CN102838197A - 新型复合絮凝剂聚硅酸硫酸亚铁铝的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种新型复合絮凝剂聚硅酸硫酸亚铁铝的制备方法，所用原料组分的重量份配比为钛白副产物硫酸亚铁40-70份，硫酸铝10-40份，硅化合物10-90份，水10-40份，硫酸10-80份；按所用原料组分的重量份配比量，先在常温和搅拌下依次将水、硅化合物和硫酸投加到反应容器中，混合均匀，再加热升温至30-50℃继续搅拌混合30-50min，然后在搅拌下依次加入硫酸铝和硫酸亚铁，混合均匀，并维持30-50℃温度匀速搅拌2-3h，最后静置冷却至常温，获得聚硅酸硫酸亚铁铝复合絮凝剂产品。与现有技术相比，生产工艺简单，生产成本低，很好地解决钛白废副产物的处理问题；制得的聚硅酸硫酸亚铁铝复合絮凝剂产品，用于废水处理时絮凝、脱色，除臭和COD去除率效果优良；而且产品稳定性好，适应范围广。

Description

新型复合絮凝剂聚硅酸硫酸亚铁铝的制备方法

技术领域

本发明属于水处理用复合絮凝剂，具体涉及一种无机高分子絮凝剂聚硅酸硫酸亚铁铝的制备方法。 

背景技术

目前，世界水处理药剂正向高效、低毒、无公害、多功能复合化绿色产业方向发展，高效、环保、安全、稳定与经济适用，将是评价絮凝剂产业发展的关键指标。絮凝剂的发展，经历了由无机混凝剂到无机高分子絮凝剂和有机高分子絮凝剂的过程。无机高分子絮凝剂具有独特的优势，其制备所需原料价格低廉、易得、制备过程简单，并且应用广泛，可应用于各种废水处理和污泥处置。因而，无机高分子絮凝剂在污水处理过程中具有十分巨大的潜在应用前景。无机高分子絮凝剂由单一组份衍生成多种系列复合型无机高分子絮凝剂，最具有代表性的是聚合铝、聚合铁及其复合产品。但目前这种无机高分子絮凝剂，还存在很多问题，生产工艺较苛刻，如：需要加温、加压、加氧化剂等，产生有毒有害气体；而且产品性能不稳定，絮凝效果欠差，处理成本高，使用后水中还残留色度等。 

钛白粉（二氧化钛）是当今国内紧俏的重要化工原料之一。钛白粉除作为高档颜料广泛用于涂料行业外，还广泛用于现代工业、农业、国防等方面，其社会需求量和出口创汇额逐年上升；目前，我国有50多家家钛白生产单位，实际产量已超过150万吨。国内钛白粉厂大多采用硫酸法工艺。该工艺每生产1吨钛白粉，将副产3吨左右硫酸亚铁和7-8吨左右低浓度废硫酸，粗略估计，全国钛白粉企业每年将产生近500万吨副产品硫酸亚铁和超过1000万吨的废硫酸。由于硫酸亚铁的产量远远超过钛白粉自身的产量，同时又在市场上滞销，除少量用作净水剂、肥料和饲料添加剂外，绝大部分厂家直接把其当作废品处理或长期堆放，任其流失。废硫酸也只有少部分浓缩后回用，其他大部分直接中和后排放，中和产物如果处置不当，仍会造成二次污染。不论从经济还是环保角度看，由此带来的废酸污染和浪费是惊人的。如何经济有效处理和综合利用如此大量的钛白废副产物，已成为国内钛白工业焏待解决的主要问题。直接利用钛白副产品硫酸亚铁和废硫酸合成新型高效无机复合絮凝剂，能够很好的解决钛白废副产物的处理问题，既可降低生产成本，还可以以废治废、变废为宝、改善环境，为工业废弃物的资源化再利用、无害化处理开辟新途径，具有重大的社会经济现实意义和环保意义。 

聚硅酸铝铁絮凝剂是在聚硅酸及传统铝盐、铁盐等絮凝剂基础上发展起来的复合絮凝剂，具有电中和及吸附架桥作用，絮凝效果好，受到学术界和工业界的极大关注。2003年10月15日有一件发明名称为《新型复合絮凝剂及制备方法》的中国发明专利申请公开，公开号为CN1448343A，它的主要技术内容是：以钛白副产物硫酸亚铁、浓硫酸为主要原料，以双氧水为氧化剂，经羟基化反应后制得聚合硅酸硫酸铝铁高分子复合絮凝剂。该工艺存在如下不足之处。 

1、它在反应过程中需要缓慢添加氧化剂双氧水将Fe²⁺离子氧化为Fe³⁺，双氧水的采用存在运输、使用、贮存等安全隐患，同时还会延长产品生产周期，增加产品的制造成本。 

2、在反应过程中使用浓硫酸，限制了对其他品种或规格硫酸的使用，从而限制了原料来源，条件比较苛刻。 

因此，该技术若用于工业化，其生产操作费用较高，用于废水处理成本过高。 

发明内容

本发明的目的，在于针对现有技术存在的上述缺陷，拟提供一种新型复合絮凝剂聚硅酸硫酸亚铁铝的制备方法，使之工艺简单、生产周期短、成本低廉、产品的絮凝效果优良；并能很好地解决钛白废副产物的处理问题，实现资源化再利用。 

