CN103043761A

CN103043761A - 一种用于除藻的混凝剂及其制备方法

Info

Publication number: CN103043761A
Application number: CN2012105706337A
Authority: CN
Inventors: 王利平; 章滢; 冯胜; 许霞
Original assignee: Changzhou University
Current assignee: Changzhou University
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2013-04-17

Abstract

本发明公开一种环境保护领域中用于除藻的混凝剂及其制备方法，组份的重量百分比为：凹土10％～40％，水玻璃20％～50％，FeCl₃10％～30％，ZnCl₂10％～30％，稀盐酸10％～20％。首先对凹土进行热改性；然后在搅拌条件下将水玻璃全部加入到稀盐酸溶液中，控制反应液的pH为4～6，停止搅拌后静置聚合，制得聚硅酸溶液，再在搅拌条件下将Fe/Zn摩尔比为1/2～2/1的FeCl₃、ZnCl₂加入到聚硅酸溶液中，制得聚硅铁锌；最后将改性的凹土和制备的聚硅铁锌复合，制得凹凸棒石粘土-聚硅铁锌复合药剂，该混凝剂对于藻细胞有良好的去除效果。

Description

一种用于除藻的混凝剂及其制备方法

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新型无机复合混凝剂。

背景技术

混凝是水处理过程中最普遍、最重要的前置单元操作工艺。近年来水体富营养化导致的“水华”日益频繁，接触含藻毒素水体对人体危害极大，轻者会引起急性肠胃炎，重者危害生命。水体富营养化主要的表现形式是藻类的迅速繁殖，导致水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡。藻类一般带负电，具有较高的稳定性，难于实现混凝，同时藻类密度小，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，这便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、处理效果不佳等问题。

凹凸棒石粘土是一种富含水镁铝的硅酸盐粘土矿物，由于其具有吸附性好、比表面积大等优点已经被逐渐应用于水处理领域。

公开号为CN101712498A，名称是“一种用于水源地取水的超声除藻方法”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，易产生二次污染，对用水安全有影响。

公开号为CN101244953，名称为“铜络合物除藻剂的制备方法”的专利文献公开了一种以铜的络合物作为除藻剂的方法，其缺陷是，水中会残留有铜盐，而铜盐对人体会造成伤害，会影响用水安全

公开号为CN102241452A，名称为“一种除藻方法”的专利文献公开了一种利用光照除藻的方法，其缺陷是该除藻方法对pH范围要求苛刻，更适合于实验室中的研究，而在实际工程应用中对水体pH进行调节是困难的，且影响到水体水质特性，另外，单独利用光照除藻，除藻周期长。

发明内容

本发明为克服上述现有技术的不足，提出一种制备原料低廉、工艺简单、安全高效的用于除藻的凹凸棒石粘土-聚硅铁锌复合药剂。

本发明的另一目的是提出上述用于除藻的混凝剂的制备方法。

本发明用于除藻的混凝剂，即凹凸棒石粘土-聚硅铁锌复合药剂，其原料组份是凹凸棒石粘土（简称凹土）、水玻璃，FeCl₃，ZnCl₂，稀盐酸。各组份占总重量百分比为：凹土10％～40％，水玻璃20％～50％，FeCl₃10％～30％，ZnCl₂10％～30％，稀盐酸10％～20％。

本发明用于除藻的混凝剂的制备方法是：

(1)凹凸棒石粘土的热改性：在200℃～600℃的温度下将凹土烘焙1h，用200目筛过筛，干燥备用；

(2)制备聚硅酸溶液：在搅拌条件下，将水玻璃加入到稀盐酸溶液中，控制反应液的pH为4～6，停止搅拌后静置聚合，控制聚合温度在30℃～50℃范围，制得聚硅酸溶液；

(3)制备聚硅酸铁锌溶液：在搅拌条件下将Fe/Zn摩尔比为1/2～2/1的FeCl₃、ZnCl₂加入到聚硅酸溶液中，控制反应的温度为20℃～35℃、反应时间为50min～70min，制得聚硅铁锌；

(4)制备凹凸棒石粘土-聚硅铁锌复合药剂：将改性的凹土和制备的聚硅铁锌在30℃～50℃的温度，4～6的pH，300r/min～600r/min的搅拌强度下复合，制得凹凸棒石粘土-聚硅铁锌复合药剂。

