CN102774941A - 固态聚合硅酸氯化铁絮凝剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于净化水质的絮凝剂，具体是一种固态聚合硅酸氯化铁絮凝剂的制备方法。按如下步骤进行：选取浓盐酸注入到水中配制成稀盐酸，取液态硅酸钠置于水中，得到硅酸钠水溶液；稀盐酸加入反应罐中，将硅酸钠水溶液缓缓注入反应罐中，三氯化铁分次放入罐中，使之溶解；放置使之形成聚合硅酸铁；加微热得到固态聚合硅酸铁絮凝剂。本发明中仅含有铁和硅两种原料。铁不仅无毒，而且是人体必不可少的微量元素，人体缺铁时可导致缺铁性贫血。硅有促进发育生长的作用，饮用水中偏硅酸，含量超过 25mg/L 时，就属于矿泉水，长期饮用，有预防疾病，延年益寿的保健作用。本药剂不但有优越的除浊作用，还可除去重金属等有害物；利于人体健康。

Description

固态聚合硅酸氯化铁絮凝剂的制备方法
技术领域
本发明涉及用于净化水质的絮凝剂，具体是一种固态聚合硅酸氯化铁絮凝剂的制备方法。
背景技术
目前，国内外大多采用聚合氯化铝（PAC）和聚合硫酸铁（PFS）作为水净化处理药剂。聚合氯化铝因含有大量铝，对人体健康有一定影响。科学研究和流行病学调查证实，铝经各种渠道进入人体后，通过蓄积和参加与许多生物化学反应，可将体内必需的营养元素和微量元素置换流失或沉积，干扰破坏各部位的生理功能，导致人体出现诸如铝性脑病、铝性贫血等中毒病症。有医学文献报道人体长期摄入铝后，铝在体内大量蓄积，可能发生老年痴呆及儿童骨代谢病。
不仅如此，铝对环境的污染也比较严重。有文献报道，当水中含铝超过0.5mg/L时，即可将鲑鱼毒死。铝盐沉淀法严重的污泥如果直接施于土壤作肥料时，会使根毛消失，根尖圆秃，直至枯萎死亡。含铝的土肥会使小麦、大麦、高粱的根茎、穗头受到危害。由此可见，铝药剂的应用今后就应加以限制。聚合硫酸铁在我国约占絮凝剂的5-10%，它没有铝那样的毒性，但对设备有腐蚀性，而且价格也比较昂贵。
另外，也有应用聚合硅酸铁作为水净化处理药剂的文献报道，但其制备方法尚处于实验室阶段，未提供适宜工业化应用的成熟的聚合硅酸铁絮凝剂制备方法。
发明内容
本发明旨在提供一种对人体健康和环境没有任何影响的固态聚合硅酸氯化铁絮凝剂的制备方法。
本发明采如下技术方案：
一种固态聚合硅酸氯化铁絮凝剂的制备方法，按如下步骤进行：a、选取浓盐酸注入到水中配制成稀盐酸，盐酸与水的质量比是1：15～18；
b、取含有二氧化硅质量分数为22.1%～29.%的液态硅酸钠置于水中，二氧化硅与水两者的质量比是1：22～28，得到硅酸钠水溶液；
c、将稀盐酸加入反应罐中，在搅拌的状态下将硅酸钠水溶液缓缓注入反应罐中，与盐酸反应，并随时测定罐中液体的pH值，当pH值达到1～5时，停止注入；继续搅拌，以便使产生的硅酸形成聚合硅酸；
d、将三氯化铁分次放入罐中，不断搅拌，使之溶解；
    e、放置72小时以上使之形成聚合硅酸铁；
f、加微热使水分蒸发，得到固态聚合硅酸铁絮凝剂。
与现有技术相比，本发明的优点是：仅含有铁和硅两种原料。铁不仅无毒，而且是人体必不可少的微量元素，人体缺铁时可导致缺铁性贫血。硅有促进发育生长的作用，饮用水中偏硅酸，含量超过25mg/L时，就属于矿泉水，长期饮用，有预防疾病，延年益寿的保健作用。本药剂不但有优越的除浊作用，还可除去重金属如铝、镉、锌、锰及砷、汞、硫化物、磷化物等有害物；利于人体健康。
本发明的优选方案是：
所述步骤a中选取盐酸30kg～33kg，注入到400L～500L的水中配制成稀盐酸。
所述步骤b中选取二氧化硅18kg～25 kg，注入到400L～500L的水中配制成硅酸钠水溶液。
所述步骤d中加入58～63kg的三氯化铁。
所述步骤d中三氯化铁分3至5次放入罐中。
所述步骤c中继续搅拌时间是40分钟至1小时。
