CN102276036A - 一种用于除藻的无机高分子絮凝剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种环境保护领域中用于除藻的无机高分子絮凝剂及其制备方法，由水玻璃、氯化铁、氯化锌和盐酸组成，各组份占总重量百分比为：水玻璃70％～89％；氯化铁6％～16％，氯化锌3％～8％，浓度为5mol/L的盐酸溶液2％～6％；水玻璃含有质量浓度为25～30％的SiO₂。先在搅拌条件下将水玻璃全部加入到盐酸溶液中，控制反应液的pH值为3.5～6.5，聚合温度20℃～40℃，聚合时问为1～10h，制得无色透明的聚硅酸溶液；再在搅拌条件下将氯化铁与氯化锌加入到制备的聚硅酸溶液中，控制反应温度30℃～60℃，反应时间为1～3h，制得棕黄色透明的聚硅酸铁锌溶液即絮凝剂；使用该絮凝剂时形成的絮体大而密实，可快速有效去除水体中的藻细胞。

Description

一种用于除藻的无机高分子絮凝剂及其制备方法

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及用于除藻的无机高分子絮凝剂。

背景技术

目前水处理中除藻的方法和技术很多，主要有机械物理法、生物化学法、物理化学法、化学法、生物法和多级综合处理法等。其中，在众多水处理技术中，混凝法既是最古老的水质净化处理方法，又是当今众多水处理工艺技术中应用最广泛和最普遍的单元操作工艺技术。对于藻类的快速处理，目前普遍认为用无毒混凝剂沉降的物理方法是最佳选择之一。藻类带负电，稳定性好，混凝难于实现，而且藻类密度小，沉淀效果差，还会粘附在滤料表面，使滤池堵塞，需要频繁冲洗滤池，缩短了滤池运行周期。在水处理实践中，对于以湖泊含藻水为水源的水厂，采用常规的单一品种混凝剂存在用量大、操作条件受限制等问题，处理效果不理想。

公开号为CN 101182054、名称为“一种通过超声波除藻的方法”的专利文献公开了一种通过超声波去除藻类的方法，其缺陷是：破坏了藻类细胞体，造成藻毒素的释放，造成二次污染，对用水安全有影响。公开号为CN l01244953A、名称是“铜络合物除藻剂的制备方法”的专利文献公开了一种以铜离子化合物、有机物络合物和活性剂为原料，按一定比例配制成除藻剂的方法，其缺陷是：制备的原料过于昂贵，成本高，且水体中铜的含量高会引起铜中毒。

发明内容

本发明为克服上述现有技术的不足，提出一种安全高效、制备原料价格低廉的用于除藻的无机高分子絮凝剂。

本发明的另一目的是提出上述用于除藻的无机高分子絮凝剂的制备方法。

本发明用于除藻的絮凝剂的原料组份是水玻璃、氯化铁、氯化锌和盐酸，各组份占总重量百分比为：水玻璃70％～89％，其中水玻璃含有质量浓度为25～30％的SiO₂，氯化铁6％～16％，氯化锌3％～8％，浓度为5mol/L的盐酸2％～6％。

本发明用于除藻的絮凝剂的制备方法是，先制备聚硅酸溶液：在500～600r／min搅拌速度条件下，将占总重量70％～89％的水玻璃全部加入到占总重量2％～6％的盐酸溶液中，控制反应液的pH值为3.5～6.5，控制聚合温度在20℃～40℃范围，聚合时间为1～l0h，制得无色透明的聚硅酸溶液；然后再制备聚硅酸铁锌溶液：在200～400r／min搅拌速度条件下，将占总重量6％～16％的氯化铁和占总重量3％～8％的氯化锌同时全部加入上述的聚硅酸溶液中，控制其反应温度在30℃～60℃范围，反应时间是l～3h，制得棕黄色透明的聚硅酸铁锌溶液即絮凝剂。

本发明采用了来源广泛的工业级产品或副产品，采用水玻璃、氯化铁、氯化铁、盐酸等常用的无机原料为制备原料，价格低廉，制备方式简单易行，无废气，对环境友好。将聚硅酸铁锌溶液投入含藻水体中，通过搅拌作用加强聚硅酸铁锌溶液与水体中藻细胞的电中和、吸附架桥和粘附卷扫作用的结合过程，然后通过混凝沉淀分离出藻细胞，不会破坏藻细胞体，避免了藻毒素的释放，具有安全高效的特点，可获得显著的社会和经济效果。

具体实施方式

本发明用于除藻的絮凝剂的原料是水玻璃、氯化铁、氯化铁和盐酸，由这四者组成。其中，按占总重量的百分比计，水玻璃占70％～89％，其中水玻璃含有SiO₂的质量浓度为25～30％，氯化铁占6％～16％，氯化锌3％～8％，浓度为5mol/L的盐酸2％～6％。

制备上述絮凝剂时，首先制备聚硅酸溶液：在500～600r／min搅拌速度条件下，将占总重量70％～89％的水玻璃全部加入到占总重量2％～6％的盐酸溶液中，控制反应液的pH值为3.5～6.5，控制聚合温度在20℃～40℃范围，聚合时间为1～l0h，制得无色透明的聚硅酸溶液。再制备聚硅酸铁锌溶液：在200～400r／min搅拌速度条件下，将占总重量6％～16％的氯化铁和占总重量3％～8％的氯化锌同时全部加入上述的聚硅酸溶液中，控制其反应温度在30℃～60℃范围，其搅拌反应时间是l～3h，制得棕黄色透明的聚硅酸铁锌溶液，该聚硅酸铁锌溶液即是絮凝剂。

