CN104118925B - 一种复合型无机凝聚剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种复合型高效无机凝聚剂,所用原料包括聚合氯化铝铁、NaOH、聚硅酸、泥炭,本发明聚凝剂的制备方法为:将FeCl3·6H2O、AlCl3·6H2O、NaOH分别配制成一定浓度的水溶液,将FeCl3·6H2O和AlCl3·6H2O水溶液混合后,滴加NaOH水溶液进行碱化处理得聚合氯化铁铝溶液,再将该溶液与聚硅酸混合并熟化,最后再加入一定量的泥灰得复合型高效无机凝聚剂。本发明凝聚剂兼有铝盐和铁盐凝聚剂的特点,具有较强的电中和能力,聚硅酸增加共聚物分子量,有很好的吸附架桥能力,生产的凝聚剂同时具备电中和和架桥的能力,能有效用于水处理,且原料廉价、来源广泛。
Description
技术领域
本发明涉及污水水处理领域,尤其是涉及一种复合型无机凝聚剂PAFC-Si。
背景技术
目前,河湖清淤一体化工程中的上岸泥浆都需经过处理,但对于处理对象中富含的腐殖质、粘土、重金属、油类及藻类等众多杂质可在水中长时间地保持分散状态,具有沉降稳定性和聚合稳定性,通常不能以沉淀的方式去除,须通过添加凝聚剂以破坏凝胶的稳定性以达到污染物分离的目的。
从应用效果上来看,无机凝聚剂运用的最为广泛,但硫酸铝、氯化铁等存在效果差、对管道、泵体有一定腐蚀等缺点,而后开发的聚铝、聚铁产品在除浊、除油、除色等方面的效果显著提高,但聚铝易使水中残留Al(OH)3,在热交换中会产生污垢;聚铁则使处理水略显黄色,影响感官效果。并且由于分子内无长链吸附的架桥结构,上述两种产品所形成的絮体普遍偏小,易破碎。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题,本发明提供了一种复合型无机凝聚剂。本发明兼有铝盐和铁盐凝聚剂的特点,具有较强的电中和能力,聚硅酸增加共聚物分子量,有很好的吸附架桥能力,生产的凝聚剂同时具备电中和和架桥的能力,能有效用于水处理,且原料廉价、来源广泛。
本发明的技术方案如下:
一种复合型无机凝聚剂,原料为:聚合氯化铝铁、NaOH、聚硅酸、泥炭;
所述聚合氯化铝铁是由FeCl3·6H2O和AlCl3·6H2O聚合而成;
所述复合型无机凝聚剂的制备方法为:
(1)将FeCl3·6H2O、AlCl3·6H2O、NaOH分别配置成0.8~1.2mol/L的水溶液,所述三种物质的水溶液的浓度一致;按Al/Fe摩尔比4:1~5:1将FeCl3·6H2O、AlCl3·6H2O的水溶液在三口烧瓶中混合,搅拌使其均匀;
(2)在水浴温度为50~70℃下缓慢向三口烧瓶中滴加NaOH的水溶液,滴加完毕后在55~65℃下搅拌40min~2h,然后在75~85℃下熟化10~14h,所需NaOH水溶液的用量以制得碱化度为60%的聚合氯化铝铁溶液为准;
(3)在制得的聚合氯化铝铁溶液中加入(Fe+Al)/Si摩尔比为1:1的聚硅酸,充分搅拌,在常温下搅拌1h以上至液体内无杂质且液体浓度均匀即可,再静置熟化3~5h,即可得碱化度为60%的凝聚剂;
(4)最后按照泥炭的质量和步骤(3)所得凝聚剂体积的比为1:20g/L~50g/L添加泥炭,即可制得含不同泥炭浓度的复合型无机凝聚剂。
步骤(2)所述NaOH水溶液每分钟滴加量与FeCl3·6H2O和AlCl3·6H2O混合水溶液体积比为0.002~0.008。
所述碱化度是用Na+的饱和度来表示,它是指物质吸咐的交换性Na+占阳离子交换量的百分率;碱化度=(交换性钠离子/阳离子交换量)×100%,详细测定及计算方法参照LY/T1240-1999。
