CN1049323A - 聚合硅酸-盐液体絮凝剂及制备方法 - Google Patents

聚合硅酸-盐液体絮凝剂及制备方法 Download PDF

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Abstract

一种聚合硅酸-盐液体絮凝剂及制备方法，该絮 凝剂硅酸与金属离子的摩尔比为0.3-0.5∶1， pH1.5-2.5，含量重量百分数SiO23.5-5.5， Al2O31.2-2.0，Fe＜0.5，Ca6.5-8.5，Mg0.5-1.0， Mn＜0.5，C18.5-10.5。该絮凝剂以高炉水矿渣为主 要原料，或配少量铝，铝矾土、铁、锌，在常温常压下用 盐酸分步酸溶，聚合后滤去不溶物，再熟化3-5小 时，然后调整pH值到2左右而制得。此絮凝剂保存 期达20-30天，净水效果优于硫酸铝等，成本低、操 作简单。

Description

聚合硅酸-盐液体絮凝剂及制备方法
本发明涉及一种水处理用絮凝剂及制备方法，特别涉及聚合硅酸-盐絮凝剂及制备方法。
在水处理中，用絮凝剂除去杂质和悬浮态分散物质，采用的絮凝剂有硫酸铝、三氯化铁，其它无机低分子絮凝剂、聚合氯化铝，聚合硅酸和其它无机聚合絮凝剂，聚丙烯酰胺和其它有机聚合絮凝剂。
硫酸铝絮凝剂价廉，但聚集速度低，形成的絮状物小，在处理低温水时，聚集作用进行得不充分。用硫酸铝能大大降低碱度，必须与大量碱性化学药品或其它助凝剂一起使用。
三氯化铁处理水能形成大的絮状物，与不同的重金属形成有效的共沉淀作用，但三氯化铁腐蚀性高，它的稳定性低，需和熟石灰一起使用，还会产生大量污泥。
聚合氯化铝、碱式氯化铝，絮凝力强，即使在低温水中，絮状物的形成速度也较快，因而被广泛采用。缺点是聚合氯化铝的生产受原料限制，成份复杂、过程长，条件难控制，很难得到聚集能力相同的产品，价格也较贵。
聚合硫酸铁虽效率高，但对设备腐蚀大，投资多，水质难控制。
CN87101246A介绍了日本一种水处理方法及絮凝剂，它采用高聚合硅酸和少量金属盐一起使用，最好使酸性的金属盐与聚合后的硅酸在酸性溶液中混合，用碱性的金属盐与聚合后的硅酸在碱性溶液中混合，该絮凝剂的优点是在低温水中有极强的聚集能力，水处理费用可比常规处理费用低。但因聚合硅酸用水玻璃制取，受原料限制，难以大规模生产，而且聚合硅酸和金属盐需分别生产、贮藏、运输和使用均较麻烦，不便推广。
聚丙烯酰胺和其它有机聚合絮凝剂，能以较快的速度形成较大的絮状物。但有机絮凝剂的缺点难保证处理后的水总是安全无害。
本发明的目的是克服上述诸絮凝剂的缺点，研究生产一种原料易得，成本低、净水效果好，生产方法简单易推广的絮凝剂。
实现本发明目的的技术措施是用高炉水矿渣为主要原料，必要时配加少量铝，或铁、锌、铝矾土，经筛选除杂质(铁块，煤渣等)，粉碎过60目筛后，于常温常压下，用盐酸分步酸溶、聚合，滤去不溶物，得到的聚合硅酸-盐滤液，熟化3-5小时后，用盐酸调整其PH值在1.5-2.5最好在1.8-2.0，即得到稳定的聚合硅酸-盐液体絮凝剂。
所用高炉水矿渣成份重量％，SiO2 25-35，Al2O3 8-18，CaO 35-45，Mg 2.5-5.0，MnO 0.5-3.0，FeO 0.5-2.0，S 0.5-1.5。矿渣与盐酸的用量为每Kg矿渣、加30％盐酸2.5l，盐酸和粉碎过筛过的矿渣一般均分成三次加入，还需加入约10l水，酸溶聚合过程中不断地搅拌。
本聚合硅酸-盐液体絮凝剂，其硅酸与金属离子的摩尔比为0.3-0.5∶1，主要成份除水外含SiO2 3.5-5.5％，Al2O3 1.2-2.096，Fe＜0.5％.Ca 6.5-8.5％，Mg 0.5-1.0％，Mn＜0.5％，Cl- 8.5-10.5，PH为1.5-2.5，最好PH为1.8-2.0。本絮凝剂存放20-30天不凝胶。
本发明的絮凝剂与硫酸铝净化水的效果比较如下表1
          表1本絮凝剂与硫酸铝净化水效果比较
絮凝剂名称   投药量mg/l        水的混浊度变化
   投药前  15分钟   30分钟
硫酸铝     60     650     50     15
本发明产品     60     650     10     ＜5
硫酸铝     30     650     80     30
本发明产品     30     650     ＜20     ＜5
由表1数据可见，本发明的聚合硅酸-盐液絮凝剂净化水效果明显优于传统硫酸铝，沉淀聚集体大，沉淀速度快。
用本发明的絮凝剂在15℃，投药30mg/l，净化处理30分钟后的水质分析(常规分析法)结果列于表2。
                         表2
项目               净化前原水            净化水
颜色                 土黄色               无色
混浊度                650                 ＜5
PH值                  7.60                7.35
总硬度                96.5                103.0
氯化物mg/l            7.6                 8.1mg/l
总Fe mg/l             0.35                0.05
Mn++ mg/l            0                   0
Zn++ mg/l            0                   0
Cu++ mg/l            0.12                0.008
Pb++ mg/l            0                   0
AS mg/l               0                   0
Cr+6 mg/l            0                   0
Ca++ mg/l            0                   0
Hg++ mg/l            0                   0
氰化物mg/l            0                   0
氟化物mg/l            0.20                0.15
由表2可见净化水完全符合饮用水标准。
本絮凝剂产品成本比碱式氯化铝约低60％，生产本絮凝剂的原料易得，生产设备比较简单。
实施例1
在反应器中加入30％盐酸50ml水500ml，加入上述粉碎并通过60目筛的高炉水矿渣20g，反应3-5小时后过滤，取过滤液，再加入30％盐酸50ml，再加入粉碎矿渣20g，反应3-5小时后过滤，取其滤液，再加入30％盐酸50ml、水50ml，粉碎矿渣20g，反应3-5小时后，过滤得到约500ml滤液，熟化4小时后，加入10％盐酸调整PH值到1.5-2.0即得产品。以上反应在常温常压下进行，反应过程中不断搅拌；产品分析结果(重量百分含量)SiO2 3.5，Al2O3 2.0，Fe＜0.5，Ca 6.5，Mg 1.0，Mn＜0.5，Cl- 8.5，PH2.0。
用本实例所得絮凝剂净化水投药量30mg/l，沉清30分钟，结果如表3。
表3
项目                原水                净化水
PH                  7.6                  7.4
浊度                650                  ＜5
总硬度              98                   102
Cl- mg/l           5.2                  6.5
Fe mg/l             0.3                  0.3
Mn++ mg/l          0                    0
Zn++ mg/l          0                    0
Cu++ mg/l          0.10                 0.005
Pb++ mg/l          0                    0
As                  0                    0
Cr+6 mg/l          0                    0
Cd++ mg/l          0                    0
Mg++ mg/l          0                    0
CN mg/l             0                    0
F- mg/l            0.2                  0.2
实施例2
在反应杯中加入30％盐酸150ml，水550ml，分次(三次)加入矿渣50g，控制反应温度不超过40℃，当PH约为3时过滤，滤液熟化5小时，加入10％盐酸调整PH到≤2.5，即得聚合硅酸-盐液体絮凝剂，此絮凝剂分析结果(重量百分数)SiO2 5.5，Al2O3 1.5，Fe 0.4，Mg 0.5，Ca 7.1，Mn＜0.5，Cl 9.3。
利用此絮凝剂处理同实施例1的原水，投絮凝剂量30mg/l，沉淀30分钟后所得净化水混浊度＜5，PH7.3，总硬度100，氯化物8.2mg/l，Fe 0.05mg/l，Cu++ 0.06mg/l，氟化物0.15mg/l，未检出Mn、Zn、Pb、As、Cr+6、Cd、Hg及氰化物。
实施例3
在反应器中加30％盐酸150ml，水100ml，金属铝2-2.5g或铝矾土4-5g，或铁2.5g、Zn2g进行反应，然后加入水100ml，分次加入矿渣40g，控制反应液PH值在2-3之间，进行过滤，滤液熟化3小时，调整PH到2左右，即得聚合硅酸-盐液体絮凝剂产品。产品成份分析为PH2.1，Al2O3 3.5％(重量百分数)，SiO2 3.0％，Fe 0.4％，Ca7.2％，Cl- 8.8％，Mn0.4％，Mg 0.7％。存放30天不凝胶。
用此絮凝剂净化水投药量30mg/l，沉30分钟结果如表4。
表4
项目                原水               净化水
PH                  7.6                 7.4
总硬度              101                 103
Cl- mg/l           5.5                 6.5
Fe mg/l             0.35                0.30
Mn++ mg/l          0.05                0.10
Zn++ mg/l          0.12                0.15
Cu++ mg/l          0.15                0.005
Pb++ mg/l          0                   0
As mg/l             0                   0
Cr+6 mg/l          0                   0
Ca++ mg/l          0                   0
Hg++ mg/l          0                   0
CN- mg/l           0                   0
F- mg/l            0.25                0.1
浊度                700                 ＜5
用实施例1、2、3所得絮凝，在15℃下，PH7.2时净水效果如硫酸铝净水效果的比较如表5。
                         表5
净水剂   投药量mg/l        水混浊度的变化
  原水   15分钟   30分钟
硫酸铝     30   650     80     30
实例1产品 30 650 15 ＜5
实例2产品     30   650     20     ＜5
实例3产品     30   650     10     ＜5

