CN103964555A

CN103964555A - 一种复合型水处理絮凝剂及其制备方法

Info

Publication number: CN103964555A
Application number: CN201410158616.1A
Authority: CN
Inventors: 黄振宝
Original assignee: Qingdao Shizhili Chinese Herbal Medicine Institute
Current assignee: Qingdao Shizhili Chinese Herbal Medicine Institute
Priority date: 2014-04-19
Filing date: 2014-04-19
Publication date: 2014-08-06

Abstract

本发明公开了一种复合型水处理絮凝剂的制备及应用，属于废水处理领域。该絮凝剂由七水硫酸亚铁、硅酸钠、锌盐、镁盐、双氧水、浓硫酸、蒸馏水经活化、氧化、混合、熟化等步骤制备得到。本发明所述絮凝剂的制备工艺简单，成本低廉，产品使用方便，稳定性好，可用于污水的絮凝处理，对污水降低COD、除磷、脱色方面有良好的效果。

Description

一种复合型水处理絮凝剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种絮凝剂的制备及应用，尤其涉及一种复合型水处理絮凝剂的制备与应用，属于废水处理领域。

背景技术

絮凝剂在污水处理中具有很重要的作用，无机高分子絮凝剂是无机絮凝剂的主流产品和主要研究方向，它是在传统的铝盐铁盐絮凝剂基础上发展起来的一类新型水处理药剂，主要包括以下系列：聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合氯化铁(PFC)以及聚合硫酸铁(PFS)等。

铝系絮凝剂处理污水后，铝经水循环进入饮用水后引发多种疾病，威胁人类健康；而铁系絮凝剂使用后对环境及人类健康危害小，而且铁盐来源广泛，钛白生产过程中产生的副产品硫酸亚铁为其制备提供了廉价的原材料，因此铁系絮凝剂有取代铝系絮凝剂的发展趋势。

聚硅硫酸铁是在活性硅酸、聚铁的基础上发展起来的一种较为新型的水处理剂,它是将金属铁离子引入到活性硅酸而制得的复合型絮凝剂，聚合硅酸可以加强铁聚物的黏结聚集能力,而适量的铁离子则可延长聚硅酸的胶凝时间，两者结合使絮凝剂的絮凝效果得以增强，但是聚硅铁絮凝剂也存在长期存放不稳定、除磷效果不尽理想等缺点，因此如何提高聚硅硫酸铁絮凝剂的稳定性以、除磷脱氮效果，成为涵待解决的问题。

CN101077806B、CN102259963A、CN1162345C中介绍的絮凝剂制备均采用铝盐为主要原料，由于铝的生物毒性，该类型的絮凝剂已难以适应现代环保型药剂的要求；CN102372309A中介绍了一种由硅酸钠、浓硫酸、硫酸亚铁、氯化钠、碳酸镁、双氧水制备的净水剂，其双氧水所占份数太高而导致生产成本过高；CN101306867B中介绍了一种由生物酶、微生物、植物提取液等制备的净水剂，由于酶制剂价格昂贵，且对废水处理具有生物选择性，从而使得产品生产成本高，普通适用性差。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种复合型水处理絮凝剂制备方法及其应用。该絮凝剂具有优良的凝聚性能，絮体沉降速度快，有较强除磷、除悬浮物及去除COD的能力，且产品为液体，使用方便，无有毒有害离子，不会对环境造成二次污染，稳定性好，成本低廉，可用于市政污水的除磷净化，也可用于化工废水的絮凝处理。

本发明中所述指标的测定方法如下：全铁质量分数：采用重铬酸钾滴定法(GB14591-2006)测定；还原性物质(以Fe²⁺计)质量分数：采用高锰酸钾滴定法(GB14591-2006)测定；盐基度：采用氢氧化钠滴定法(GB14591-2006)测定；COD-化学需氧量：采用重铬酸盐法(GB11914-89)测定；SS-悬浮物：采用重量法(GB11901-89)测定；TP-总磷：采用钼酸铵分光光度法(GB11893-89)测定；NH3-N-氨氮：采用钠氏试剂分光光度法(HJ535-2009)测定；pH值：采用玻璃电极法(GB6920-86)测定；

