CN104261549B

CN104261549B - 一种海绵铁净水剂及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN104261549B
Application number: CN201410558260.0A
Authority: CN
Inventors: 郭树杰; 叶青; 卢国明
Original assignee: Weifang Huaqiang Special Material Technology Co Ltd
Current assignee: Shandong Huaqiang Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date: 2014-10-20
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2015-05-06
Anticipated expiration: 2034-10-20
Also published as: CN104261549A

Abstract

本发明涉及一种海绵铁净水剂及其制备方法与应用，该净水剂原料质量百分比组成如下：活性成分60-90％，粘合剂5-15％，成孔助剂5-25％，所述的活性成分为海绵铁、锌粉、银粉和无烟煤的混合物，所述的粘合剂为铝钒土、粘土和氧化钙的混合物，所述的成孔助剂为酒石酸、柠檬酸、草酸、腐殖酸和纤维素的混合物。本发明可与双氧水或臭氧等氧化剂组合应用，用于处理各类难生化降解的废水，可作为锅炉水和工业用水的除氧剂，可作为油田回注水的除氧剂或硫化氢脱除剂。

Description

一种海绵铁净水剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种海绵铁净水剂及其制备方法与应用，属于净水剂技术领域。

背景技术

随着经济的发展，废水排放也在不断地增加。目前，废水的排放主要集中在两方面，一方面是工业废水的排放，另一方面是生活废水的排放。但是，我国目前的废水处理率却一直处于很低的水平，因此，提高废水处理率，加大环境的进化能力，是一个亟待解决的问题。

使用净水剂对废水进行处理是净化废水的有效途径。净水剂是投放入水中能和水中其它杂质产生反应的药剂，主要是起到净水的目的。目前的净水剂最常用的是絮凝剂，絮凝剂包括两大类：无机絮凝剂，有机絮凝剂。无机絮凝剂为高价金属盐，如硫酸铝、硫酸铁、氯化铁、四氯化钛及无机酸和碱。有机絮凝剂分为离子型和非离子型。但是，絮凝剂在使用过程中一般需要先溶解在水中，然后再投放入待处理的废水之中，这种净水剂一方面操作复杂，另一方面不利于回收循环利用。

中国专利文件CN102992460A（CN201210538882.8）公开了一种复合净水剂聚合磷酸硫酸铝铁的生产工艺，采用磷灰石、赤铁矿、铝酸钙粉、铝箔酸和硫酸原料，用磁选法选出含铁矿石粉，并同磷灰石，粉碎成粉末；在反应釜中加入铝箔酸和水，加热；然后加入磷灰石、赤铁矿、铝酸钙粉、铝箔酸和硫酸，搅拌、压滤、蒸发、自然结晶即得固体聚合磷酸硫酸铝铁。但是，该生产工艺使用硫酸等强酸为原料，不利于环保。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种海绵铁净水剂及其制备方法与应用。