所述泥炭由预处理过的蛭石粉代替;所述预处理过程为:将蛭石研磨至平均粒度为100~150μm的粉末,加入能将蛭石粉末淹没的水并混合均匀,-15~-5℃下冷冻处理30~60min,然后融化,如此处理3~5次,最后烘干水分,即得预处理过的蛭石粉。
本发明有益的技术效果在于:
本发明提供的PAFC-Si不仅能很好的处理低温、低浊水,它兼有铝盐和铁盐凝聚剂的特点,而且比普通凝聚剂的凝聚效果有明显的优越性,由于铁铝、聚硅酸共聚后的凝聚剂提高了分子量及分子大小,电中和和吸附能力增强,拥有用量少、投料范围宽、矾花形成时间短且形态粗大易于沉淀,易于过滤等特点,可缩短水样在处理系统中的停留时间等,因而提高了系统的处理能力,此外,对处理水的PH值基本无影响。
从原料上来看,本凝聚剂中铝铁复合共聚物生产原料均是廉价的传统无机凝聚剂,来源广、生产工艺简单,有利于开发利用。铝盐和铁盐的共聚物不同于两种盐的混合物,它更有效地综合了PAC和FeCl3的优点,铝铁聚合物在水中能够水解形成一系列带正电荷的羟基铝、铁离子,具有比普通凝聚剂更强的电中和能力,增强了去浊效果。而另外一种共聚物(聚硅酸)是长链结构,具有较高的相对分子质量,对水体中的胶体颗粒具有很强的吸附桥架能力,尤其针对重金属及印染废水。把二者共聚成一种产品,就使凝聚剂同时具备了电中和和架桥能力。
泥炭是一种经过几千年所形成的天然沼泽地产物(又称为草炭或是泥煤),是煤化程度最低的煤,同时也是煤最原始的状态,无菌、无毒、无污染,通气性能好,质轻、持水、保肥、有利于微生物活动,增强生物性能,营养丰富,既是栽培基质,又是良好的土壤调解剂,并含有很高的有机质,腐殖酸及营养成份。不同的泥炭中含有不同的丰富的盐、微生物,根据现场实际情况,添加不同的泥炭,可以提高水处理净化中的吸附、置换反应,对一般的污水处理剂有一定的改进与提升作用。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明进行具体描述。
实施例1
一种复合型无机凝聚剂,其制备方法为:
(1)将FeCl3·6H2O、AlCl3·6H2O、NaOH分别配置成0.8mol/L的水溶液,所述三种物质的水溶液的浓度一致;按Al/Fe摩尔比4:1将FeCl3·6H2O、AlCl3·6H2O的水溶液在三口烧瓶中混合,搅拌使其均匀;
(2)在水浴温度为50℃下缓慢向三口烧瓶中滴加NaOH的水溶液,每分钟滴加量与FeCl3·6H2O和AlCl3·6H2O混合水溶液体积比为0.002:1,滴加完毕后在55℃下搅拌2h,然后在75℃下熟化14h,所需NaOH水溶液的用量以制得碱化度为60%的聚合氯化铝铁溶液为准;
(3)在制得的聚合铝铁溶液中加入(Fe+Al)/Si摩尔比为1:1的聚硅酸,充分搅拌,在常温下搅拌1h以上至液体内无杂质且液体浓度均匀即可,再静置熟化5h,即可得碱化度为60%的凝聚剂;
(4)最后按照泥炭的质量和步骤(3)所得凝聚剂体积的比为0.05g/L添加泥炭,即可制得含不同泥炭浓度的复合型无机凝聚剂。
其中碱化度的测试方法参考LY/T1240-1999,所述碱化度=(交换性钠离子/阳离子交换量)×100%。
实施例2
一种复合型无机凝聚剂,其制备方法为:
(1)将FeCl3·6H2O、AlCl3·6H2O、NaOH分别配置成1mol/L的水溶液,所述三种物质的水溶液的浓度一致;按Al/Fe摩尔比5:1将FeCl3·6H2O、AlCl3·6H2O的水溶液在三口烧瓶中混合,搅拌使其均匀;
