CN105883995A - 一种镁基速凝新材料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种镁基速凝新材料及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种镁基速凝新材料及其制备方法与应用，由以下重量份的原料经干燥、搅拌、再次搅拌、调节密度后制备而成：5～12份的硫酸钙、40～55份的氧化镁、10～30份的沸石粉、4～10份的硅藻土、1～9份的滑石粉、1～15份的膨润土、0.2～0.3份的聚丙烯酰胺和4～30份的碳酸钙；该镁基速凝新材料主要用于火力发电厂脱硫废水的处理。本发明的镁基速凝新材料，产品性能稳定、不挥发、无毒无害，不产生二次污染，属于环境友好产品；该材料具有速凝速度快、处理废水稳定、无需调节pH的优点，可以使废水中氯离子排放大大减少，使废水的浊度降低，处理后的废水达到电力2006脱硫排放标准。

Description

一种镁基速凝新材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种镁基速凝新材料及其制备方法与应用，主要用于火力发电厂中脱硫废水处理，处理后废水达到脱硫排放标准，还可用于河道植物、湖泊净化处理中，能够分离藻类。
背景技术
石灰石-石膏湿法烟气脱硫废水成分极其复杂，主要为重金属、酸根离子、悬浮物等，烟气脱硫废水直接排放会对环境造成极大威胁。目前，各燃煤电厂的脱硫废水成分存在差异，出现这一现象主要是煤源、烟气脱硫吸收塔塔形、锅炉补给水水质、添加剂类型、操作条件不同导致的。传统的脱硫废水处理工艺采用中和、反应、絮凝及沉淀的处理方式，但对脱硫废水中高浓度的硫酸根及氯离子等未达到良好的去除效果。
近年来脱硫废水排放问题受到全世界的广泛关注，我国2006年颁布的《火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》(DL/T 997—2006)中虽未对硫酸根和氯离子等排放标准做出要求，但采用传统工艺处理的脱硫废水已不允许直接排放，所以亟待研究烟气脱硫废水的处理新工艺。目前我国脱硫废水的处理工艺主要有常规物理化学沉淀法、化学沉淀-微滤膜法、多级过滤+反渗透法。由于脱硫废水水质较差，反渗透及预处理工艺费用高，尚未得到推广。采用零溢流水湿排渣系统处理脱硫废水，但是受到排渣方式的限制。此外，脱硫废水的各种零排放技术作为有潜力的解决方案被提出，但鉴于零排放技术的高能源消耗强度和许多尚未解决的技术问题，不能保证其成功地长期使用。对于其他技术如离子交换和人工湿地也进行了大量探讨，但成功的前景似乎不大。
近年来，湿法烟气脱硫废水的处理方法多种多样，如物理化学法、电化学法、生物法、喷雾干燥法等，对脱硫废水中复杂污染物的去除也尝试了多种方法；但是处理方法速凝速度慢，处理前需要调节废水的pH值；并且火力发电厂主要以三联箱工艺为主，传统的处理工艺复杂，成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足，而提供一种镁基速凝新材料，该材料具有速凝速度快、处理废水稳定、无需调节pH的优点，可以使废水中氯离子排放大大减少，使废水的浊度降低，处理后的废水达到电力2006脱硫排放标准。
本发明的目的之二是提供一种上述镁基速凝新材料的制备方法。
本发明的目的之三是提供一种上述镁基速凝新材料的应用，主要用于火力发电厂脱硫废水的处理。脱硫废水中的COD并不是不是通常废水中的有机物，与其同时存在的还有重金属等有毒有害物质，所以不能采用微生物法进行去除；本发明的镁基速凝新材料通过絮凝沉降对脱硫废水进行处理，无需调节pH值，直接接完全絮凝，并去除大部分重金属离子，处理脱硫废水的工艺简单化，实用化，对于水中的COD与BOD的去除可达90％。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种镁基速凝新材料，由以下重量份的原料经干燥、搅拌、再次搅拌、调节密度后制备而成：5～12份的硫酸钙、40～55份的氧化镁、10～30份的沸石粉、4～10份的硅藻土、1～9份的滑石粉、1～15份的膨润土、0.2～0.3份的聚丙烯酰胺(PAM)和4～30份的碳酸钙。