称取盐酸33kg，注入到500升的水中；取二氧化硅质量分数为29.2％的液态硅酸钠；其中二氧化硅的含量是23kg；将液态硅酸钠置于400升水中，得到硅酸钠水溶液，混匀后备用；取三氯化铁（FeCl 3 ）63kg；将500升水注入反应罐中，在搅拌下，将盐酸33kg倾入水中；在搅拌下将硅酸钠水溶液缓缓注入反应罐中，与盐酸反应，并随时测定罐中液体的pH值，当pH值达到5时，停止注入；继续搅拌40分钟，以便使产生的硅酸形成聚合硅酸；将61kg三氯化铁分五次放入罐中，不断搅拌，使之溶解；放置三天使形成聚合硅酸铁；加微热使水分蒸发，形成固态聚合硅酸铁絮凝剂。
称取盐酸30kg，注入到500升的水中；取二氧化硅质量分数为24.2％的液态硅酸钠；其中二氧化硅的含量是20kg；将液态硅酸钠置于500升水中，得到硅酸钠水溶液，混匀后备用；取三氯化铁（FeCl 3 ）60kg；将500升水注入反应罐中，在搅拌下，将盐酸30kg倾入水中；在搅拌下将硅酸钠水溶液缓缓注入反应罐中，与盐酸反应，并随时测定罐中液体的pH值，当pH值达到4时，停止注入；继续搅拌1小时，以便使产生的硅酸形成聚合硅酸；将61kg三氯化铁分三次放入罐中，不断搅拌，使之溶解；放置三天半使之形成聚合硅酸铁；加微热使水分蒸发，形成固态聚合硅酸铁絮凝剂。
称取盐酸31kg，注入到480升的水中；取二氧化硅质量分数为25.7％的液态硅酸钠；其中二氧化硅的含量是21kg；将液态硅酸钠置于460升水中，得到硅酸钠水溶液，混匀后备用；取三氯化铁（FeCl 3 ）62kg；将480升水注入反应罐中，在搅拌下，将盐酸31kg倾入水中；在搅拌下将硅酸钠水溶液缓缓注入反应罐中，与盐酸反应，并随时测定罐中液体的pH值，当pH值达到1时，停止注入；继续搅拌50分钟，以便使产生的硅酸形成聚合硅酸；将62kg三氯化铁分三次放入罐中，不断搅拌，使之溶解；放置三天使之形成聚合硅酸铁；加微热使水分蒸发，形成固态聚合硅酸铁絮凝剂。
称取盐酸32kg，注入到480升的水中；取二氧化硅质量分数为28％的液态硅酸钠；其中二氧化硅的含量是22kg；将液态硅酸钠置于450升水中，得到硅酸钠水溶液，混匀后备用；取三氯化铁（FeCl 3 ）62kg；将480升水注入反应罐中，在搅拌下，将盐酸32kg倾入水中；在搅拌下将硅酸钠水溶液缓缓注入反应罐中，与盐酸反应，并随时测定罐中液体的pH值，当pH值达到2时，停止注入；继续搅拌1小时，以便使产生的硅酸形成聚合硅酸；将62kg三氯化铁分三次放入罐中，不断搅拌，使之溶解；放置三天使形成聚合硅酸铁；加微热使水分蒸发，形成固态聚合硅酸铁絮凝剂。
本药剂与其他净水效果的比较：
1、         与聚合硫酸铁（PFS）的比较，见下表：
2、与聚合氯化铝（PAC）的比较，如下表：
从以上两表可见，本药剂对水的净化效果明显优于PFC和PAC。
具体实施方式：
下面结合实施例详述本发明：
实施例1：
取原料：
称取盐酸33kg，注入到500升的水中；取二氧化硅质量分数为29.2％的液态硅酸钠；其中二氧化硅的含量是23kg；将液态硅酸钠置于400升水中，得到硅酸钠水溶液，混匀后备用；取三氯化铁（FeCl 3 ）63kg。
制备步骤：
将500升水注入反应罐中，在搅拌下，将盐酸33kg倾入水中；在搅拌下将硅酸钠水溶液缓缓注入反应罐中，与盐酸反应，并随时测定罐中液体的pH值，当pH值达到5时，停止注入；继续搅拌40分钟，以便使产生的硅酸形成聚合硅酸；将61kg三氯化铁分五次放入罐中，不断搅拌，使之溶解。
放置三天使之形成聚合硅酸铁。
加微热使水分蒸发，形成固态聚合硅酸铁絮凝剂。
实施例2：
取原料：
称取盐酸30kg，注入到500升的水中；取二氧化硅质量分数为22.1％的液态硅酸钠；其中二氧化硅的含量是18kg；将液态硅酸钠置于450升水中，得到硅酸钠水溶液，混匀后备用；取三氯化铁（FeCl 3 ）58kg。
制备步骤：
将500升水注入反应罐中，在搅拌下，将浓盐酸30kg倾入水中；在搅拌下将硅酸钠水溶液缓缓注入反应罐中，与盐酸反应，并随时测定罐中液体的pH值，当pH值达到3时，停止注入；继续搅拌50分钟，以便使产生的硅酸形成聚合硅酸；将58kg三氯化铁分四次放入罐中，不断搅拌，使之溶解。