本发明的技术方案如下：

一种海绵铁净水剂，原料质量百分比组成如下：

活性成分60-90%，粘合剂5-15%，成孔助剂5-25%；

所述的活性成分为海绵铁、锌粉、银粉和无烟煤按（60-80）：（10-20）：（3-5）：（7-15）的质量比的混合物；

所述的粘合剂为铝钒土、粘土和氧化钙按（35-45）：（35-45）：（10-30）的质量比的混合物；

所述的成孔助剂为酒石酸、柠檬酸、草酸、腐殖酸和纤维素按（10-15）：（40-60）：（10-15）：（10-15）：（10-15）的质量比的混合物。

根据本发明，优选的，所述的海绵铁净水剂的原料质量百分比组成如下：

活性成分70-80%，粘合剂10-15%，成孔助剂10-15%。

根据本发明，优选的，所述的活性成分中，海绵铁、锌粉、银粉和无烟煤的质量比为75：10：5：10；

所述的粘合剂中铝钒土、粘土和氧化钙的质量比为40：40：20；

所述的成孔助剂中酒石酸、柠檬酸、草酸、腐殖酸和纤维素的质量比为15：50：10：15：10。

根据本发明，优选的，所述的海绵铁、锌粉、银粉和无烟煤的粒径≤150μm，所述的铝钒土、粘土和氧化钙的粒径≤150μm。

根据本发明，上述海绵铁净水剂的制备方法，步骤如下：

（1）将活性成分海绵铁、锌粉、银粉和无烟煤按比例混合，研磨至粒径≤150μm；

将铝钒土、粘土和氧化钙按比例混合得粘合剂，研磨至粒径≤150μm，备用；

（2）将成孔助剂酒石酸、柠檬酸、草酸、腐殖酸和纤维素按比例混合后，与去离子水按质量体积比（400-600）：（400-600）单位g/mL，混合均匀，备用；

（3）将步骤（1）研磨后的活性成分加入到步骤（2）所得物料中，混合均匀；然后在搅拌状态下再加入步骤（1）研磨后的粘合剂，搅拌混合均匀，制得料浆；

（4）将步骤（3）制得的料浆制成粒径为1-5cm的颗粒并干燥，于550-600℃隔绝氧气预焙烧0.5-3 h，再升温至850-1200℃隔绝氧气焙烧1-5 h，自然冷却至室温，即得。

根据本发明，优选的，步骤（3）中研磨后的活性成分的质量与步骤（2）所得物料的体积之比为（600-850）：（100-400），单位g/mL，研磨后的活性成分与研磨后的粘合剂的质量比为（600-850）：（50-150）。

根据本发明，优选的，步骤（4）中颗粒的形状为球形或椭球形，干燥的方式为通风干燥或晾晒干燥。

根据本发明，所述的海绵铁净水剂用于印染废水、造纸废水、皮革废水、制药废水、炼油废水、化工废水和采油废水的净化处理。

根据本发明，所述的海绵铁净水剂用于锅炉水、工业用水和油田回注水中溶解氧的去除净化处理。

根据本发明，所述的海绵铁净水剂用于油田回注水中硫化氢的去除净化处理。

本发明制得的产品外观呈现灰黑色、表面粗糙、多孔状的固体，粒径为1-5cm；主要定型产品体积可为1.5、2.0、2.5、3.0 cm³四个系列，重量分别为5.25g、7.0g、8.75g、10.5g；产品空隙度为0.45±0.03，孔分布主要为微米和纳米孔道组成；

本发明的原理如下：

本发明的海绵铁净水剂由于采用独特的配方和烧结工艺，其内部能生成多电极，可与双氧水或臭氧等氧化剂组合应用，能加速生成各种离子，铁离子能有效促进双氧水产生活性自由基，锌离子能有效稳定自由基；银能加速氧化反应进程。多孔道可吸附有机物并提供更多表面反应，提高反应效率；可用于处理各类难生化降解的废水。同时，本发明海绵铁净水剂的多孔和高空隙度可大大提高海绵铁和锌的反应速度和效果。

本发明的海绵铁净水剂的组成为活性成分60-90%、粘合剂5-15%、成孔助剂5-25%；活性组分主要为海绵铁，锌和银可增加导电性能，并能形成多电极，加速氧化还原反应速度，海绵铁的最大配比为80%，活性成分最大配比为90%；粘合剂可提高固体产品的强度，防止使用过程粉化而影响处理效果，粘合剂最少为5%；成孔剂可确保固体颗粒的空隙度，提高表面活性，防止使用过程海绵铁的板结问题，成孔助剂最低配比为5%。

本发明的有益效果如下：

1、本发明的海绵铁净水剂可与双氧水或臭氧等氧化剂组合应用，可用于处理各类难生化降解的废水；由于其内部能生成多电极，多孔道可吸附有机物并提供更多表面反应，提高反应效率。可有效消除各种废水中的有毒有害有机物，如：印染废水、造纸废水、皮革废水、制药废水、炼油废水、化工废水和采油废水等。