上述技术方案中，所述的原料重量份优选为：12份的硫酸钙、45份的氧化镁、10份的沸石粉、8份的硅藻土、6份的滑石粉、12份的膨润土、0.2份的聚丙烯酰胺和6.8份碳酸钙。
上述技术方案中，所述的硫酸钙为纳米级硫酸钙，所述的膨润土为钙基膨润土，所述的聚丙烯酰胺为阳离子聚丙烯酰胺，所述的碳酸钙为重质碳酸钙。
上述技术方案中，所述的硅藻土，其目数为325～800目。
本发明还提供一种上述镁基速凝新材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)干燥：
将硫酸钙置于干燥炉中，在140～145℃下干燥1～3h后待用，优选在140℃下干燥2h；
将氧化镁置于干燥炉中，在130～135℃下干燥0.2～1h后待用，优选在132℃下干燥1h；
将沸石粉置于干燥炉中，在125～135℃下干燥10～20min后待用，优选在127℃下干燥15min；
(2)搅拌：
将步骤(1)得到的干燥的硫酸钙和沸石粉，按照所述的重量份添加到搅拌机中，再向搅拌机中添加0.1重量份的聚丙烯酰胺和2重量份的碳酸钙，在22～28℃的条件以125r/min的速度搅拌硫酸钙、沸石粉、聚丙烯酰胺和碳酸钙，搅拌30～40min后，再按照所述的重量份向搅拌机中加入步骤(1)得到的干燥的氧化镁，搅拌均匀后即得含有氧化镁的粉料基；
优选在25℃的条件下以125r/min的速度搅拌35min；
(3)再次搅拌：
向另一个搅拌机中添加0.1～0.2重量份的聚丙烯酰胺后，将步骤(2)得到的含有氧化镁的粉料基也添加到该搅拌机中，再加入所述重量份的硅藻土、滑石粉和膨润土，在24～30℃下以60～125r/min的速度搅拌0.5～1.5h，得到速凝粉料剂；
优选在27～28℃下以90r/min的速度搅拌1h；
(4)调节密度：
向步骤(3)得到的速凝粉料剂中添加2～28重量份的碳酸钙，使物料的总密度为1500-2200kg/m3后即得镁基速凝新材料。
本发明还提供一种上述镁基速凝新材料的应用，主要用于三联箱或者一体化处理装置处理火力发电厂产生的脱硫废水中。脱硫废水中的COD并不是不是通常废水中的有机物，与其同时存在的还有重金属等有毒有害物质，所以不能采用微生物法进行去除；本发明的镁基速凝新材料通过絮凝沉降对脱硫废水进行处理，无需调节pH值，直接接完全絮凝，并去除大部分重金属离子，处理脱硫废水的工艺简单化，实用化。
上述技术方案中，对脱硫废水使用三联箱或者一体化处理装置进行处理时：1L脱硫废水添加110～130mg所述的镁基速凝新材料后，在常温常压下、在60～150r/min的搅拌速度下搅拌35～50s即可完成对脱硫废水的处理；停止搅拌后，脱硫废水澄清；
优选的，1L脱硫废水添加120mg所述的镁基速凝新材料；
优选的，搅拌40s即可完成对脱硫废水的处理。
本发明的镁基速凝新材料，产品性能稳定、不挥发、无毒无害，具有极好的降解性，不产生二次污染，属于环境友好产品；沉降速度快，耗时短，大幅缩短水处理时间和运行成本；在使用过程中，产生的絮凝体稳定、紧密均匀，压缩性能好；此外，处理废水无需调节pH，可以使废水中氯离子排放大大减少，处理后的废水达到电力2006脱硫排放标准。
具体实施方式
以下对本发明技术方案的具体实施方式详细描述，但本发明并不限于以下描述内容：
实施例1：
一种镁基速凝新材料，包括以下重量份的原料：6份的硫酸钙、45份的氧化镁、13份的沸石粉、4份的硅藻土、5份滑石粉、7份膨润土、0.2份的PAM和19.8份碳酸钙；
是通过下述方法制备而成的：
(1)干燥：
将硫酸钙置于干燥炉中，在140℃下干燥2h后待用；
将氧化镁置于干燥炉中，在132℃下干燥1h后待用；
将沸石粉置于干燥炉中，在127℃下干燥15min后待用；