Claims (4)

1、一种水处理用聚合硅酸-盐液体絮凝剂，其特征是它的硅酸与金属离子摩尔比为0.3-0.5∶1，PH为1.5-2.5其中含成份(重量百分数)SiO2 3.5-5.5，Al2O3 1.2-2.0，Fe＜0.5，Ca 6.5-3.5，Mg 0.5-1.0，Mn＜0.5.Cl- 8.5-10.5。
2、如权利要求1的絮凝剂，其特征是其最佳PH为1.8-2.0。
3、制备权利要求1絮凝剂的方法，其特征是以高炉水矿渣为主要原料(或加入少量铝、铁、锌、铝矾土)，经筛选除铁块、煤渣后，粉碎过筛(一般过60目筛)，在常温常压不断搅拌下用盐酸分步酸溶、聚合，每Kg矿渣用30％盐酸2.5l，滤去不溶物，滤液经熟化3-5小时后用盐酸调整其PH值在1.5-2.5即可。
4、如权利要求3制备聚合硅酸-盐液体絮凝剂的方法，其特征是所用高炉水矿渣主要成份(重量％)为
SiO2    25-35       Al2O3   8-18
CaO     35-45       MgO      2.5-5.0
MnO     0.5-3.0     FeO      0.5-2.0
S       0.5-1.5。
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