚硅酸镁盐复合絮凝剂处理15℃的生活污水(SS：100～200mg/L；COD：350～500mg/L；PO₄ ^3--P：3～5mg/L；NH⁴⁺-N：30～50mg/L)，悬浮物的去除率为95％～99％，COD的去除率为60％～70％，PO₄ ^3--P的去除率为95％～99％，氨氮去除率的去除率为15％～20％；与传统絮凝剂相比，本实施方式的聚硅酸镁盐复合絮凝剂投加量少，仅为60～80mg/L。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：聚硅酸镁盐复合絮凝剂按重量百分比由32％～38％的硅酸盐、22％～28％的镁盐、0.5％～25％的铝盐、0.5％～25％的铁盐、0.5％～25％的辅剂A和0.5％～25％的辅剂B制成。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：聚硅酸镁盐复合絮凝剂按重量百分比由33％～37％的硅酸盐、23％～27％的镁盐、1％～20％的铝盐、1％～20％的铁盐、1％～20％的辅剂A和1％～20％的辅剂B制成。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：聚硅酸镁盐复合絮凝剂按重量百分比由34％～36％的硅酸盐、24％～26％的镁盐、5％～15％的铝盐、5％～15％的铁盐、5％～15％的辅剂A和5％～15％的辅剂B制成。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：聚硅酸镁盐复合絮凝剂按重量百分比由35％的硅酸盐、25％的镁盐、10％的铝盐、10％的铁盐、10％的辅剂A和10％的辅剂B制成。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：聚硅酸镁盐复合絮凝剂按重量百分比由30％的硅酸盐、20％的镁盐、10％的铝盐、15％的铁盐、15％的辅剂A和10％的辅剂B制成。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是：聚硅酸镁盐复合絮凝剂按重量百分比由40％的硅酸盐、30％的镁盐、5％的铝盐、15％的铁盐、5％的辅剂A和5％的辅剂B制成。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式八：本实施方式聚硅酸镁盐复合絮凝剂按重量百分比由40％的硅酸钠、25％的氯化镁、10％的硫酸铝、5％的氯化铁、10％的辅剂A和10％的辅剂B制成；其中所述辅剂A为氧化钙和聚丙烯酰胺的混合物；辅剂B为氢氧化钾。

本实施方式聚硅酸镁盐复合絮凝剂的制备方法，按以下步骤进行：一、酸化聚合硅酸：取硅酸钠，用去离子水稀释至硅酸盐中SiO₂的质量百分比浓度为1％，在搅拌的同时，用质量百分比年度为20％的H₂SO₄溶液调节pH值至3，然后于室温下放置至粘度上升至0.005Pa·s，得聚硅酸；二、将步骤一所制得的聚硅酸用转子进行搅拌，加入硫酸铝；2min后加入氯化铁，2min后再加入氯化镁，混合均匀，然后依次加入辅剂A和辅剂B，得混合溶液，将混合溶液搅拌30min，然后静置24h熟化，即得聚硅酸镁盐复合混凝剂；步骤二所述混合溶液中各组分的重量百分比含量为：硅酸钠为40％，氯化镁为25％，硫酸铝为10％，氯化铁为5％，辅剂A为10％，辅剂B为10％；所述辅剂A为氧化钙和聚丙烯酰胺的混合物；辅剂B为氢氧化钾。

本实施方式制备的聚硅酸镁盐复合混凝剂为乳黄色液体，为透明、均一相，pH＝0.8。

利用本实施方式制得的复合絮凝剂处理15℃的生活污水(SS：100～200mg/L，COD：350～500mg/L，PO₄ ^3--P：3～5mg/L，NH⁴⁺-N：30～50mg/L)时，具有很好的去除效果，悬浮物的去除率为99％，COD的去除率为75％，PO₄ ^3--P的去除率为99％；氨氮去除率可达18％；相比于传统的铝盐絮凝剂PAC和铁盐絮凝剂PFS，其投加量少，投加量为70mg/L。

Claims

1.聚硅酸镁盐复合絮凝剂，其特征在于聚硅酸镁盐复合絮凝剂按重量百分比由30％～40％的硅酸盐、20％～30％的镁盐、0.1％～30％的铝盐、0.1％～30％的铁盐、0.1％～30％的辅剂A和0.1％～30％的辅剂B制成；其中所述的硅酸盐为硅酸钠或硅酸钾；镁盐为硫酸镁或氯化镁；铝盐为硫酸铝或氯化铝；铁盐为硫酸铁或氯化铁；辅剂A为可溶性磷酸盐、氧化钙、聚丙烯酰胺、壳聚糖中的任意一种或几种的混合物；辅剂B为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾中的任意一种。

2.根据权利要求1所述的聚硅酸镁盐复合絮凝剂，其特征在于聚硅酸镁盐复合絮凝剂按重量百分比由32％～38％的硅酸盐、22％～28％的镁盐、0.5％～25％的铝盐、0.5％～25％的铁盐、0.5％～25％的辅剂A和0.5％～25％的辅剂B制成。

3.根据权利要求1所述的聚硅酸镁盐复合絮凝剂，其特征在于聚硅酸镁盐复合絮凝剂按重量百分比由33％～37％的硅酸盐、23％～27％的镁盐、1％～20％的铝盐、1％～20％的铁盐、1％～20％的辅剂A和1％～20％的辅剂B制成。

4.根据权利要求1所述的聚硅酸镁盐复合絮凝剂，其特征在于聚硅酸镁盐复合絮凝剂按重量百分比由34％～36％的硅酸盐、24％～26％的镁盐、5％～15％的铝盐、5％～15％的铁盐、5％～15％的辅剂A和5％～15％的辅剂B制成。

5.根据权利要求1所述的聚硅酸镁盐复合絮凝剂，其特征在于聚硅酸镁盐复合絮凝剂按重量百分比由35％的硅酸盐、25％的镁盐、10％的铝盐、10％的铁盐、10％的辅剂A和10％的辅剂B制成。

6.根据权利要求1所述的聚硅酸镁盐复合絮凝剂，其特征在于聚硅酸镁盐复合絮凝剂按重量百分比由30％的硅酸盐、20％的镁盐、10％的铝盐、15％的铁盐、15％的辅剂A和10％的辅剂B制成。

7.根据权利要求1所述的聚硅酸镁盐复合絮凝剂，其特征在于聚硅酸镁盐复合絮凝剂按重量百分比由40％的硅酸盐、30％的镁盐、5％的铝盐、15％的铁盐、5％的辅剂A和5％的辅剂B制成。