放置三天使之形成聚合硅酸铁。
加微热使水分蒸发，形成固态聚合硅酸铁絮凝剂。
实施例3：
取原料：
称取盐酸30kg，注入到500升的水中；取二氧化硅质量分数为24.2％的液态硅酸钠；其中二氧化硅的含量是20kg；将液态硅酸钠置于500升水中，得到硅酸钠水溶液，混匀后备用；取三氯化铁（FeCl 3 ）60kg。
制备步骤：
将500升水注入反应罐中，在搅拌下，将盐酸30kg倾入水中；在搅拌下将硅酸钠水溶液缓缓注入反应罐中，与盐酸反应，并随时测定罐中液体的pH值，当pH值达到4时，停止注入；继续搅拌1小时，以便使产生的硅酸形成聚合硅酸；将61kg三氯化铁分三次放入罐中，不断搅拌，使之溶解。
放置三天半使之形成聚合硅酸铁。
加微热使水分蒸发，形成固态聚合硅酸铁絮凝剂。
实施例4：
取原料：
称取盐酸31kg，注入到500升的水中；取二氧化硅质量分数为25.7％的液态硅酸钠；其中二氧化硅的含量是20kg；将液态硅酸钠置于500升水中，得到硅酸钠水溶液，混匀后备用；取三氯化铁（FeCl 3 ）61kg。
制备步骤：
将500升水注入反应罐中，在搅拌下，将盐酸31kg倾入水中；在搅拌下将硅酸钠水溶液缓缓注入反应罐中，与盐酸反应，并随时测定罐中液体的pH值，当pH值达到4时，停止注入；继续搅拌42分钟，以便使产生的硅酸形成聚合硅酸；将61kg三氯化铁分三次放入罐中，不断搅拌，使之溶解。
放置三天使形成聚合硅酸铁。
加微热使水分蒸发，形成固态聚合硅酸铁絮凝剂。
实施例5：
取原料：
称取盐酸31kg，注入到480升的水中；取二氧化硅质量分数为25.7％的液态硅酸钠；其中二氧化硅的含量是21kg；将液态硅酸钠置于460升水中，得到硅酸钠水溶液，混匀后备用；取三氯化铁（FeCl 3 ）62kg。
制备步骤：
将480升水注入反应罐中，在搅拌下，将盐酸31kg倾入水中；在搅拌下将硅酸钠水溶液缓缓注入反应罐中，与盐酸反应，并随时测定罐中液体的pH值，当pH值达到1时，停止注入；继续搅拌50分钟，以便使产生的硅酸形成聚合硅酸；将62kg三氯化铁分三次放入罐中，不断搅拌，使之溶解。
放置三天使之形成聚合硅酸铁。
加微热使水分蒸发，形成固态聚合硅酸铁絮凝剂。
实施例6：
取原料：
称取盐酸32kg，注入到480升的水中；取二氧化硅质量分数为28％的液态硅酸钠；其中二氧化硅的含量是22kg；将液态硅酸钠置于450升水中，得到硅酸钠水溶液，混匀后备用；取三氯化铁（FeCl 3 ）62kg。
制备步骤：
将480升水注入反应罐中，在搅拌下，将盐酸32kg倾入水中；在搅拌下将硅酸钠水溶液缓缓注入反应罐中，与盐酸反应，并随时测定罐中液体的pH值，当pH值达到2时，停止注入；继续搅拌1小时，以便使产生的硅酸形成聚合硅酸；将62kg三氯化铁分三次放入罐中，不断搅拌，使之溶解。
放置三天使形成聚合硅酸铁。
加微热使水分蒸发，形成固态聚合硅酸铁絮凝剂。

Claims (10)

1. 一种固态聚合硅酸氯化铁絮凝剂的制备方法，按如下步骤进行：a、选取浓盐酸注入到水中配制成稀盐酸，盐酸与水的质量比是1：15～18；
b、取含有二氧化硅质量分数为22.1%～29.%的液态硅酸钠置于水中，二氧化硅与水两者的质量比是1：22～28，得到硅酸钠水溶液；
c、将稀盐酸加入反应罐中，在搅拌的状态下将硅酸钠水溶液缓缓注入反应罐中，与盐酸反应，并随时测定罐中液体的pH值，当pH值达到1～5时，停止注入；继续搅拌，以便使产生的硅酸形成聚合硅酸；
d、将三氯化铁分次放入罐中，不断搅拌，使之溶解；
    e、放置72小时以上使之形成聚合硅酸铁；
f、加微热使水分蒸发，得到固态聚合硅酸铁絮凝剂。
2. 根据权利要求1所述的固态聚合硅酸氯化铁絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述步骤a中选取盐酸30kg～33kg，注入到400L～500L的水中配制成稀盐酸。
