CN104261539B - 用废弃物制备净水剂的方法 - Google Patents

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Abstract

用废弃物制备净水剂的方法，涉及以废硫酸、粉煤灰和硫酸烧渣为主要原料制备聚硅酸阳离子混凝剂，其特征在于由粉煤灰碱浸取制备，粉煤灰和硫酸烧渣酸浸取制备、和聚硅酸阳离子合成三步过程组成。该方法同时进行硅酸聚合、金属盐羟基化聚合以及硅和金属离子聚合,简化了制备工艺，降低了成本，并且有效利用了工业废弃物，减少环境污染。制备的高效无毒净水剂性能稳定，投药量少，在对废水的深度处理中，其除浊度、色度和COD效果均明显优于PAC等传统净水剂，出水水质好，铝残留量低，不含氯及重金属等有害物，也无铁离子水相转移，无毒无害，安全可靠。

Description

用废弃物制备净水剂的方法
技术领域
本发明属于废水处理用无机高分子絮凝剂，具体涉及用废弃物制备净水剂的方法。
背景技术
我国每年都要产生近百万吨废硫酸和上千万吨工业废渣，这些废弃物利用率很低，大都露天堆放，造成了资源的极大浪费，同时也加剧了环境污染。
近年来，随着我国社会经济的发展和人民生活水平的提高，对环境保护的要求越来越高，污水排放的标准也越发严格，为使污水达标排放，必须对其进行深度处理，因而需要大量高效无毒的净水剂。
聚硅酸盐混凝剂是20世纪90年代在活化硅酸及传统铝盐、铁盐等混凝剂基础上发展起来的新型无机高分子混凝剂，其中硅是阴离子型带负电荷，金属阳离子带正电荷，它们在水溶液状态下的单元分子量约为数百至数千，可以相互结合成大小不同、结构各异的低聚、中聚和高聚体。聚硅酸盐混凝剂结合了聚硅酸和聚金属离子两者的优点，同时具有电中和、吸附架桥和网捕作用，混凝效果好，目前已成为混凝剂研究的主流。但其制备大都以化学药剂为原料，成本高昂，也有用粉煤灰等废弃物为原料制备聚硅酸铝铁的研究，但工艺复杂，对原料和设备要求较高，产品效果不稳定，储存时间较短。
另外制备工艺对絮凝剂的结构和性能有很大影响，而且工艺的繁简程度和成本高低是絮凝剂能否工业化生产的重要因素。聚硅酸盐絮凝剂的传统制备方法有复合法和共聚法，两者都需要预先制备聚硅酸溶液，然后引入金属盐，区别在于羟基化的顺序不同。目前对改进聚硅酸盐絮凝剂传统制备工艺的研究较少。如CN1594082A介绍了用粉煤灰、炼铁矿渣、氢氧化钠、碳酸钠、硫酸和盐酸，经过八步过程，且需要一定压力条件下制备聚硅酸铝铁的特殊工艺。CN1830828A介绍了利用粉煤灰、硫酸亚铁、工业纯碱和工业盐酸为原料，经过800-900℃高温焙烧、加热搅拌浸渍和离心过滤分离三步过程制备聚硅酸铝铁复合絮凝剂的方法。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于改进上述现有混凝剂的不足之处，提出了一种以废硫酸、粉煤灰和硫酸烧渣等工业废弃物为主要原料制备高效无毒净水剂的方法，该方法采用不同于传统方法的“同时聚合法”，以同步实现硅酸聚合、金属盐羟基化聚合以及硅和金属离子聚合，同时通过调节粉煤灰和硫酸烧渣的配比来改变净水剂中的金属离子比例，其方法简单、耗时短、对原料和设备要求较低、能实现工业废弃物的再利用并有效降低成本，所制备的絮凝剂性能稳定，适用于污水的深度处理，效果优良。
用废弃物制备净水剂的方法，包括以下步骤：
步骤一、取6mol/L氢氧化钠溶液加入粉煤灰中，氢氧化钠溶液与粉煤灰的液固质量比为(2-5)：1，搅拌1-2小时，温度70-90℃，过滤，滤液即为硅浸取液；
步骤二、将步骤一中过滤后的滤渣用水冲洗晾干，然后与硫酸烧渣按质量比(0.1-0.5)：1混合，取6mol/L的废硫酸加入上述混合物中，液固质量比为(2-5)：1，再加入四氧化二氮，废硫酸与四氧化二氮的质量比为(30-50)：1，搅拌1-2小时，温度70-90℃，过滤，滤液即为金属盐浸取液；