采取如下技术方案来实现本发明目的。 

一种新型复合絮凝剂聚硅酸硫酸亚铁铝的制备方法，所用原料包括钛白副产物硫酸亚铁和硫酸，其特征在于：所用原料还有硫酸铝和硅化合物，所用原料组分的重量份配比为钛白副产物硫酸亚铁40-70份，硫酸铝10-40份，硅化合物10-90份，水10-40份，硫酸10-80份；按所用原料组分的重量份配比量，先在常温和搅拌下依次将水、硅化合物和硫酸投加到反应容器中，混合均匀，再加热升温至30-50℃继续搅拌混合30-50min，然后在搅拌下依次加入硫酸铝和硫酸亚铁，混合均匀，并维持30-50℃温度匀速搅拌2-3 h，最后静置冷却至常温，获得Fe³⁺ 含量≤0.005%的聚硅酸硫酸亚铁铝复合絮凝剂产品。 

在上述新型复合絮凝剂聚硅酸硫酸亚铁铝的制备方法中，所说的硅化合物为硅溶胶、硅酸钠、正硅酸乙酯，任选其中一种。 

在上述新型复合絮凝剂聚硅酸硫酸亚铁铝的制备方法中，所说的硫酸为钛白废硫酸或者浓硫酸。 

本发明的新型复合絮凝剂聚硅酸硫酸亚铁铝制备方法，与现有技术相比，生产工艺清洁化程度高，不采用氧化剂，不产生附产品，对环境不产生污染；生产条件为常温、常压，大大减化了生产操作过程，设备投资少，生产成本低；它很好地解决了钛白废副产物的处理问题，实现了资源化再利用。制得的聚硅酸硫酸亚铁铝复合絮凝剂产品，由硅、铁、铝复合形成高聚合度无机高分子，用于废水处理絮凝过程产生的矾花大，絮凝、脱色，除臭和COD 去除率效果明显；而且产品稳定性好，适应范围广，使用PH 值范围广，适应于高、中、低浊度的源水、工业废水和污水处理；产品使用方便，不需任何外加助剂，不改变原用品种的水处理工艺流程，其效果明显优于现有技术同类产品。 

具体实施方式

下面列举本发明新型复合絮凝剂聚硅酸硫酸亚铁铝的制备实例，以及试制产品用于废水处理的对比实验数据，来进一步说明本发明方法。但需要指出，本发明方法绝不局限于所举实例。 

实例1 

在反应设备中依次加入水3公斤，硅溶胶1公斤，开动搅拌，加入钛白废硫酸5公斤，混合50分钟，再加入硫酸铝1.5公斤，混合1小时，最后再加入钛白副产硫酸亚铁晶体5公斤，混合1-2小时，于40-50℃再搅拌2-3小时，静置冷却至室温即得聚硅酸硫酸亚铁铝复合絮凝剂。

将实施例1制备并保存了至少2个月的产品聚硅酸硫酸亚铁铝与现有技术同类产品，用于处理国内某知名玻璃纤维生产企业所产生废水的对比实验，结果如下表： 

实例2

在反应设备中依次加入水5公斤，硅溶胶2公斤，开动搅拌，加入钛白废硫酸6公斤，混合50分钟，再加入硫酸铝2公斤，混合1小时，最后再加入钛白副产硫酸亚铁晶体7公斤，混合1-2小时，于30-50℃再搅拌2-3小时，静置冷却至室温即得聚硅酸硫酸亚铁铝复合絮凝剂。

将实施例2制备并保存了至少1个月的产品聚硅酸硫酸亚铁铝与现有技术同类产品，用于处理造纸废水的对比实验，结果如下表： 

实例3：

在反应设备中依次加入水4公斤，正硅酸乙酯8公斤，开动搅拌，加入钛白废硫酸4公斤，混合50分钟，再加入硫酸铝2公斤，混合1小时，最后再加入钛白副产硫酸亚铁晶体5公斤，混合1-2小时，于40-50℃再搅拌2-3小时，静置冷却至室温即得聚硅酸硫酸亚铁铝复合絮凝剂。

将实施例3制备并保存了至少1.5个月的产品聚硅酸硫酸亚铁铝与现有技术同类产品，用于处理生活废水的对比实验，结果如下表： 

 实例4：

在反应设备中依次加入水5公斤，硅酸钠5公斤，开动搅拌，加入浓硫酸1公斤，混合50分钟，再加入硫酸铝1.5公斤，混合1小时，最后再加入钛白副产硫酸亚铁晶体5公斤，混合1-2小时，于40-50℃再搅拌2-3小时，静置冷却至室温即得聚硅酸硫酸亚铁铝絮凝剂。

将实施例4制备并保存了至少3个月的产品聚硅酸硫酸亚铁铝与现有技术同类产品，处理国内某知名玻璃纤维生产企业所产生废水的对比实验，结果如下表： 

Claims (3)

1.一种新型复合絮凝剂聚硅酸硫酸亚铁铝的制备方法，所用原料包括钛白副产物硫酸亚铁和硫酸，其特征在于：

1) 所用原料还有硫酸铝和硅化合物，所用原料组分的重量份配比为钛白副产物硫酸亚铁40-70份，硫酸铝10-40份，硅化合物10-90份，水10-40份，硫酸10-80份；

2)按所用原料组分的重量份配比量，先在常温和搅拌下依次将水、硅化合物和硫酸投加到反应容器中，混合均匀，再加热升温至30-50℃继续搅拌混合30-50min，然后在搅拌下依次加入硫酸铝和硫酸亚铁，混合均匀，并维持30-50℃温度匀速搅拌2-3 h，最后静置冷却至常温，获得Fe³⁺ 含量≤0.005%的聚硅酸硫酸亚铁铝复合絮凝剂产品。

2.按照权利要求1所述的新型复合絮凝剂聚硅酸硫酸亚铁铝制备方法，其特征是所说的硅化合物为硅溶胶、硅酸钠、正硅酸乙酯，任选其中一种。

3.按照权利要求1或2所述的新型复合絮凝剂聚硅酸硫酸亚铁铝制备方法，其特征是所说的硫酸为钛白废硫酸或者浓硫酸。