(2)搅拌：
将步骤(1)得到的干燥的硫酸钙和沸石粉，按照所述的比例添加到搅拌机中，再向搅拌机中添加0.1份聚丙烯酰胺继而2份碳酸钙，在25℃的条件以125r/min的速度搅拌硫酸钙、沸石粉、聚丙烯酰胺和碳酸钙，搅拌35min后，再按照所述的比例向搅拌机中加入步骤(1)得到的干燥的氧化镁，搅拌均匀后即得含有氧化镁的粉料基；
(3)再次搅拌：
向另一个搅拌机中添加0.1份聚丙烯酰胺，然后将步骤(2)得到的含有氧化镁的粉料基也添加到搅拌机中，再加入所述比例的硅藻土、滑石粉和膨润土，在25℃下以90r/min的速度搅拌1h，得到速凝粉料剂；
(4)调节密度：
向步骤(3)得到的速凝粉料剂中添加17.8份的碳酸钙，使物料的总密度为1500kg/m3后即得镁基速凝新材料。
实施例2：
一种镁基速凝新材料，包括以下重量份的原料：7份的硫酸钙、41份的氧化镁、11份的沸石粉、6份的硅藻土、5份滑石粉、5份膨润土、0.3份的PAM和24.7份碳酸钙；
是通过下述方法制备而成的：
(1)干燥：
将硫酸钙置于干燥炉中，在140℃下干燥2h后待用；
将氧化镁置于干燥炉中，在130℃下干燥1h后待用；
将沸石粉置于干燥炉中，在127℃下干燥15min后待用；
(2)搅拌：
将步骤(1)得到的干燥的硫酸钙和沸石粉，按照所述的比例添加到搅拌机中，再向搅拌机中添加0.1份的聚丙烯酰胺和2份碳酸钙，在25℃的条件以125r/min的速度搅拌硫酸钙、沸石粉、聚丙烯酰胺和碳酸钙，搅拌35min后，再按照所述的比例向搅拌机中加入步骤(1)得到的干燥的氧化镁，搅拌均匀后即得含有氧化镁的粉料基；
(3)再次搅拌：
向另一个搅拌机中添加0.2份的聚丙烯酰胺，然后将步骤(2)得到的含有氧化镁的粉料基也添加到搅拌机中，再加入所述比例的硅藻土、滑石粉和膨润土，在25℃下以90r/min的速度搅拌1h，得到速凝粉料剂；
(4)调节密度：
向步骤(3)得到的速凝粉料剂中添加22.7份碳酸钙，使物料的总密度为1500kg/m3后即得镁基速凝新材料。
实施例3：
一种镁基速凝新材料，包括以下重量份的原料：12份的硫酸钙、45份的氧化镁、10份的沸石粉、8份的硅藻土、6份的滑石粉、12份的膨润土、0.2份的聚丙烯酰胺和6.8份碳酸钙。
是通过下述方法制备而成的：
(1)干燥：
将硫酸钙置于干燥炉中，在140℃下干燥12h后待用；
将氧化镁置于干燥炉中，在130℃下干燥1h后待用；
将沸石粉置于干燥炉中，在127℃下干燥15min后待用；
(2)搅拌：
将步骤(1)得到的干燥的硫酸钙和沸石粉，按照所述的比例添加到搅拌机中，再向搅拌机中添加0.1份的聚丙烯酰胺和2份碳酸钙，在25℃的条件以125r/min的速度搅拌硫酸钙、沸石粉、聚丙烯酰胺和碳酸钙，搅拌35min后，再按照所述的比例向搅拌机中加入步骤(1)得到的干燥的氧化镁，搅拌均匀后即得含有氧化镁的粉料基；
(3)再次搅拌：
向另一个搅拌机中添加0.1份的聚丙烯酰胺，然后将步骤(2)得到的含有氧化镁的粉料基也添加到搅拌机中，再加入所述比例的硅藻土、滑石粉和膨润土，在27℃下以90r/min的速度搅拌1h，得到速凝粉料剂；
(4)调节密度：
向步骤(3)得到的速凝粉料剂中添加4.8份的碳酸钙，使物料的总密度为1500kg/m3后即得镁基速凝新材料。
验证试验：
使用本发明实施例1制备而成的镁基速凝新材料对辽宁华能营口热电有限公司产生的脱硫废水进行处理，向该厂原有的脱硫废水三联箱处理系统中的助凝箱中投加镁基速凝新材料，1L脱硫废水添加120mg所述的镁基速凝新材料后，在常温常压下、在100r/min的搅拌速度下搅拌40s即可完成对脱硫废水的处理；原工艺系统中以聚铁、聚丙烯酰胺为速凝剂，结果如表1所示：
表1：不同速凝材料对脱硫废水的处理结果
由表1可知，本发明的材料处理废水无需调节pH，可以使废水中氯离子排放大大减少，处理后的废水达到电力2006脱硫排放标准。