2、本发明的海绵铁净水剂可作为锅炉水和工业用水的除氧剂，可在常温下除氧，属化学除氧，多孔状多金属海绵铁可有效去除水中溶解氧，海绵铁主要成分是铁，其疏松多孔的内部结构，提供的比表面积是普通铁屑的5-10万倍，银可强化海绵铁的导电性能，可使水中的氧与铁发生快速氧化反应，而其中的活性锌可使溶解氧迅速彻底反应掉，几乎为零。

3、本发明的海绵铁净水剂可作为油田回注水的除氧剂或硫化氢脱除剂，由于独特的多孔状多金属海绵铁结构，由于其内部多电极构造可强化海绵铁的导电性能，可使水中的氧或硫化氢与铁发生快速反应，可使溶解氧或硫化氢迅速彻底反应掉；反应形成的氧化铁或硫化铁可采用反冲洗后过滤清除，是一种较为环保的处理方法。与亚硫酸盐除氧相比，本发明反应温度低、不受水中溶解氧的波动的影响，不会影响回注水的水质。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例中所用原料均为常规原料，市购产品。

实施例1

一种海绵铁净水剂，原料质量百分比组成如下：

活性成分6 kg，粘合剂1.5 kg，成孔助剂2.5 kg；

所述的活性成分为海绵铁、锌粉、银粉和无烟煤按80：10：3：7的质量比的混合物；

所述的粘合剂为铝钒土、粘土和氧化钙按35：35：30的质量比的混合物；

所述的成孔助剂为酒石酸、柠檬酸、草酸、腐殖酸和纤维素按10：60：10： 10：10的质量比的混合物。

制备步骤如下：

（1）将活性成分海绵铁、锌粉、银粉和无烟煤按比例混合，研磨至粒径≤150μm；粘合剂铝钒土、粘土和氧化钙按比例混合，研磨至粒径≤150μm，备用；

（2）将成孔助剂酒石酸、柠檬酸、草酸、腐殖酸和纤维素按比例混合后，与去离子水按质量体积比为500：500 ，单位g/mL，混合均匀，备用；

（3）将600g步骤（1）研磨后的活性成分加入到400mL步骤（2）所得物料中，混合均匀；然后在搅拌状态下再加入150g步骤（1）研磨后的粘合剂，搅拌混合均匀，制得料浆；

（4）将步骤（3）制得的料浆用?1-5cm的模具制成粒径为1-5cm的球形颗粒并通风干燥，于550℃隔绝氧气预焙烧3 h，再升温至850℃隔绝氧气焙烧5 h，自然冷却至室温，即得。

实施例2

一种海绵铁净水剂，原料质量百分比组成如下：

活性成分9.0 kg，粘合剂0.5 kg，成孔助剂0.5 kg；

所述的活性成分为海绵铁、锌粉、银粉和无烟煤按60：20：5：15的质量比的混合物；

所述的粘合剂为铝钒土、粘土和氧化钙按45：45：10的质量比的混合物；

所述的成孔助剂为酒石酸、柠檬酸、草酸、腐殖酸和纤维素按15：40：15：15：15的质量比的混合物。

制备步骤如下：

（1）将活性成分和粘合剂研磨至粒径≤150μm，备用；

（2）将成孔助剂与去离子水按质量体积比为400：600 g/mL混合均匀，备用；

（3）将850g步骤（1）研磨后的活性成分加入到100mL步骤（2）所得物料中，混合均匀；然后在搅拌状态下再加入50g步骤（1）研磨后的粘合剂，搅拌混合均匀，制得料浆；

（4）将步骤（3）制得的料浆用?1-5cm的模具制成粒径为1-5cm的球形颗粒并通风干燥，于600℃隔绝氧气预焙烧0.5 h，再升温至1200℃隔绝氧气焙烧1 h，自然冷却至室温，即得。

