CN106946331A - 一种聚合硫酸铝絮凝剂及其制备方法与生产设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚合硫酸铝絮凝剂及其制备方法与生产设备,利用水、工业硫酸和铝酸钙为原料,在常压下充分反应,控制反应温度为80‑95℃,当反应釜内物料的pH值达到2.8‑3.5时,便可成品出釜。本发明方法反应速度快、生产周期短,生产过程不排放任何废弃物,生产工艺简便易行,综合生产成本低,所得聚合硫酸铝成品净水效果明显,生活污水经净化后,COD由82.6 mg/L降至37.5mg/L,去除率55%,总磷降由1.05 mg/L至0.02mg/L,去除率98%。
Description
技术领域
本发明涉及一种絮凝剂,具体涉及一种聚合硫酸铝絮凝剂及其制备方法与生产设备,属于环保化工领域。
背景技术
聚合硫酸铝,是一种新型高效无机高分子净水剂,其净化除浊脱色效果优于聚合氯化铝和聚合硫酸铁。中国专利CN200510072367.5 公开的聚合硫酸铝制备方法,先用硫酸直接酸溶工业废催化剂制备硫酸铝,然后用硫酸铝与氢氧化铝聚合制得聚合硫酸铝。中国专利CN200710021337.0公开的聚合硫酸铝制备方法,由硫酸铝∶水∶磷酸∶偏铝酸钠,按重量比0.8-10.0∶0.00-10.0∶0.01-0.1∶0.10-2.0混合反应得到聚合硫酸铝,可以得到 Al2O3有效含量和聚合度均高的产品,但使用的碱化剂偏铝酸钠价格高,工艺复杂,并还采用磷酸作稳定剂,因此制备成本相对较高。中国专利CN200910184658.1公开的聚合硫酸铝制备方法,由硫酸铝与铝酸钙进行液相聚合反应,分离不溶物,其中硫酸铝与铝酸钙投料比按各自所含 Al2O3重量比为7∶1-19。中国专利CN201310381027.5公开的固体聚合硫酸铝的制备方法,以生石灰、水、硫酸铝、氮气、三氧化硫气体为原料,以搅拌池、过滤机、化学反应釜、浓缩罐、喷雾干燥机为设备,通过熟石灰浆的制作、硫酸铝的溶解、聚合硫酸铝粗品的生成、聚合硫酸铝粗品的过滤并得到聚合硫酸铝精品、聚合硫酸铝精品粉末化后制得成品。上述聚合硫酸铝的制备均采用硫酸铝作为主要原料,生产成本较大,且上述制备工艺复杂、周期长,生产过程对环境产生污染。
发明内容
解决的技术问题:针对现有技术的不足,本发明提供了一种聚合硫酸铝絮凝剂及其制备方法与生产设备,利用水、工业硫酸和铝酸钙为原料快速制备聚合硫酸铝絮凝剂,缩短聚合硫酸铝絮凝剂的生产周期,简化工艺、降低生产成本。
技术方案:本发明提供的一种聚合硫酸铝絮凝剂,为淡白色阴干状胶体或粉体,所述胶体的含水量为10-20%,pH为2.8-3.5,由水、硫酸和铝酸钙按质量比 (1-8):1: ( 0.5-1.5)合成。
本发明提供的一种聚合硫酸铝絮凝剂的制备方法,包括以下制备步骤:
(1)将水温为50±5℃的水加入反应釜中开始搅拌,搅拌速度为60-80 r/min,同时向反应釜中加入硫酸;待反应釜内温度达到70-80℃时,加入铝酸钙,在常压下充分反应,控制反应温度为80-95℃,所述水、硫酸和铝酸钙的质量比为水:硫酸:铝酸钙=(1-8):1:(0.5-1.5);化学反应式为:2H2SO4+CaAl2O4+2H2O=[Al2(OH)4SO4]m +CaSO4·2H2O;
(2)当反应釜内温度升至90℃以上时,开通冷却水冷却;当反应釜内物料的pH值达到2.8-3.5时,维持反应15分钟后,将物料在继续搅拌的条件下放出;