(2)在水浴温度为70℃下缓慢向三口烧瓶中滴加NaOH的水溶液,每分钟滴加量与FeCl3·6H2O和AlCl3·6H2O混合水溶液体积比为0.008:1,滴加完毕后在65℃下搅拌40min,然后在85℃下熟化14h,所需NaOH水溶液的用量以制得碱化度为60%的聚合氯化铝铁溶液为准;
(3)在制得的聚合铝铁溶液中加入(Fe+Al)/Si摩尔比为1:1的聚硅酸,充分搅拌,在常温下搅拌1h以上至液体内无杂质且液体浓度均匀即可,再静置熟化3h,即可得碱化度为60%的凝聚剂;
(4)最后按照泥炭的质量和步骤(3)所得凝聚剂体积的比为0.02g/L添加泥炭,即可制得含不同泥炭浓度的复合型无机凝聚剂。
其中碱化度的测试方法参考LY/T1240-1999,所述碱化度=(交换性钠离子/阳离子交换量)×100%。
实施例3
一种复合型无机凝聚剂,其制备方法为:
(1)将FeCl3·6H2O、AlCl3·6H2O、NaOH分别配置成1.2mol/L的水溶液,所述三种物质的水溶液的浓度一致;按Al/Fe摩尔比4.5:1将FeCl3·6H2O、AlCl3·6H2O的水溶液在三口烧瓶中混合,搅拌使其均匀;
(2)在水浴温度为60℃下缓慢向三口烧瓶中滴加NaOH的水溶液,每分钟滴加量与FeCl3·6H2O和AlCl3·6H2O混合水溶液体积比为0.006:1,滴加完毕后在60℃下搅拌1h,然后在80℃下熟化12h,所需NaOH水溶液的用量以制得碱化度为60%的聚合氯化铝铁溶液为准;
(3)在制得的聚合铝铁溶液中加入(Fe+Al)/Si摩尔比为1:1的聚硅酸,充分搅拌,在常温下搅拌1h以上至液体内无杂质且液体浓度均匀即可,再静置熟化4h,即可得碱化度为60%的凝聚剂;
(4)最后按照泥炭的质量和步骤(3)所得凝聚剂体积的比为0.035g/L添加泥炭,即可制得含不同泥炭浓度的复合型无机凝聚剂。
其中碱化度的测试方法参考LY/T1240-1999,所述碱化度=(交换性钠离子/阳离子交换量)×100%。
实施例4
制备方法同实施例1,仅将泥炭由预处理过的蛭石粉代替;预处理过程为:将蛭石研磨至平均粒度为100μm的粉末,加入能将蛭石粉末淹没的水并混合均匀,-15℃下冷冻处理40min,然后融化,如此处理3次,最后烘干水分,即得预处理过的蛭石粉。
实施例5
制备方法同实施例1,仅将泥炭由预处理过的蛭石粉代替;预处理过程为:将蛭石研磨至平均粒度为150μm的粉末,加入能将蛭石粉末淹没的水并混合均匀,-5℃下冷冻处理60min,然后融化,如此处理5次,最后烘干水分,即得预处理过的蛭石粉。
实施例6
制备方法同实施例1,仅将泥炭由预处理过的蛭石粉代替;预处理过程为:将蛭石研磨至平均粒度为120μm的粉末,加入能将蛭石粉末淹没的水并混合均匀,-10℃下冷冻处理30min,然后融化,如此处理4次,最后烘干水分,即得预处理过的蛭石粉。
检测例1:
将实施例1~6制备得到的复合型无机凝聚剂进行印染废水处理实验。取纯棉印染废水,实施例1~3分别按照废水与本复合型无机凝聚剂的质量体积比为4:1、5:1、4.5:1混合,实施例4~6也分别按照废水与本复合型无机凝聚剂的质量体积比为4:1、5:1、4.5:1混合,分别搅拌>30min。处理前废水的指标和处理后废水的指标见表1所示。
表1
其中:COD:化学需氧量,在一定条件下,用强氧化剂(K2Cr2O7、KMNO4)氧化水中有机物和其他一些还原性物质时所消耗氧化剂的量,以氧的每升毫克数表示;SS:指悬浮物。