步骤三、按体积比1:(1-3)在金属盐浸取液中加入硅浸取液，充分搅拌，然后加入废硫酸溶液至pH值为0.1-3，并补加清水稀释1-2倍，搅拌混匀，制备完毕。
本发明高效无毒净水剂以废硫酸、粉煤灰和硫酸烧渣等工业废弃物为主要原料，提供这些废弃物的再利用方法，减少环境污染，该方法将制备流程简化为三大步骤，降低了成本。造纸废水深度处理的试验结果表明：本净水剂性能良好，与PAC等传统絮凝剂相比，其COD、浊度和色度的最佳去除率分别提高25％、7％和40％，出水中残留总铝含量降低60％，不含氯及重金属等有害物，也无铁离子水相转移，无毒无害，安全可靠。并且出水pH及总碱度变化幅度小，对处理设备腐蚀性小。
具体实施方式
实施例一
本实施例包括以下步骤：
步骤一、取6mol/L氢氧化钠溶液加入粉煤灰中，氢氧化钠溶液与粉煤灰的液固质量比为3：1，搅拌1小时，温度90℃，过滤，滤液即为硅浸取液；
步骤二、将步骤一中过滤后的滤渣用水冲洗晾干，然后与硫酸烧渣按质量比0.1：1混合，取6mol/L的废硫酸加入上述混合物中，液固质量比为3：1，再加入四氧化二氮，废硫酸与四氧化二氮的质量比为50：1，搅拌1小时，温度90℃，过滤，滤液即为金属盐浸取液；
步骤三、按体积比1：1在金属盐浸取液中加入硅浸取液，充分搅拌，然后加入废硫酸溶液至pH值为1.2，并补加清水稀释1倍，搅拌混匀，制备完毕。
某造纸厂一沉池出水深度处理试验结果表明，其COD、浊度和色度的去除率分别为60％、95％和96％。
实施例二
本实施例包括以下步骤：
步骤一、取6mol/L氢氧化钠溶液加入粉煤灰中，氢氧化钠溶液与粉煤灰的液固质量比为4：1，搅拌1小时，温度70℃，过滤，滤液即为硅浸取液；
步骤二、将步骤一中过滤后的滤渣用水冲洗晾干，然后与硫酸烧渣按质量比0.3：1混合，取6mol/L的废硫酸加入上述混合物中，液固质量比为3：1，再加入四氧化二氮，废硫酸与四氧化二氮的质量比为40：1，搅拌1.5小时，温度70℃，过滤，滤液即为金属盐浸取液；
步骤三、按体积比1：1.5在金属盐浸取液中加入硅浸取液，充分搅拌，然后加入废硫酸溶液至pH值为2，并补加清水稀释1倍，搅拌混匀，制备完毕。
某造纸厂一沉池出水深度处理试验结果表明，其COD、浊度和色度的去除率分别为62％、98％和100％。
实施例三
本实施例包括以下步骤：
步骤一、取6mol/L氢氧化钠溶液加入粉煤灰中，氢氧化钠溶液与粉煤灰的液固质量比为5：1，搅拌1.5小时，温度80℃，过滤，滤液即为硅浸取液；
步骤二、将步骤一中过滤后的滤渣用水冲洗晾干，然后与硫酸烧渣按质量比0.2：1混合，取6mol/L的废硫酸加入上述混合物中，液固质量比为5：1，再加入四氧化二氮，废硫酸与四氧化二氮的质量比为45：1，搅拌1.5小时，温度70℃，过滤，滤液即为金属盐浸取液；
步骤三、按体积比1:2在金属盐浸取液中加入硅浸取液，充分搅拌，然后加入废硫酸溶液至pH值为1.5，并补加清水稀释1倍，搅拌混匀，制备完毕。
某造纸厂一沉池出水深度处理试验结果表明，其COD、浊度和色度的去除率分别为56％、95％和87.5％。
实施例四
本实施例包括以下步骤：
步骤一、取6mol/L氢氧化钠溶液加入粉煤灰中，氢氧化钠溶液与粉煤灰的液固质量比为3：1，搅拌1小时，温度70℃，过滤，滤液即为硅浸取液；
步骤二、将步骤一中过滤后的滤渣用水冲洗晾干，然后与硫酸烧渣按质量比0.5：1混合，取6mol/L的废硫酸加入上述混合物中，液固质量比为3：1，再加入四氧化二氮，废硫酸与四氧化二氮的质量比为40：1，搅拌1.5小时，温度70℃，过滤，滤液即为金属盐浸取液；
步骤三、按体积比1：2在金属盐浸取液中加入硅浸取液，充分搅拌，然后加入废硫酸溶液至pH值为2.5，并补加清水稀释1倍，搅拌混匀，制备完毕。
某造纸厂一沉池出水深度处理试验结果表明，其COD、浊度和色度的去除率分别为55％、94％和92％。