(3)开启60目振动筛,截留物料中的固体残渣,即为CaSO4·2H2O,抽离胶体物料中的游离水,得到聚合硫酸铝絮凝剂。
本发明提供的一种聚合硫酸铝絮凝剂的生产设备,它包括反应釜、高位热水计量储槽、高位硫酸储槽、硫酸计量槽、硫酸泵、硫酸筒、酸雾吸收筒、电热水器、振动筛、残渣筒、成品料槽、酸雾洗涤器、水环真空泵和储水池;
所述反应釜顶部设有加料斗和通气孔,内部设有搅拌器,底部设有放料口,右下部设有取样口,所述取样口还设有温度表;所述反应釜外壁设有冷却夹层,所述冷却夹层入口通过管道和控制阀与外部自来水连接,出口通过管道和控制阀与电热水器连接,所述冷却夹层上还设有水温表;
所述高位热水计量储槽高于反应釜,入口通过管道和控制阀与电热水器连接,出口通过管道和控制阀连接到加料斗;
所述高位硫酸储槽入口通过管道和控制阀连接硫酸泵、硫酸筒,出口通过管道和控制阀与硫酸计量槽连接,所述高位硫酸储槽、硫酸计量槽和硫酸筒通过管道和控制阀分别与酸雾吸收筒连接,所述硫酸计量槽高于反应釜,出口通过管道和控制阀与反应釜连接;
所述放料口下方设有振动筛,所述振动筛末端下方设有残渣筒,所述残渣筒下方设有成品料槽,所述成品料槽内设有滤布,底部通过管道连接水环真空泵,所述水环真空泵通过管道和控制阀与储水池连接;
所述酸雾洗涤器通过管道和控制阀与通气孔连接,内部顶端设有喷头,上部设有排气孔,底部设有排水口,排水口通过管道和控制阀连接到储水池。
有益效果:(1)充分利用水、硫酸和铝酸钙三者在反应过程中释放的化学热量,提供快速聚合所需的热量;(2)反应速度快、生产周期短,一小时左右便可产出高质量的合格产品;(3)生产过程不排放任何废弃物,副产品硫酸钙可用于生产水泥、油漆、涂料的原料,资源利用率达100%,符合节能减排、低碳、绿色、可持续发展等基本国策的战略目标;(4)生产工艺简便易行,完全适用于大中小规模的生产,便于大面积推广;(5)综合生产成本低,与目前国内常用的几种絮凝剂(硫酸铝、聚合氯化铝、聚合氯化铝铁等)相比,水处理成本可降低30%以上;(6)聚合硫酸铝成品净水效果明显,尤其适用于生活污水的净化处理,生活污水经净化后,COD由82.6 mg/L降至37.5mg/L,去除率55%,总磷降由1.05 mg/L至0.02mg/L,去除率98%。
附图说明
图1是本发明聚合硫酸铝絮凝剂的生产设备的结构示意图;
图中,01-反应釜,011-加料斗,012-通气孔,013-搅拌器,014-放料口,015-取样口,016-温度表,017-冷却夹层,018-水温表;02-高位热水计量储槽,03-高位硫酸储槽,04-硫酸计量储槽,05-硫酸泵;06-硫酸筒,07-酸雾吸收筒,08-电热水器,09-振动筛,10-残渣筒,11-成品料槽,111-滤布,12-酸雾洗涤器,121-喷头,122-排气孔,123-排水口;13-水环真空泵,14-储水池。
具体实施方式
实施例1
一种聚合硫酸铝絮凝剂,为淡白色阴干状胶体,所述胶体的含水量为10%,pH为2.8~3.5,由水、硫酸和铝酸钙按质量比 1:1: 0.5合成。
实施例2
一种聚合硫酸铝絮凝剂,为淡白色阴干状胶体,所述胶体的含水量为15%,pH为2.8~3.5,由水、硫酸和铝酸钙按质量比3.1:1:0.9合成。
实施例3