实施例3

一种海绵铁净水剂，原料质量百分比组成如下：

活性成分8 kg，粘合剂1 kg，成孔助剂1 kg；

所述的活性成分为海绵铁、锌粉、银粉和无烟煤按75：10：5：10的质量比的混合物；

所述的粘合剂为铝钒土、粘土和氧化钙按40：40：20的质量比的混合物；

所述的成孔助剂为酒石酸、柠檬酸、草酸、腐殖酸和纤维素按15：50：10： 15：10的质量比的混合物。

制备步骤如下：

（1）将活性成分和粘合剂研磨至粒径≤150μm，备用；

（3）将800g步骤（1）研磨后的活性成分加入到200mL步骤（2）所得物料中，混合均匀；然后在搅拌状态下再加入100g步骤（1）研磨后的粘合剂，搅拌混合均匀，制得料浆；

（4）将步骤（3）制得的料浆用?1-5cm的模具制成粒径为1-5cm的球形颗粒并通风干燥，于580℃隔绝氧气预焙烧2h，再升温至1000℃隔绝氧气焙烧3 h，自然冷却至室温，即得。

实施例4

一种海绵铁净水剂，原料质量百分比组成如下：

活性成分7 kg，粘合剂1 kg，成孔助剂2 kg；

所述的活性成分为海绵铁、锌粉、银粉和无烟煤按70：15：3：12的质量比的混合物；

所述的成孔助剂为酒石酸、柠檬酸、草酸、腐殖酸和纤维素按15：55：10： 15：15的质量比的混合物。

制备步骤如下：

（1）将活性成分和粘合剂研磨至粒径≤150μm，备用；

（3）将700g步骤（1）研磨后的活性成分加入到400mL步骤（2）所得物料中，混合均匀；然后在搅拌状态下再加入100g步骤（1）研磨后的粘合剂，搅拌混合均匀，制得料浆；

（4）将步骤（3）制得的料浆用?1-5cm的模具制成粒径为1-5cm的球形颗粒并通风干燥，于570℃隔绝氧气预焙烧2h，再升温至900℃隔绝氧气焙烧2 h，自然冷却至室温，即得。

实施例5

一种海绵铁净水剂，原料质量百分比组成如下：

活性成分7.5 kg，粘合剂0.8 kg，成孔助剂1.7 kg；

所述的活性成分为海绵铁、锌粉、银粉和无烟煤按75：10：3：12的质量比的混合物；

所述的粘合剂为铝钒土、粘土和氧化钙按35：40：25的质量比的混合物；

所述的成孔助剂为酒石酸、柠檬酸、草酸、腐殖酸和纤维素按12：55：10：10：13的质量比的混合物。

制备步骤如下：

（1）将活性成分和粘合剂研磨至粒径≤150μm，备用；

（2）将成孔助剂与去离子水按质量体积比为600：400 g/mL混合均匀，备用；

（3）将750g步骤（1）研磨后的活性成分加入到230mL步骤（2）所得物料中，混合均匀；然后在搅拌状态下再加入80g步骤（1）研磨后的粘合剂，搅拌混合均匀，制得料浆；

（4）将步骤（3）制得的料浆用?1-5cm的模具制成粒径为1-5cm的球形颗粒并通风干燥，于580℃隔绝氧气预焙烧1.5h，再升温至950℃隔绝氧气焙烧2 h，自然冷却至室温，即得。