Claims (5)

1.用废弃物制备净水剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、取6mol/L氢氧化钠溶液加入粉煤灰中，氢氧化钠溶液与粉煤灰的液固质量比为(2-5)：1，搅拌1-2小时，温度70-90℃，过滤，滤液即为硅浸取液；
步骤二、将步骤一中过滤后的滤渣用水冲洗晾干，然后与硫酸烧渣按质量比(0.1-0.5)：1混合，取6mol/L的废硫酸加入上述混合物中，液固质量比为(2-5)：1，再加入四氧化二氮，废硫酸与四氧化二氮的质量比为(30-50)：1，搅拌1-2小时，温度70-90℃，过滤，滤液即为金属盐浸取液；
步骤三、按体积比1:(1-3)在金属盐浸取液中加入硅浸取液，充分搅拌，然后加入废硫酸溶液至pH值为0.1-3，并补加清水稀释1-2倍，搅拌混匀，制备完毕。
2.根据权利要求1所述的用废弃物制备净水剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、取6mol/L氢氧化钠溶液加入粉煤灰中，氢氧化钠溶液与粉煤灰的液固质量比为3：1，搅拌1小时，温度90℃，过滤，滤液即为硅浸取液；
步骤二、将步骤一中过滤后的滤渣用水冲洗晾干，然后与硫酸烧渣按质量比0.1：1混合，取6mol/L的废硫酸加入上述混合物中，液固质量比为3：1，再加入四氧化二氮，废硫酸与四氧化二氮的质量比为50：1，搅拌1小时，温度90℃，过滤，滤液即为金属盐浸取液；
步骤三、按体积比1：1在金属盐浸取液中加入硅浸取液，充分搅拌，然后加入废硫酸溶液至pH值为1.2，并补加清水稀释1倍，搅拌混匀，制备完毕。
3.根据权利要求1所述的用废弃物制备净水剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、取6mol/L氢氧化钠溶液加入粉煤灰中，氢氧化钠溶液与粉煤灰的液固质量比为4：1，搅拌1小时，温度70℃，过滤，滤液即为硅浸取液；
步骤二、将步骤一中过滤后的滤渣用水冲洗晾干，然后与硫酸烧渣按质量比0.3：1混合，取6mol/L的废硫酸加入上述混合物中，液固质量比为3：1，再加入四氧化二氮，废硫酸与四氧化二氮的质量比为40：1，搅拌1.5小时，温度70℃，过滤，滤液即为金属盐浸取液；
步骤三、按体积比1：1.5在金属盐浸取液中加入硅浸取液，充分搅拌，然后加入废硫酸溶液至pH值为2，并补加清水稀释1倍，搅拌混匀，制备完毕。
4.根据权利要求1所述的用废弃物制备净水剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、取6mol/L氢氧化钠溶液加入粉煤灰中，氢氧化钠溶液与粉煤灰的液固质量比为5：1，搅拌1.5小时，温度80℃，过滤，滤液即为硅浸取液；
步骤二、将步骤一中过滤后的滤渣用水冲洗晾干，然后与硫酸烧渣按质量比0.2：1混合，取6mol/L的废硫酸加入上述混合物中，液固质量比为5：1，再加入四氧化二氮，废硫酸与四氧化二氮的质量比为45：1，搅拌1.5小时，温度70℃，过滤，滤液即为金属盐浸取液；
步骤三、按体积比1:2在金属盐浸取液中加入硅浸取液，充分搅拌，然后加入废硫酸溶液至pH值为1.5，并补加清水稀释1倍，搅拌混匀，制备完毕。
5.根据权利要求1所述的用废弃物制备净水剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、取6mol/L氢氧化钠溶液加入粉煤灰中，氢氧化钠溶液与粉煤灰的液固质量比为3：1，搅拌1小时，温度70℃，过滤，滤液即为硅浸取液；
步骤二、将步骤一中过滤后的滤渣用水冲洗晾干，然后与硫酸烧渣按质量比0.5：1混合，取6mol/L的废硫酸加入上述混合物中，液固质量比为3：1，再加入四氧化二氮，废硫酸与四氧化二氮的质量比为40：1，搅拌1.5小时，温度70℃，过滤，滤液即为金属盐浸取液；
步骤三、按体积比1：2在金属盐浸取液中加入硅浸取液，充分搅拌，然后加入废硫酸溶液至pH值为2.5，并补加清水稀释1倍，搅拌混匀，制备完毕。
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