本发明采用了来源广泛的工业级产品或副产品凹凸棒石粘土、水玻璃，FeCl₃，ZnCl₂，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，且制备过程中不产生废气，对环境无危害。将凹凸棒石粘土-聚硅铁锌投入含藻水中，通过搅拌作用加强凹凸棒石粘土-聚硅铁锌溶液与水体中藻细胞的吸附、电中和、吸附架桥和网捕卷扫作用的结合过程，然后通过混凝沉淀分离出含藻细胞的沉淀物，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

本发明用于除藻的混凝剂的原料是凹凸棒石粘土、水玻璃，FeCl₃，ZnCl₂，稀盐酸，由这五者组成，且各组份占总重量百分比为：凹土10％～40％，水玻璃20％～50％，FeCl₃10％～30％，ZnCl₂10％～30％，稀盐酸10％～20％。

制备上述混凝剂时，组份配方如上述，首先对凹凸棒石粘土进行热改性，在200℃～600℃的温度下将凹土烘焙1h，用200目筛过筛，干燥备用；然后制备聚硅铁锌：先在搅拌条件下将水玻璃全部加入到稀盐酸溶液中，控制反应液的pH为4～6，停止搅拌后静置聚合，控制聚合温度在30℃～50℃，制得聚硅酸溶液，再在搅拌条件下将Fe/Zn摩尔比为1/2～2/1的FeCl₃、ZnCl₂加入到聚硅酸溶液中，控制反应的温度为20℃～35℃、反应时间为50min～70min，制得聚硅铁锌；最后将改性的凹土和制备的聚硅铁锌在30℃～50℃的温度，4～6的pH，300r/min～600r/min的搅拌强度下复合，制得凹凸棒石粘土-聚硅铁锌复合药剂

凹凸棒石粘土-聚硅铁锌溶液同时具有吸附、电中和及吸附架桥综合作用，克服了现有聚硅酸作助凝剂存在二次投加的缺点，采用凹凸棒石粘土-聚硅铁锌溶液作为混凝剂时，通过混凝搅拌沉淀的方法可与藻细胞发生吸附、电中和、吸附架桥和粘附卷扫沉淀的综合作用，形成的絮体大且密实，可快速有效地去除藻细胞，实现水体净化。

以下提供5个实施例以进一步阐述本发明：

实施例1

各组分的质量比：

凹土（％）	水玻璃（％）	FeCl₃（％）	ZnCl₂（％）	稀盐酸（％）
					10	36	10	24	20

用于除藻的复合药剂制备条件：

首先在200℃的温度下将凹土烘焙1h，用200目筛过筛，干燥备用；然后制备聚硅铁锌：先在搅拌条件下将SiO₂浓度为0.2mol/L的水玻璃全部加入到稀盐酸溶液中，控制反应液的pH为4.5，停止搅拌后静置聚合，控制聚合温度在30℃，制得聚硅酸溶液，再在搅拌条件下将Fe/Zn摩尔比为1/2的FeCl₃、ZnCl₂加入到聚硅酸溶液中，控制反应温度为20℃、反应时间为50min，制得聚硅铁锌；最后将改性的凹土和制备的聚硅铁锌在pH为4.5，搅拌速度为300r/min的条件下复合，制得凹凸棒石粘土-聚硅铁锌复合药剂，将复合药剂投入到含藻水中，产生的絮体粗大密实，体积较大，沉降速度快，对叶绿素a的去除率达到了85.6％。

实施例2

各组分的质量比：

凹土（％）	水玻璃（％）	FeCl₃（％）	ZnCl₂（％）	稀盐酸（％）
					15	20	25	30	10

用于除藻的复合药剂制备条件：

首先在200℃的温度下将凹土烘焙1h，用200目筛过筛，干燥备用；然后制备聚硅铁锌：先在搅拌条件下将SiO₂浓度为0.3mol/L的水玻璃全部加入到稀盐酸溶液中，控制反应液的pH为4.0，停止搅拌后静置聚合，控制聚合温度在40℃，制得聚硅酸溶液，再在搅拌条件下将Fe/Zn摩尔比为1的FeCl₃、ZnCl₂加入到聚硅酸溶液中，控制反应温度为20℃、反应时间为50min，制得聚硅铁锌；最后将改性的凹土和制备的聚硅铁锌在pH为4.5，搅拌速度为400r/min条件下复合，制得凹凸棒石粘土-聚硅铁锌复合药剂，将复合药剂投入到含藻水中，产生的絮体粗大密实，体积较大，沉降速度快，对叶绿素a的去除率达到了88.3％。