上述实例只是为说明本发明的技术构思以及技术特点，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的实质所做的等效变换或修饰，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种镁基速凝新材料，其特征在于，由以下重量份的原料经干燥、搅拌、再次搅拌、调节密度后制备而成：5～12份的硫酸钙、40～55份的氧化镁、10～30份的沸石粉、4～10份的硅藻土、1～9份的滑石粉、1～15份的膨润土、0.2～0.3份的聚丙烯酰胺和4～30份的碳酸钙。
2.根据权利要求1所述的新材料，其特征在于，所述的原料重量份为：12份的硫酸钙、45份的氧化镁、10份的沸石粉、8份的硅藻土、6份的滑石粉、12份的膨润土、0.2份的聚丙烯酰胺和6.8份碳酸钙。
3.根据权利要求1所述的新材料，其特征在于，所述的硫酸钙为纳米级硫酸钙，所述的膨润土为钙基膨润土，所述的聚丙烯酰胺为阳离子聚丙烯酰胺，所述的碳酸钙为重质碳酸钙；所述的硅藻土，其目数为325～800目。
4.权利要求1～3任一项所述新材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)干燥：
将硫酸钙置于干燥炉中，在140～155℃下干燥1～3h后待用；
将氧化镁置于干燥炉中，在130～135℃下干燥0.2～1h后待用；
将沸石粉置于干燥炉中，在125～135℃下干燥10～20min后待用；
(2)搅拌：
将步骤(1)得到的干燥的硫酸钙和沸石粉，按照所述的重量份添加到搅拌机中，再向搅拌机中添加0.1重量份的聚丙烯酰胺和2重量份的碳酸钙，在22～28℃的条件以125r/min的速度搅拌硫酸钙、沸石粉、聚丙烯酰胺和碳酸钙，搅拌30～40min后，再按照所述的比例向搅拌机中加入步骤(1)得到的干燥的氧化镁，搅拌均匀后即得含有氧化镁的粉料基；
(3)再次搅拌：
向另一个搅拌机中添加0.1～0.2重量份的聚丙烯酰胺，然后将步骤(2)得到的含有氧化镁的粉料基也添加到该搅拌机中，再加入所述重量份的硅藻土、滑石粉和膨润土，在24～30℃下以60～125r/min的速度搅拌0.5～1.5h，得到速凝粉料剂；
(4)调节密度：
向步骤(3)得到的速凝粉料剂中添加2～28重量份的碳酸钙，使物料的总密度为1500-2200kg/m3后即得镁基速凝新材料。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的硫酸钙的干燥温度为140℃，干燥时间为2h；所述的氧化镁的干燥温度为132℃，干燥时间为1h；所述的沸石粉的干燥温度为127℃，干燥时间为15min。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的硫酸钙、沸石粉、聚丙烯酰胺和碳酸钙在25℃的条件下以125r/min的速度搅拌35min。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的聚丙烯酰胺、含有氧化镁的粉料基、硅藻土、滑石粉和膨润土在27～28℃下以90r/min的速度搅拌1h。
8.权利要求1～3任一项所述新材料的应用，其特征在于，用于三联箱或者一体化处理装置处理火力发电厂产生的脱硫废水中；使用时：1L脱硫废水添加110～130mg所述的镁基速凝新材料后，在常温常压下、在60～150r/min的搅拌速度下搅拌35～50s即可完成对脱硫废水的处理。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，进行火力发电厂中脱硫废水的处理时，1L脱硫废水添加120mg所述的镁基速凝新材料。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，进行火力发电厂中脱硫废水的处理时，搅拌时间为40s。
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