实验例

将实施例1-5制得的海绵铁净水剂进行净水实验，步骤如下：

（一）锅炉水或工业水除氧

1、将100g海绵铁净水剂装入500mL圆柱状反应器内；

2、从反应器底部缓慢通入欲处理的锅炉水或工业水；

3、控制反应时间，测定出水的溶解氧变化情况直到不变为止，记录处理效果数据；

（二）工业废水净水处理

1、将100g海绵铁净水剂装入500mL圆柱状反应器内；

2、从反应器底部缓慢通入臭氧和空气混合气体（臭氧发生器产生臭氧）；

3、从反应器顶部通入欲处理的工业废水；

4、控制反应时间，测定出水的COD变化情况，直到不变为止，记录处理效果数据；

或者，将工业废水加入一定量的双氧水，流经反应器，记录处理效果数据。

（三）油田回注水脱硫化氢

1、将100g海绵铁净水剂装入500mL圆柱状反应器内；

2、从反应器底部缓慢通入欲处理的含硫化氢油田水；

3、控制反应时间，测定出水的硫化氢变化情况，直到不变为止，记录处理效果数据。

结果如表1所示：

表1

由表1可知，本发明的海绵铁净水剂用于锅炉水和工业水的除氧、工业废水的净化处理以及油田水的脱硫化氢处理，均有较好的效果。

Claims

1.一种海绵铁净水剂，其特征在于，原料质量百分比组成如下：

活性成分60-90％，粘合剂5-15％，成孔助剂5-25％；

所述的活性成分为海绵铁、锌粉、银粉和无烟煤按(60-80)：(10-20)：(3-5)：(7-15)的质量比的混合物；

所述的粘合剂为铝钒土、粘土和氧化钙按(35-45)：(35-45)：(10-30)的质量比的混合物；

所述的成孔助剂为酒石酸、柠檬酸、草酸、腐殖酸和纤维素按(10-15)：(40-60)：(10-15)：(10-15)：(10-15)的质量比的混合物。

2.根据权利要求1所述的海绵铁净水剂，其特征在于，原料质量百分比组成如下：活性成分70-80％，粘合剂10-15％，成孔助剂10-15％。

3.根据权利要求1所述的海绵铁净水剂，其特征在于，所述的活性成分中，海绵铁、锌粉、银粉和无烟煤的质量比为75：10：5：10。

4.根据权利要求1所述的海绵铁净水剂，其特征在于，所述的粘合剂中铝钒土、粘土和氧化钙的质量比为40：40：20。

5.根据权利要求1所述的海绵铁净水剂，其特征在于，所述的成孔助剂中酒石酸、柠檬酸、草酸、腐殖酸和纤维素的质量比为15：50：10：15：10。

6.一种权利要求1-5任一项所述的海绵铁净水剂的制备方法，步骤如下：

(1)将活性成分海绵铁、锌粉、银粉和无烟煤按比例混合，研磨至粒径≤150μm；将铝钒土、粘土和氧化钙按比例混合得粘合剂，研磨至粒径≤150μm，备用；

(2)将成孔助剂酒石酸、柠檬酸、草酸、腐殖酸和纤维素按比例混合后，与去离子水按质量体积比(400-600)：(400-600)单位g/mL，混合均匀，备用；

(3)将步骤(1)研磨后的活性成分加入到步骤(2)所得物料中，混合均匀；然后在搅拌状态下再加入步骤(1)研磨后的粘合剂，搅拌混合均匀，制得料浆；

(4)将步骤(3)制得的料浆制成粒径为1-5cm的颗粒并干燥，于550-600℃隔绝氧气预焙烧0.5-3h，再升温至850-1200℃隔绝氧气焙烧1-5h，自然冷却至室温，即得。

7.根据权利要求6所述的海绵铁净水剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中研磨后的活性成分的质量与步骤(2)所得物料的体积之比为(600-850)：(100-400)g/mL，研磨后的活性成分与研磨后的粘合剂的质量比为(600-850)：(50-150)。

8.权利要求1-5任一项所述的海绵铁净水剂用于印染废水、造纸废水、皮革废水、制药废水、炼油废水、化工废水和采油废水的净化处理。

9.权利要求1-5任一项所述的海绵铁净水剂用于锅炉水、工业用水和油田回注水中溶解氧的去除净化处理。

10.权利要求1-5任一项所述的海绵铁净水剂用于油田回注水中硫化氢的去除净化处理。