CN102583672A - 具有废水除臭絮凝功能的聚硅酸硫酸铁铜组合物及制备方法 - Google Patents

具有废水除臭絮凝功能的聚硅酸硫酸铁铜组合物及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种把铜离子、铁离子引入到聚硅酸中复合，制备成具有废水除臭絮凝功能的聚硅酸硫酸铁铜组合物的方法。该组合物由七水硫酸亚铁、水玻璃Na2SiO3·9H2O、工业浓硫酸、五水硫酸铜、氯酸钠和水组成。本发明由于铜离子的引入，能使铜离子与废水中的臭源体巯基化合物形成螯合物而从水中离去，本发明既有金属离子的电中和功能，又有聚硅酸的吸附架桥功能，加入到废水中能有效地达到除臭絮凝目的，除臭净水效果优于传统的絮凝剂。

Description

具有废水除臭絮凝功能的聚硅酸硫酸铁铜组合物及制备方法
技术领域
本发明涉及一种具有废水除臭絮凝功能的聚硅酸硫酸铁铜组合物及制备方法。
背景技术
在给水处理及废水处理所用到的各项技术中，混凝技术占有十分重要的地位，它直接影响到处理效果的好坏及处理成本的高低。现有絮凝剂主要有无机絮凝剂及有机絮凝剂两大类。无机絮凝剂主要有硫酸铝，聚合氯化铝、聚合硫酸铁等，其对去除污水中的悬浮物有一定的效果，但对于水中溶解性的物质没有脱色作用，且用量大、效率低。有机絮凝剂主要有聚丙烯酰胺和甲醛-双氰胺类脱色絮凝剂，但因其价格高，应用受到一定的限制。由于高浓度高色度废水水质十分复杂，且多带有臭味，靠单一的絮凝剂难达到理想效果，因此开发新型复合除臭、脱色絮凝剂成为目前水处理剂研究的热点。
聚硅酸金属盐是一类新型的复合无机高分子絮凝剂，它是在聚硅酸及传统的铝盐、铁盐等絮凝剂的基础上发展起来的聚硅酸与金属盐的复合产物。该类絮凝剂同时结合了金属离子的电中和能力和聚硅酸的吸附架桥网捕作用，与传统絮凝剂相比具有矾花生成早、矾花大、沉降速度快等优点。例如CN2010110572926.X《聚合硅酸铝的制备方法》；CN200710117682.4《一种含硼聚合硅酸硫酸铝铁复合絮凝剂》，都是这一原理的体现。纵观这些聚硅酸金属盐絮凝剂，虽然在絮凝降低COD方面效果明显，但在除臭方面特别是对含巯基废水的除臭并没有实质性的作用。
铜离子的羟基水合物具有较好的絮凝性能，能有效地去除废水中的浊度和化学耗氧物质，但由于铜离子存在毒性而不能单独作为水处理试剂；聚硅酸具有较好的助凝性能，却不能单独使用；如果将聚硅酸与一种或几种金属离子有机地复合，既能减少金属离子的加入量，又能产生优良的絮凝效果。
发明内容
本发明提供的是把铜离子、铁离子引入到聚硅酸中复合，制备成具有废水除臭絮凝功能的聚硅酸硫酸铁铜组合物。
本发明聚硅酸硫酸铁铜组合物由以下重量百分比的组分组成(见表1)：
表1、聚硅酸硫酸铁铜组合物的重量百分比组分
序号 名称 规格 重量百分比(％)
1 七水硫酸亚铁 工业品90％ 50～60
2 水玻璃Na2SiO3·9H2O M＝3.2，SiO2＝26％ 5～7
3 氯酸钠 工业品 4～6
4 五水硫酸铜 工业品 2～4
5 浓硫酸 工业品 8～10
6 水 自来水 17～27
本发明的具体制备方法如下：先按上述物料配比称量好七水硫酸亚铁、水玻璃Na2SiO3·9H2O、氯酸钠、五水硫酸铜、浓硫酸、水，然后在反应釜中加入称量好的水玻璃、水，搅拌均匀，再加入浓硫酸总量的一半，于45℃反应0.5小时后加入七水硫酸亚铁、五水硫酸铜，再加入浓硫酸总量的另一半，控温50～60℃加入氯酸钠，搅拌0.5小时，再室温搅拌6小时即得产品聚硅酸硫酸铁铜组合物。聚硅酸硫酸铁铜组合物外观及质量指标见表2。
表2聚硅酸硫酸铁铜组合物外观及质量指标
  检验项目   单位   检测值
  外观及性质   墨绿色液体，易溶于水
  密度(20℃)   kg/m3   1.60～1.65
  粘度(20℃)   mPa.s   17～19
  pH   1.5
  全铁含量(以Fe2O3计)   ％   23.4～25.6
  还原性物质含量(Fe2+)   ％   ＜0.10