本发明的目的在于公开以下三方面内容：

一、一种复合型水处理絮凝剂

本发明复合型水处理絮凝剂由下列重量份的成分制备而成：

硫酸亚铁500～650份，优选550～600份；硅酸钠50～100份，优选70～80份；浓硫酸30～50份，优选40～45份；锌盐10～30份，优选15～20份；镁盐10～20份，优选12～15份；双氧水5～20份，优选10～15份，蒸馏水300～600份，优选400～500份。

本发明复合型水处理絮凝剂性状及质量指标如表一所示：

表一：复合型水处理絮凝剂的质量指标

项目	指标
		产品性状	红棕色粘稠液体
密度(20℃)，g/cm³	1.45～1.55
		全铁的质量分数，％	11～15％
还原性物质(以Fe²⁺计)的质量分数，％	0.05～0.15％
		盐基度，％	10～15％
不溶物质的质量分数，％	0.1～0.3
		pH值(1％水溶液)	2～3

[0015] 二、一种复合型水处理絮凝剂的制备方法。

本发明一中所述的复合型水处理絮凝剂由以下方法制备得到。

该制备方法以廉价易得的硅酸钠为主要原料制备出聚合硅酸；以钛白生产副产品硫酸亚铁为主要原料制备出聚合硫酸铁；将聚合硅酸与聚合硫酸铁混合，添加锌盐、镁盐，经过活化、氧化、混合、熟化等步骤制备复合型水处理絮凝剂，具体步骤如下：

1)活化：称取一定量的硅酸钠，加入2～5倍份硅酸钠量的蒸馏水，控制反应温度20～30℃，开启搅拌，加入浓硫酸至pH值达到2.0～2.5，活化2～3h得半成品A；

2)氧化：称取一定量的硫酸亚铁，加入0.3～0.5倍份硫酸亚铁量的蒸馏水，配置成硫酸亚铁溶液，开启搅拌，加入浓硫酸至pH值达到2.5～3.0，慢慢滴加双氧水至红棕色，得半成品B；

3)混合：向半成品A中依次加入半成品B、锌盐、镁盐，控制反应温度35～40℃左右，开启搅拌，用浓硫酸调节pH值至1～1.5左右，搅拌均匀得半成品C；

4)熟化：将半成品C在50℃～55℃条件下连续搅拌1.5～2h后静置陈化1～1.5h，即得到复合型水处理絮凝剂。

上述步骤中所述锌盐为硫酸锌、乙酸锌、硝酸锌中的一种或多种；所述镁盐为硫酸镁、氯化镁的一种或多种。

三、一种复合型水处理絮凝剂的应用

本发明二中所述的复合型水处理絮凝剂可用于市政污水以及化工废水的絮凝处理。本发明实施例4～6中，分别使用本发明制备的复合型水处理絮凝剂对某市政污水、化工制药废水、印染废水进行絮凝实验，实验证明，本发明制备的复合型水处理絮凝剂处理上述污水时，产生的絮体大且更易沉降，药剂投加量少，对废水的COD、SS、氨氮、总磷、色度去除效果佳。