聚硅酸铁锌溶液同时具有电中和及吸附架桥作用，克服了现有聚硅酸作助凝剂存在二次投加的缺点，采用聚硅酸铁锌溶液作为絮凝剂时，通过混凝搅拌沉淀的方法可与藻细胞发生电中和、吸附架桥和卷扫网捕的综合作用，形成的絮体粗大而密实，可快速有效地去除藻细胞，从而达到显著的除藻效果，实现水体净化。

以下提供3个实施例以进一步阐述本发明：

实施例1

在500r／min搅拌速度条件下，将占总重量89％的水玻璃全部加入到占总重量2％的盐酸溶液中，控制反应液的pH值为4.0，其聚合温度是30℃，聚合时间是10h，制得无色透明的聚硅酸溶液。再在300r／min搅拌速度条件下，将占总重量6％的氯化铁和占总重量3％的氯化锌同时全部加入上述的聚硅酸溶液中，反应温度是30℃，搅拌反应时间是2h，制得棕黄色透明的聚硅酸铁锌絮凝剂。

将所制备的聚硅酸铁锌絮凝剂稀释10倍后，对模拟的含藻水体进行混凝试验，含藻水为实验室纯培养的铜绿微囊藻，处理前水体的叶绿素a的含量是16.95μg/L，在试验过程中发现，随着聚硅酸铁锌絮凝剂投入量的增大，聚硅酸铁锌产生的絮体粗大密实，体积较大，沉降速度快。投加量在0.32mmol/L时，对叶绿素a去除率为91.60％。

实施例2

在600r／min搅拌速度条件下，将占总重量70％的水玻璃全部加入到占总重量6％的盐酸溶液中，控制反应液的pH值为6.5，聚合温度是40℃，聚合时间是1h，制得无色透明的聚硅酸溶液。再在200r／min搅拌速度条件下，将占总重量16％的氯化铁和占总重量8％的氯化锌同时全部加入上述的聚硅酸溶液，控制其反应温度是50℃，搅拌反应时间是1h，制得棕黄色透明的聚硅酸铁锌絮凝剂。

将制备好的聚硅酸铁锌絮凝剂稀释10倍后使用。实验水样取自某湖水，其湖水叶绿素a为8.9μg/L。分别用自制的聚硅酸铁锌与市售的聚合氯化铁进行混凝实验，测定混凝后的叶绿素a，在实验过程中观察到，随着聚硅酸铁锌絮凝剂投加量的增大，聚硅酸铁锌产生的絮体粗大密实，沉降速度快；而聚合氯化铁产生的絮体蓬松，絮体颗粒较小，沉降速度慢。聚硅酸铁锌对含藻湖水的叶绿素a的去除效果明显优于市售的聚合氯化铁。投加量在0.40mmol/L时，聚硅酸铁锌絮凝剂对叶绿素a的去除率为93.11％，而聚合氯化铁对叶绿素a的去除率为72.78％。

实施例3

在550r／min搅拌速度条件下，将占总重量80％的水玻璃全部加入到占总重量4％的盐酸溶液中，控制反应液的pH值为5.0，聚合温度是20℃，聚合时间是5h，制得无色透明的聚硅酸溶液。再在400r／min搅拌速度条件下，将占总重量12％的氯化铁和占总重量4％的氯化锌同时全部加入上述的聚硅酸溶液，控制其反应温度是40℃，搅拌反应时间是3h，制得棕黄色透明的聚硅酸铁锌絮凝剂。

将制备好的聚硅酸铁锌絮凝剂稀释10倍后使用。实验水样取自某湖水，其湖水叶绿素a为11.5μg/L。分别用自制的聚硅酸铁锌与市售的聚合氯化铝进行混凝实验，测定混凝后的叶绿素a，在实验过程中观察到，随着聚硅酸铁锌絮凝剂投加量的增大，聚硅酸铁锌产生的絮体粗大密实，沉降速度快；而聚合氯化铝产生的絮体蓬松，而且絮体沉降速度慢。聚硅酸铁锌对含藻湖水的叶绿素a的去除效果明显优于市售的聚合氯化铝。投加量在0.48mmol/L时，聚硅酸铁锌絮凝剂对叶绿素a的去除率为95.59％，而聚合氯化铝对叶绿素a的去除率为69.89％。

Claims (2)

1.一种用于除藻的无机高分子絮凝剂，其特征是：由水玻璃、氯化铁、氯化锌和盐酸组成，各组份占总重量百分比为：水玻璃70％～89％；氯化铁6％～16％，氯化锌3％～8％，浓度为5mol/L的盐酸溶液2％～6％；所述水玻璃含有质量浓度为25～30％的SiO₂。

2.一种用于除藻的无机高分子絮凝剂的制备方法，其特征是依次采用如下步骤：

（1）制备聚硅酸溶液：在500～600r／min速度的搅拌条件下，将占总重量70％～89％的水玻璃全部加入到占总重量2％～6％的盐酸溶液中，控制反应液的pH值为3.5～6.5，控制聚合温度在20℃～40℃范围，聚合时间为1～10h，制得无色透明的聚硅酸溶液；

（2）制备聚硅酸铁锌溶液：在200～400r／min速度的搅拌条件下，将占总重量6％～16％的氯化铁和占总重量3％～8％的氯化锌同时全部加入所述聚硅酸溶液中，控制其反应温度在30℃～60℃范围，反应时间为l～3h，制得棕黄色透明的聚硅酸铁锌溶液即絮凝剂。