  铜含量(以CuSO4计)   ％   1.4～1.8
  盐基度   ％   16.4～17.8
  不溶物含量   ％   0.05
本发明由于铜离子的引入，能使铜离子与废水中的臭源体巯基化合物形成螯合物而从水中离去，本发明既有金属离子的电中和功能，又有聚硅酸的吸附架桥功能，加入到废水中能有效地达到除臭絮凝目的，除臭净水效果优于传统的絮凝剂。主要表现在以下几点：
1)制备过程中，水玻璃在酸性条件下聚合成聚硅酸，在聚硅酸中同时引入铜、铁两种金属离子，控制好工艺条件，使铜离子、铁离子和聚硅酸分子中的氧形成配位键，不仅可以减缓硅酸的缩聚过程，还可以改变聚硅酸的电动电位，增强电中和能力并压缩胶粒双电层，改善絮凝性能。
2)制备过程中，在酸性条件下引入了铜离子，利用其能与废水中的臭源体巯基化物发生螯合反应，再以沉淀絮凝方式将螯合物从水中去除，达到除臭的目的。
3)铜盐具有一定的毒性，单独使用铜离子絮凝剂容易使处理水中残余铜离子超标，为了不使其造成二次污染，可以利用它与其他物质复合制成复合高分子絮凝剂的办法，充分发挥其除臭的优点，又不对环境造成污染。
4)本发明的絮凝剂具有产生的矾花大、絮体密实、沉降速度快、适用pH范围广、无毒无副作用的特点。
具体实施方式
实施例1：
在带有冷凝管的1000mL反应瓶中加入220.8克水及48克水玻璃，搅拌均匀，加入48克工业浓硫酸使溶液pH＝2.5～3.5，于45℃反应0.5小时，再依次加入480克七水硫酸亚铁，38.4克五水硫酸铜和48克工业浓硫酸，控温50～60℃滴加76.8克50％的氯酸钠水溶液，保温反应0.5小时，再室温下搅拌6小时即得产品聚硅酸硫酸铁铜-1。
产品聚硅酸硫酸铁铜-1外观及质量指标如下：
外观：墨绿色液体、粘稠、易溶于水
检测值：密度：1.61kg/m3，粘度：17mPa.s，盐基度：17.2％，铜含量：1.8％。
实施例2：
在带有冷凝管的1000mL反应瓶中加入75.5克水及48克水玻璃，搅拌均匀，加入27.4克工业浓硫酸使溶液pH＝2.5～3.5，于45℃反应0.5小时，再依次加入411克七水硫酸亚铁，13.7克五水硫酸铜和27.4克工业浓硫酸，在50～60℃缓慢滴加82.3克50％的氯酸钠水溶液。保温反应0.5小时，再室温下搅拌6小时即得产品聚硅酸硫酸铁铜-2。
产品聚硅酸硫酸铁铜-2外观及质量指标如下：
外观：墨绿色液体、粘稠、易溶于水
检测值：密度：1.64g/m3，粘度：19mPa.s，盐基度：17.0％，铜含量：1.4％。
应用实施例1：
将聚硅酸硫酸铁铜组合物与现有产品聚合硫酸铁(PFS)及聚合硫酸铝(PAC)进行化工废水处理效果对比，处理结果见表3。
表3聚硅酸硫酸铁铜组合物处理废水与其它无机絮凝剂处理废水的比较
Figure BDA0000137237860000041
应用实施例2：
将聚硅酸硫酸铁铜组合物用于处理有恶臭的硫磷酯废水及乐果废水，处理结果见表4～表5：
表4硫磷酯废水处理结果
Figure BDA0000137237860000042
表5乐果废水处理结果

Claims (3)

1.聚硅酸硫酸铁铜组合物，其特征在于由以下重量百分比的组分组成：七水硫酸亚铁50～60％，水玻璃Na2SiO3·9H2O 5～7％，工业浓硫酸8～10％，五水硫酸铜2～4％，氯酸钠4～6％，水17～27％。
2.根据权利要求1所述的聚硅酸硫酸铁铜组合物的制备方法，其特征在于先按物料配比称量好七水硫酸亚铁、水玻璃Na2SiO3·9H2O、氯酸钠、五水硫酸铜、浓硫酸、水，然后在反应釜中加入称量好的水玻璃、水，搅拌均匀，再加入浓硫酸总量的一半，于45℃反应0.5小时后加入七水硫酸亚铁、五水硫酸铜，再加入浓硫酸总量的另一半，控温50～60℃加入氯酸钠，搅拌0.5小时，再室温搅拌6小时即得产品聚硅酸硫酸铁铜组合物。
3.根据权利要求1所述的聚硅酸硫酸铁铜组合物，其特征在于具有废水除臭絮凝功能。
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