CN104478054A - 复合硅藻土絮凝剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及复合硅藻土絮凝剂及其制备方法。由以下重量份数配比的原料制成：铁精粉9份90%的浓硫酸6份含水量50%的硅藻土35份。将上述配比的铁精粉与浓硫酸充分混合，在常温下充分搅拌1小时，使物料充分反应；反应后的物料与硅藻土以重量比为3:7的比例置入捏合机，搅拌1小时，使硅藻土与铁精粉—硫酸混合物充分混合、反应，使物料活化；将上述活化后的产物置入烘干机中逐步升温至500℃左右，烘干加热10 min,使物料含水量降到30%以下，停止加温，逐步冷却至常温；将冷却后的物料置于风选装置中，依次经风磨分级机、漩涡分离器、脉冲除尘器后将产品研磨至100目以下的合格粒径；包装。本发明亲水性强，使絮凝物脱水、沉降加快。

Description

复合硅藻土絮凝剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于水、废水处理的絮凝剂，具体的说是一种以硅藻土为主料，复合一定量的复配铁系聚合物的新型复合硅藻土絮凝剂（FGX）及其制备方法。
背景技术
铝系絮凝剂是用于水、废水处理最普遍的絮凝剂，聚铝、聚合硅酸铝类絮凝剂的开发，又使铝盐絮凝剂的应用进一步发展。迄今为止自来水工业普遍采用铝盐絮凝剂，国内现有生产方法制得的饮用水铝含量比原水一般高出1~2倍，这对人体可能构成一定的不良影响。我国南方等地酸雨现象比较突出，酸雨可以使工业含铝污泥和土壤中的铝转变为可溶解性铝，从而带来对作物的毒害及水体的污染。
（1）、铝盐絮凝剂对水生生物的毒性效应：在酸性土壤中，Ca2+、Mg2+和Al3+会交换了H+，使水中的Al3+与H+高度正相关，并且可能达到对水生生物的毒性水平（>0.2mg/L）。另有研究表明，当水体pH值降低到还不足以杀死鱼类时，铝的毒性就会使鱼大批死亡了。
（2）、铝盐絮凝剂对植物体的毒性效应：使用含铝废水灌溉农田及用污水污泥改良的含铝农肥施肥致使土壤中铝含量升高。而土壤过度酸化，则使土壤中活性铝增加，从而导致植物出现铝害。铝对植物的毒害，主要是阻止植物对磷、钙、镁等的吸收消化，使这些营养素的含量长期处于平衡水平之下。在根尖细胞内，交换性铝会优先与核酸中DNA内的磷酸基团结合，增加了DNA的稳定性，从而阻止了DNA转录为RNA的过程，致使细胞不能分裂。铝还与植物细胞内的有机酸、三磷酸腺苷及脱氧核糖核酸等主要的生长分子发生螯合，严重地干扰植物代谢的正常运行，从而引起一系列代谢紊乱，出现细胞、组织伤害的综合症状。
（3）、铝盐絮凝剂对人体的毒性效应：随着环境土壤的铝污染，城市给水采用铝盐混凝处理，以致造成人体铝过量。肝、肾、脾、脑和甲状腺是积蓄较多的器官。许多研究表明，临床上铝中毒表现主要有三种：铝性脑病、铝性骨病和铝性贫血等，这些毒性给人类健康带来了很大的危害，因此，美国国家标准协会将铝化合物列入剧毒物品。
（4）、目前，市面上多采用聚合氯化铝作为絮凝剂，其有效成分为AlCl3，如果处理后的污水直接排放，会使水中残留的Al3+对环境再次造成伤害。本发明使用硅藻土代替聚合氯化铝作为主要絮凝成分，絮凝后的污水Al3+含量低，排放后对环境友好，絮凝物脱水快，效果稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合硅藻土絮凝剂，该絮凝剂可代替现有的铝系絮凝剂，该产品无毒性，解决了二次污染，成本低，用于废水处理效果好；本发明的另一目的还在于提供一种复合硅藻土絮凝剂的制备方法。
本发明的目的是这样实现的，本发明复合硅藻土絮凝剂由以下重量份数配比的原料制成：
铁精粉                    9份
90%的浓硫酸             6份
含水量50%的硅藻土      35份
制备方法如下：
将上述配比的临江市七道沟磁铁矿在选矿中精选出的铁精粉与90%浓硫酸充分混合，在常温下以1000 r/min以下的转速充分搅拌1小时，使物料充分反应；反应后的物料与长白县马鞍山硅藻土原矿出产的含水量50%三级硅藻土以重量比为3:7的比例置入捏合机，以2000r/min以下的转速搅拌1小时，使硅藻土与铁精粉—硫酸混合物充分混合、反应，使物料活化；将上述活化后的产物置入烘干机中逐步升温至500℃左右，烘干加热10 min,使物料含水量降到30%以下，停止加温，逐步冷却至常温；将冷却后的物料置于风选装置中，依次经风磨分级机、漩涡分离器、脉冲除尘器后将产品研磨至100目以下的合格粒径；选用后的合格粒径的产品经风机传送至包装机包装，即得成品。