从表1可以看出,质量体积比在5:1时,对印染废水的水处理效果较好,基本符合排放标准,但pH值呈弱酸性;质量体积比在4.5:1时的水处理效果略次于5:1,但在3项指标中均符合排放标准,也可选用。用预处理过的蛭石粉代替泥炭所得凝聚剂的水处理效果明显提高。
检测例2:
将实施例1~3制备得到的复合型无机凝聚剂进行重金属污染的废水处理实验。取印刷电路板重金属污染的废水,实施例1~3分别按照废水与本复合型无机凝聚剂的质量体积比为4:1、5:1、4.5:1混合,实施例4~6也分别按照废水与本复合型无机凝聚剂的质量体积比为4:1、5:1、4.5:1混合,分别搅拌>30min。处理前废水的指标和处理后废水的指标见表2所示。
表2
其中:CODcr:化学需氧量,在一定条件下,用强氧化剂(K2Cr2O7)氧化水中有机物和其他一些还原性物质时所消耗氧化剂的量,以氧的每升毫克数表示;BOD:生化需氧量,有机污染物经微生物分解所消耗溶解氧的量;SS:指悬浮物。
从表2可以看出,三种体积比的药效对pH值处理效果差别并不是很大;在质量体积比为5:1时,絮凝剂效果为最好,且质量体积比为4.5:1的效果略差。用预处理过的蛭石粉代替泥炭所得凝聚剂的水处理效果明显提高。
以上描述是对本发明的解释,只是阐述本发明较好的实施例,不是对发明的限定,在不违背发明精神的情况下,本发明可以作任何形式的修改,等同替换、改进等。
Claims (4)
1.一种复合型无机凝聚剂,其特征在于所述复合型无机凝聚剂的原料为:聚合氯化铝铁、NaOH、聚硅酸、泥炭;
所述聚合氯化铝铁是由FeCl3·6H2O和AlCl3·6H2O聚合而成;
所述复合型无机凝聚剂的制备方法为:
(1)将FeCl3·6H2O、AlCl3·6H2O、NaOH分别配置成0.8~1.2mol/L的水溶液,所述三种物质的水溶液的浓度一致;按Al/Fe摩尔比4:1~5:1将FeCl3·6H2O、AlCl3·6H2O的水溶液在三口烧瓶中混合,搅拌使其均匀;
(2)在水浴温度为50~70℃下缓慢向三口烧瓶中滴加NaOH的水溶液,滴加完毕后在55~65℃下搅拌40min~2h,然后在75~85℃下熟化10~14h,所需NaOH水溶液的用量以制得碱化度为60%的聚合氯化铝铁溶液为准;
(3)在制得的聚合氯化铝铁溶液中加入(Fe+Al)/Si摩尔比为1:1的聚硅酸,充分搅拌,在常温下搅拌1h以上至液体内无杂质且液体浓度均匀即可,再静置熟化3~5h,即可得碱化度为60%的凝聚剂;
(4)最后按照泥炭的质量和步骤(3)所得凝聚剂体积的比为1:20g/L~50g/L添加泥炭,即可制得含不同泥炭浓度的复合型无机凝聚剂。
2.根据权利要求1所述的复合型无机凝聚剂,其特征在于步骤(2)所述NaOH水溶液每分钟滴加量与FeCl3·6H2O和AlCl3·6H2O混合水溶液体积比为0.002~0.008。
3.根据权利要求1所述的复合型无机凝聚剂,其特征在于所述碱化度是用Na+的饱和度来表示,它是指物质吸咐的交换性Na+占阳离子交换量的百分率;碱化度=(交换性钠离子/阳离子交换量)×100%,详细测定及计算方法参照LY/T1240-1999。
4.根据权利要求1所述的复合型无机凝聚剂,其特征在于所述泥炭由预处理过的蛭石粉代替;所述预处理过程为:将蛭石研磨至平均粒度为100~150μm的粉末,加入能将蛭石粉末淹没的水并混合均匀,-15~-5℃下冷冻处理30~60min,然后融化,如此处理3~5次,最后烘干水分,即得预处理过的蛭石粉。
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