一种聚合硫酸铝絮凝剂,为淡白色阴干状胶体或粉体,所述胶体的含水量为20%,pH为2.8~3.5,由水、硫酸和铝酸钙按质量比 8:1:1.5合成。
上述聚合硫酸铝絮凝剂的制备方法为:(1)将水温为50±5℃的水加入反应釜中开始搅拌,搅拌速度为60-80 r/min,同时向反应釜中加入硫酸;待反应釜内温度达到70-80℃时,加入铝酸钙,在常压下充分反应,控制反应温度为80-95℃,化学反应式为:2H2SO4+CaAl2O4+2H2O=[Al2(OH)4SO4]m +CaSO4·2H2O;
(2)当反应釜内温度升至90℃以上时,开通冷却水冷却;当反应釜内物料的pH值达到2.8-3.5时,维持反应15分钟后,将物料在继续搅拌的条件下放出;
(3)开启60目振动筛,截留物料中的固体残渣,即为CaSO4·2H2O,抽离胶体物料中的游离水,得到聚合硫酸铝絮凝剂。
上述聚合硫酸铝絮凝剂的生产设备,如图1所示,它包括反应釜01、高位热水计量储槽02、高位硫酸储槽03、硫酸计量槽04、硫酸泵05、硫酸筒06、酸雾吸收筒07、电热水器08、振动筛09、残渣筒10、成品料槽11、酸雾洗涤器12、水环真空泵13和储水池14;
所述反应釜01顶部设有加料斗011和通气孔012,内部设有搅拌器013,底部设有放料口014,右下部设有取样口015,所述取样口015还设有温度表016;所述反应釜01外壁设有冷却夹层017,所述冷却夹层017入口通过管道和控制阀与外部自来水连接,出口通过管道和控制阀与电热水器08连接,所述冷却夹层017上还设有水温表018;
所述高位热水计量储槽02高于反应釜01,入口通过管道和控制阀与电热水器08连接,出口通过管道和控制阀连接到加料斗011;
所述高位硫酸储槽03入口通过管道和控制阀连接硫酸泵05、硫酸筒06,出口通过管道和控制阀与硫酸计量槽04连接,所述高位硫酸储槽03、硫酸计量槽04和硫酸筒06通过管道和控制阀分别与酸雾吸收筒07连接,所述硫酸计量槽04高于反应釜01,出口通过管道和控制阀与反应釜01连接;
所述放料口014下方设有振动筛09,所述振动筛09末端下方设有残渣筒10,所述残渣筒10下方设有成品料槽11,所述成品料槽11内设有滤布111,底部通过管道连接水环真空泵13,所述水环真空泵13通过管道和控制阀与储水池14连接;
所述酸雾洗涤器12通过管道和控制阀与通气孔012连接,内部顶端设有喷头121,上部设有排气孔122,底部设有排水口123,排水口123通过管道和控制阀连接到储水池14。
反应过程中反应釜01中挥发的气体由通气孔012通入酸雾洗涤器12,洗涤后的液体送入储水池14回用;胶体物料中的游离水通过水循环真空泵13排入储水池14回用;冷却水通过管道通入电热水器06,作为反应所需热水水源。
取2个镇江市生活污水样本,进行污染物检测,样本1不进行净化处理,样本2经PAS(实施例2聚合硫酸铝絮凝剂)处理,结果如下表(单位:mg/L):
检测项目 | 样本1 | 样本3 |
PH值 | 6.98 | 6.40 |
COD | 82.6 | 37.5 |
总磷 | 1.05 | 0.02 |
总氮 | 14.1 | 14.9 |
由上表可见,经聚合硫酸铝絮凝剂净化后,水体符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级排放标准,尤其COD由82.6 mg/L降至37.5mg/L,去除率55%,总磷降由1.05 mg/L至0.02mg/L,去除率98%。