所述的铁精粉是由临江市七道沟出产的磁铁矿石经过破碎、磨碎、选矿等加工处理成矿粉而成，其中蕴含的Fe3O4与浓硫酸按照一定比例混合发生如下反应：
Fe3O4+H2SO4 → Fe2(SO4)3+SO2+H2O
硅藻土在烘干过程中经加热活化失去有机物，从而形成空腔网状结构体，同时也与铁精粉—浓硫酸混合物充分混合，形成更加稳定的孔结构，更加强的附着能力。
硅藻土中的金属氧化物在捏合过程中与酸反应生成可溶性盐类，可中和微粒表面的电荷，降低表面电荷的电量，降低ζ电位及双电层的厚度，使微粒间的斥力下降，从而使微粒的物理稳定性下降，微粒聚集成絮状，形成疏松的纤维状结，起到絮凝的作用。
经过烘干后的物料在固熔后会形成粒径不同的颗粒，进行风选分级处理可以使最终产品具有更好的稳定性。
风选的步骤是将干燥好的块状产品用粉碎机进行粉碎，通过分级机选出所需粒度的产品粉末进入下道工序，大粒度的产品返回到粉碎机再次粉碎，以此循环，最终得到可用粒度。 
最终产品理化指标如下表所示： 
本发明产品型号 颜色 PH 堆密度g/cm3 SiO2             % Al2O3        % Fe2O3                     %
LW-301 橘黄 4-6 0.45-0.50 ≥85 ≤8 ≤5
由于污水浓度及污染物不同，污水处理剂参数会根据水质要求进行调整。
本发明利用了硅藻土表面存在羟基，相邻羟基彼此以氢键结合，孤立羟基的氢原子正电性强，易与负电性吸附，与含羟基化合物发生脱水缩合反应，与氨基、酮基、羧基等官能团发生反应形成氢键。表面羟基的存在使表面具有化学吸附活性，遇到水分子时形成氢键吸附，亲水性强，使絮凝物脱水、沉降加快。
本发明利用硅藻土壳体微孔密集、孔隙率高、比表面积大的特点，吸附性和吸附容量都优于传统絮凝剂，形成的絮体密度大、稳定性高、絮体不易破碎，若破碎后可再絮凝。
本发明利用硅藻土制成的新型絮凝剂处理污水，效果优于传统铝系絮凝法和酸析法，絮凝物脱水快，处理周期短、易分离、效果稳定、可减少二次污染、绿色环保。处理后的水清亮透明无异味，达到国家规定排放标准，可循环利用。
本发明新型絮凝剂由于利用低品位硅藻土，提高了原料利用率，降低生产成本，工艺简单，使用该絮凝剂处理废水可降低处理费用。
具体实施方式
将临江市七道沟磁铁矿在选矿中精选出的铁精粉9kg与90%的浓硫酸6kg按比例混合，在常温下以1000 r/min以下的转速充分搅拌1小时，使物料充分反应；反应后的物料与长白县马鞍山硅藻土原矿出产的三级硅藻土（含水量为50%）以重量比为3:7的比例（35kg）置入捏合机，以2000r/min以下的转速搅拌1小时，使硅藻土与铁精粉—硫酸混合物充分混合、反应；反应后产物置入烘干机中升温至500℃后，烘干加热10 min，使物料含水量降到30%以下，停止加温，逐步冷却至常温；将冷却后的物料置于风选装置中，依次经风磨分级机、漩涡分离器、脉冲除尘器后将产品研磨至100目以下的合格粒径；选用后的合格粒径的产品经风机传送至包装机包装，即得成品。
将硅藻土絮凝剂以10%的浓度化药，充分溶解后与污水重量比为（溶解后的药剂：污水）0.008~0.012:1的比例与二沉池排水一并进入絮凝沉淀池。使用后污水CODCr去除率为60~76%，BOD5去除率为60~70%，SS去除率为95%以上。
所述絮凝剂添加量可根据污水污染物浓度和排放量作适当调整，增减用药量。使用一定周期后，污水处理效果明显，可适当减少使用量。

Claims (1)

1.一种复合硅藻土絮凝剂，其特征在于：该絮凝剂由以下重量份数配比的原料制成：
铁精粉                   9份
90%的浓硫酸             6份
含水量50%的硅藻土       35份
制备方法如下：
将上述配比的临江市七道沟磁铁矿在选矿中精选出的铁精粉与90%浓硫酸充分混合，在常温下以1000 r/min以下的转速充分搅拌1小时，使物料充分反应；反应后的物料与长白县马鞍山硅藻土原矿出产的含水量50%三级硅藻土以重量比为3:7的比例置入捏合机，以2000r/min以下的转速搅拌1小时，使硅藻土与铁精粉—硫酸混合物充分混合、反应，使物料活化；将上述活化后的产物置入烘干机中升温至500℃后，烘干加热10 min,使物料含水量降到30%以下，停止加温，逐步冷却至常温；将冷却后的物料置于风选装置中，依次经风磨分级机、漩涡分离器、脉冲除尘器后将产品研磨至100目以下的合格粒径；选用后的合格粒径的产品经风机传送至包装机包装，即得成品。
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