四、本发明所述的复合型水处理絮凝剂及其制备方法，对现有技术做出的贡献：

1)将聚合硅酸和聚合硫酸铁结合，增长了分子链，加强了铁聚物的黏结聚集能力，延长了聚硅酸的胶凝时间，从而增强了吸附架桥及网捕卷扫能力；

2)反应物中加入锌盐，提高了产品的稳定性，增强了除磷、除悬浮物效果；

3)反应物中加入镁盐，提高了产品的脱氮作用；

4)产品制备工艺简单，反应条件温和且常温下为液体，使用方便，操作简单，适合工业化生产及应用；

5)产品絮凝性能优良，适应范围广，可用于市政污水以及化工废水的絮凝处理；

6)所用的各种原辅材料中，硫酸亚铁为钛白生产副产品，可实现变废为宝，硅酸钠来源广泛，价格低廉，锌、镁离子的加入,不会对环境造成二次污染。

附图说明

图1是使用本发明方法制备复合型水处理絮凝剂的流程示意图。

具体实施方式

以下将通过具体实施例进一步说明本发明，但本领域技术人员应该理解，本发明具体实施例并不以任何方式限制本发明。在本发明基础上任何等同替换均落入本发明的保护范围之内。

实施例1：

向1号反应罐中加入18千克蒸馏水，开启搅拌，控制反应温度25℃左右，称取6.5千克硅酸钠加入到1号反应罐中，加入2.2千克浓硫酸，反应2小时，使硅酸有一定的聚合度，得到半成品A；项2号反应罐中加入16千克蒸馏水，开启搅拌，称取50千克硫酸亚铁加入到2号反应罐中，加入1.1千克浓硫酸，缓慢滴加双氧水1.2千克至红黄棕色，使亚铁离子完全氧化成铁离子，得到半成品B；向1号反应罐中加入半成品B，开启搅拌，控制反应温度40℃左右，依次加入0.5千克硫酸锌、0.5千克乙酸锌、0.5千克硝酸锌0.5千克硫酸镁、0.5千克氯化镁、1.4千克浓硫酸，得到半成品C；将1号反应罐罐温升高至50℃左右，连续搅拌2小时后停止搅拌，放置陈化1小时，即得到复合型水处理絮凝剂。

实施例2：

向1号反应罐中加入35千克蒸馏水，开启搅拌，控制反应温度25℃左右，称取8.0千克硅酸钠加入到1号反应罐中，加入2.0千克浓硫酸，反应2小时，使硅酸有一定的聚合度，得到半成品A；项2号反应罐中加入20千克蒸馏水，开启搅拌，称取60千克硫酸亚铁加入到2号反应罐中，加入2.0千克浓硫酸，缓慢滴加双氧水1.8千克至红黄棕色，使亚铁离子完全氧化成铁离子，得到半成品B；向1号反应罐中加入半成品B，开启搅拌，控制反应温度40℃左右，依次加入0.7千克硫酸锌、1.0千克乙酸锌、1.8千克硫酸镁、1.0千克浓硫酸，得到半成品C；将1号反应罐罐温升高至50℃左右，连续搅拌2小时后停止搅拌，放置陈化1小时，即得到复合型水处理絮凝剂。

实施例3：

向1号反应罐中加入26千克蒸馏水，开启搅拌，控制反应温度25℃左右，称取7.2千克硅酸钠加入到1号反应罐中，加入2.8千克浓硫酸，反应2小时，使硅酸有一定的聚合度，得到半成品A；项2号反应罐中加入22千克蒸馏水，开启搅拌，称取53千克硫酸亚铁加入到2号反应罐中，加入1.5千克浓硫酸，缓慢滴加双氧水1.3千克至红黄棕色，使亚铁离子完全氧化成铁离子，得到半成品B；向1号反应罐中加入半成品B，开启搅拌，控制反应温度40℃左右，依次加入0.7千克硫酸锌、0.8千克硝酸锌、1.3千克氯化镁、1.2千克浓硫酸，得到半成品C；将1号反应罐罐温升高至50℃左右，连续搅拌2小时后停止搅拌，放置陈化1小时，即得到复合型水处理絮凝剂。

实施例4：

取山东某城市污水处理厂市政污水1000mL于烧杯中，加入50μL本发明制备的复合型水处理絮凝剂，快速搅拌1分钟，慢速搅拌5分钟，静置沉降10分钟，取上清液测定各项水质指标，同时测定原水水质，结果如表二所示：