实施例3

各组分的质量比：

凹土（％）	水玻璃（％）	FeCl₃（％）	ZnCl₂（％）	稀盐酸（％）
					12	35	30	23	10

用于除藻的复合药剂制备条件：

首先在400℃的温度下将凹土烘焙1h，用200目筛过筛，干燥备用；然后制备聚硅铁锌：先在搅拌条件下将SiO₂浓度为0.4mol/L的水玻璃全部加入到稀盐酸溶液中，控制反应液的pH为4.0，停止搅拌后静置聚合，控制聚合温度在40℃，制得聚硅酸溶液，再在搅拌条件下将Fe/Zn摩尔比为3/2的FeCl₃、ZnCl₂加入到聚硅酸溶液中，控制反应温度为25℃，反应时间为60min，制得聚硅铁锌；最后将改性的凹土和制备的聚硅铁锌在pH为5，搅拌速度为400r/min的条件下复合，制得凹凸棒石粘土-聚硅铁锌复合药剂，将复合药剂投入到含藻水中，产生的絮体粗大密实，体积较大，沉降速度快，对叶绿素a的去除率达到了86.78％。

实施例4

各组分的质量比：

凹土（％）	水玻璃（％）	FeCl₃（％）	ZnCl₂（％）	稀盐酸（％）
					13	50	17	10	10

用于除藻的复合药剂制备条件：

首先在500℃的温度下将凹土烘焙1h，用200目筛过筛，干燥备用；然后制备聚硅铁锌：先在搅拌条件下将SiO₂浓度为0.3mol/L的水玻璃全部加入到稀盐酸溶液中，控制反应液的pH为5.5，停止搅拌后静置聚合，控制聚合温度在30℃，制得聚硅酸溶液，再在搅拌条件下将Fe/Zn摩尔比为2/1的FeCl₃、ZnCl₂加入到聚硅酸溶液中，控制反应温度为25℃，反应时间为60min，制得聚硅铁锌；最后将改性的凹土和制备的聚硅铁锌在pH为5，搅拌速度为500r/min的条件下复合，制得凹凸棒石粘土-聚硅铁锌复合药剂，将复合药剂投入到含藻水中，产生的絮体粗大密实，体积较大，沉降速度快，对叶绿素a的去除率达到了90.36％。

实施例5

各组分的质量比：

凹土（％）	水玻璃（％）	FeCl₃（％）	ZnCl₂（％）	稀盐酸（％）
					40	23	17	10	10

用于除藻的复合药剂制备条件：

首先在400℃的温度下将凹土烘焙1h，用200目筛过筛，干燥备用；然后制备聚硅铁锌：先在搅拌条件下将SiO₂浓度为0.4mol/L的水玻璃全部加入到稀盐酸溶液中，控制反应液的pH为6，停止搅拌后静置聚合，控制聚合温度在40℃，制得聚硅酸溶液，再在搅拌条件下将Fe/Zn摩尔比为2/1的FeCl₃、ZnCl₂加入到聚硅酸溶液中，控制反应温度为25℃，反应时间为60min，制得聚硅铁锌；最后将改性的凹土和制备的聚硅铁锌在pH为5.5，搅拌速度为300r/min的条件下复合，制得凹凸棒石粘土-聚硅铁锌复合药剂，将复合药剂投入到含藻水中，产生的絮体粗大密实，体积较大，沉降速度快，对叶绿素a的去除率达到了93.12％。

Claims

1.一种用于除藻的混凝剂，其特征是：原料组份是凹土、水玻璃，FeCl₃，ZnCl₂，稀盐酸，各组份占总重量百分比为：凹土10％～40％，水玻璃20％～50％，FeCl₃10％～30％，ZnCl₂10％～30％，稀盐酸10％～20％。

2.一种用于除藻的混凝剂的制备方法，其特征是依次采用如下步骤：

(1) 凹土的热改性：在200℃～600℃的温度下将凹土烘焙1h，用200目筛过筛，干燥备用；

(2)制备聚硅酸溶液：在搅拌条件下，将水玻璃加入到稀盐酸溶液中，控制反应液的pH为4～6，停止搅拌后静置聚合，控制聚合温度在30℃～50℃，制得聚硅酸溶液；

(3)制备聚硅酸铁锌溶液：在搅拌条件下将Fe/Zn摩尔比为1/2～2/1的FeCl₃、ZnCl₂加入到聚硅酸溶液中，控制反应的温度为20℃～35℃、反应时间为50 min～70 min，制得聚硅铁锌；

(4)制备凹凸棒石粘土-聚硅铁锌复合药剂：将改性的凹土和制备的聚硅铁锌在30℃～50℃的温度，4～6的pH，300r/min～600r/min的搅拌强度下复合，制得产品。