Claims (5)
1.一种聚合硫酸铝絮凝剂,其特征在于为淡白色阴干状胶体或粉体,所述胶体的含水量为10-20%,pH为2.8-3.5,由水、硫酸和铝酸钙按质量比 (1-8):1: ( 0.5-1.5)合成。
2.一种如权利要求1所述的聚合硫酸铝絮凝剂的制备方法,其特征在于包括以下制备步骤:
(1)将水温为50±5℃的水加入反应釜中开始搅拌,同时向反应釜中加入硫酸;待反应釜内温度达到70-80℃时,加入铝酸钙,在常压下充分反应,控制反应温度为80-95℃,所述水、硫酸和铝酸钙的质量比为水:硫酸:铝酸钙=(1-8):1:(0.5-1.5);化学反应式为:2H2SO4+CaAl2O4+2H2O=[Al2(OH)4SO4]m +CaSO4·2H2O;
(2)当反应釜内温度升至90℃以上时,开通冷却水冷却;当反应釜内物料的pH值达到2.8-3.5时,维持反应15分钟后,将物料在继续搅拌的条件下放出;
(3)开启振动筛,截留物料中的固体残渣,即为CaSO4·2H2O,抽离胶体物料中的游离水,得到聚合硫酸铝絮凝剂。
3.根据权利要求2所述的一种聚合硫酸铝絮凝剂的制备方法,其特征在于所述搅拌速度均为60-80 r/min。
4.根据权利要求2所述的一种聚合硫酸铝絮凝剂的制备方法,其特征在于所述振动筛为60目。
5.一种如权利要求1或2所述的聚合硫酸铝絮凝剂的生产设备,其特征在于它包括反应釜(01)、高位热水计量储槽(02)、高位硫酸储槽(03)、硫酸计量槽(04)、硫酸泵(05)、硫酸筒(06)、酸雾吸收筒(07)、电热水器(08)、振动筛(09)、残渣筒(10)、成品料槽(11)、酸雾洗涤器(12)、水环真空泵(13)和储水池(14);
所述反应釜(01)顶部设有加料斗(011)和通气孔(012),内部设有搅拌器(013),底部设有放料口(014),右下部设有取样口(015),所述取样口(015)还设有温度表(016);所述反应釜(01)外壁设有冷却夹层(017),所述冷却夹层(017)入口通过管道和控制阀与外部自来水连接,出口通过管道和控制阀与电热水器(08)连接,所述冷却夹层(017)上还设有水温表(018);
所述高位热水计量储槽(02)高于反应釜(01),入口通过管道和控制阀与电热水器(08)连接,出口通过管道和控制阀连接到加料斗(011);
所述高位硫酸储槽(03)入口通过管道和控制阀连接硫酸泵(05)、硫酸筒(06),出口通过管道和控制阀与硫酸计量槽(04)连接,所述高位硫酸储槽(03)、硫酸计量槽(04)和硫酸筒(06)通过管道和控制阀分别与酸雾吸收筒(07)连接,所述硫酸计量槽(04)高于反应釜(01),出口通过管道和控制阀与反应釜(01)连接;
所述放料口(014)下方设有振动筛(09),所述振动筛(09)末端下方设有残渣筒(10),所述残渣筒(10)下方设有成品料槽(11),所述成品料槽(11)内设有滤布(111),底部通过管道连接水环真空泵(13),所述水环真空泵(13)通过管道和控制阀与储水池(14)连接;
所述酸雾洗涤器(12)通过管道和控制阀与通气孔(012)连接,内部顶端设有喷头(121),上部设有排气孔(122),底部设有排水口(123),排水(123)通过管道和控制阀连接到储水池(14)。
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