表二：对市政污水的处理效果试验

指标

COD

SS

NH₃-N

TP

[0044]

处理前(mg/l)	382	155	37	63
					处理后(mg/l)	42	9.3	3.2	0.7
去除率(％)	89	94	91	89

实施例5：

取山东某制药厂化工制药废水1000mL于烧杯中，加入800μL本发明制备的复合型水处理絮凝剂，快速搅拌1分钟，慢速搅拌5分钟，静置沉降10分钟，取上清液测定各项水质指标，同时测定原水水质，结果如表三所示：

表三：对化工制药废水的处理效果试验

指标	COD	SS	色度
				处理前(mg/l)	2032	184	850
处理后(mg/l)	360	19	150
				去除率(％)	82	90	82

实施例6：

取山东某印染厂印染废水1000mL于烧杯中，加入800μL本发明制备的复合型水处理絮凝剂，快速搅拌1分钟，慢速搅拌5分钟，静置沉降10分钟，取上清液测定各项水质指标，同时测定原水水质，结果如表四所示：

表四：对印染废水的处理效果试验

指标	COD	SS	色度
				处理前(mg/l)	1850	360	2000
处理后(mg/l)	204	24	350
				去除率(％)	89	93	83

Claims

1.一种复合型水处理絮凝剂，其特征在于它由下列重量份的成分组成：

硫酸亚铁500～650份，硅酸钠50～100份，浓硫酸30～50份，锌盐10～30份，镁盐10～20份，双氧水5～20份，蒸馏水300～600份。

2.如权利要求1所述的复合型水处理絮凝剂，其特征在于它由下列重量份的成分组成：硫酸亚铁550～600份，硅酸钠70～80份，浓硫酸40～45份，锌盐15～20份，镁盐12～15份，双氧水10～15份，蒸馏水400～500份。

3.如权利要求1或2所述的复合型水处理絮凝剂，其特征在于所述锌盐为硫酸锌、乙酸锌、硝酸锌中的一种或多种。

4.如权利要求1或2所述的复合型水处理絮凝剂，其特征在于所述镁盐为硫酸镁、氯化镁的一种或多种。

5.如权利要求1-4任一所述的复合型水处理絮凝剂，其特征在于其制备方法包括以下步骤：

1）活化：称取一定量的硅酸钠，加入2～5倍份硅酸钠量的蒸馏水，控制反应温度20～30℃，开启搅拌，加入浓硫酸调pH值至2.0～2.5，活化2～3h得半成品A；

2）氧化：称取一定量的硫酸亚铁，加入0.3～0.5倍份硫酸亚铁的蒸馏水，蒸馏水，配置成硫酸亚铁溶液，开启搅拌，加入浓硫酸调pH值至2.5～3.0，慢慢滴加双氧水至红棕色，得半成品B；

3）混合：向半成品A中依次加入半成品B、锌盐、镁盐，控制反应温度35～40℃，开启搅拌，用浓硫酸调节pH值至1.0～1.5，搅拌均匀得半成品C；

4）熟化：将半成品C在50℃～55℃条件下连续搅拌1.5～2h后静置陈化1～1.5h，即得到复合型水处理絮凝剂。

6.如权利要求5所述的复合型水处理絮凝剂，其特征在于其质量指标为：

密度（20℃）为1.45～1.55g/cm3,全铁的质量分数为11～15%，还原性物质（以Fe2+计）的质量分数为0.05～0.15%，盐基度为8～15%，不溶物质的质量分数为0.1～0.3%，pH值（1%水溶液）为2～3。

7.如权利要求5所述的复合型水处理絮凝剂，其特征在于其外观性状为红棕色粘稠液体。

8.如权利要求1-7任一所述的复合型水处理絮凝剂，其特征在于用于市政污水或化工废水的絮凝处理中的用途。