3.根据权利要求1所述的固态聚合硅酸氯化铁絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述步骤b中选取二氧化硅18kg～25 kg，注入到400L～500L的水中配制成硅酸钠水溶液。
4.根据权利要求1所述的固态聚合硅酸氯化铁絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述步骤d中加入58～63kg的三氯化铁。
5.根据权利要求1所述的固态聚合硅酸氯化铁絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述步骤d中三氯化铁分3至5次放入罐中。
6.根据权利要求1所述的固态聚合硅酸氯化铁絮凝剂的制备方法，其特征在于：所述步骤c中继续搅拌时间是40分钟至1小时。
7.根据权利要求1所述的固态聚合硅酸氯化铁絮凝剂的制备方法，其特征在于：称取盐酸33kg，注入到500升的水中；取二氧化硅质量分数为29.2％的液态硅酸钠；其中二氧化硅的含量是23kg；将液态硅酸钠置于400升水中，得到硅酸钠水溶液，混匀后备用；取三氯化铁（FeCl3）63kg；将500升水注入反应罐中，在搅拌下，将盐酸33kg倾入水中；在搅拌下将硅酸钠水溶液缓缓注入反应罐中，与盐酸反应，并随时测定罐中液体的pH值，当pH值达到5时，停止注入；继续搅拌40分钟，以便使产生的硅酸形成聚合硅酸；将61kg三氯化铁分五次放入罐中，不断搅拌，使之溶解；放置三天使形成聚合硅酸铁；加微热使水分蒸发，形成固态聚合硅酸铁絮凝剂。
8.根据权利要求1所述的固态聚合硅酸氯化铁絮凝剂的制备方法，其特征在于：称取盐酸30kg，注入到500升的水中；取二氧化硅质量分数为24.2％的液态硅酸钠；其中二氧化硅的含量是20kg；将液态硅酸钠置于500升水中，得到硅酸钠水溶液，混匀后备用；取三氯化铁（FeCl3）60kg；将500升水注入反应罐中，在搅拌下，将盐酸30kg倾入水中；在搅拌下将硅酸钠水溶液缓缓注入反应罐中，与盐酸反应，并随时测定罐中液体的pH值，当pH值达到4时，停止注入；继续搅拌1小时，以便使产生的硅酸形成聚合硅酸；将61kg三氯化铁分三次放入罐中，不断搅拌，使之溶解；放置三天半使之形成聚合硅酸铁；加微热使水分蒸发，形成固态聚合硅酸铁絮凝剂。
9.根据权利要求1所述的固态聚合硅酸氯化铁絮凝剂的制备方法，其特征在于：称取盐酸31kg，注入到480升的水中；取二氧化硅质量分数为25.7％的液态硅酸钠；其中二氧化硅的含量是21kg；将液态硅酸钠置于460升水中，得到硅酸钠水溶液，混匀后备用；取三氯化铁（FeCl3）62kg；将480升水注入反应罐中，在搅拌下，将盐酸31kg倾入水中；在搅拌下将硅酸钠水溶液缓缓注入反应罐中，与盐酸反应，并随时测定罐中液体的pH值，当pH值达到1时，停止注入；继续搅拌50分钟，以便使产生的硅酸形成聚合硅酸；将62kg三氯化铁分三次放入罐中，不断搅拌，使之溶解；放置三天使之形成聚合硅酸铁；加微热使水分蒸发，形成固态聚合硅酸铁絮凝剂。
10.根据权利要求1所述的固态聚合硅酸氯化铁絮凝剂的制备方法，其特征在于：称取盐酸32kg，注入到480升的水中；取二氧化硅质量分数为28％的液态硅酸钠；其中二氧化硅的含量是22kg；将液态硅酸钠置于450升水中，得到硅酸钠水溶液，混匀后备用；取三氯化铁（FeCl3）62kg；将480升水注入反应罐中，在搅拌下，将盐酸32kg倾入水中；在搅拌下将硅酸钠水溶液缓缓注入反应罐中，与盐酸反应，并随时测定罐中液体的pH值，当pH值达到2时，停止注入；继续搅拌1小时，以便使产生的硅酸形成聚合硅酸；将62kg三氯化铁分三次放入罐中，不断搅拌，使之溶解；放置三天使形成聚合硅酸铁；加微热使水分蒸发，形成固态聚合硅酸铁絮凝剂。
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