CN107162138A - 一种复合混凝剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合混凝剂及其制备方法，复合混凝剂包括聚合硫酸铝、聚合硫酸铁和添加剂，添加剂与铝和铁之和的摩尔比为1：11‑15，铝和铁的摩尔比为10：1‑5；制备复合混凝剂的方法包括：S1.将聚合硫酸铝溶液和聚合硫酸铁溶液按照铝和铁的摩尔比为10：1‑5的比例进行混合得到混合液；S2.在pH值小于1.5、温度为40‑60°C的条件下，按照添加剂与铝和铁之和的摩尔比为1：11‑15的比例向混合液加入添加剂，在加入添加剂的过程中以1000‑1500转/分钟的速度搅拌混合液，在完成添加剂加入后保温1‑3小时；S3.在保温结束后，在室温条件下陈化22‑26小时。本发明降低了铁含量，从而不会腐蚀设备；降低了铝含量，从而在使用后的出水中铝含量大幅降低，符合国家排放标准。
Description
技术领域
本发明涉及混凝剂制备技术领域，特别是涉及一种复合混凝剂及其制备方法。
背景技术
水处理的方式包括物理处理和化学处理以及生物处理。人类对污水进行处理已经有相当多年的历史，物理方法包括利用各种孔径大小不同的滤材，利用吸附或阻隔方式，将水中的杂质排除在外。吸附方式中较重要者为以活性炭吸附，阻隔方法则是将水通过滤材，让体积较大的杂质无法通过，进而获得较为干净的水。另外，物理方法也包括沉淀法，即比重较大的杂质沉淀于底部，进而通过污泥移除方法去除。化学方法则是利用各种化学药品将水中杂质转化为沉淀物质，进而进行固液分离去除。
混凝剂就是在水处理过程中将水中的悬浮物、胶体微粒子相互聚集在一起的形成大的矾花，并沉降在底部。混凝剂在去除浊度、色度、悬浮物、胶体、COD等方面效果明显。
现在市面上使用的混凝剂产品主要是聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁等。这些混凝剂都具有一定的混凝作用，但它们都是单一的金属盐混凝剂，存在相应的不足。如：(1)铝盐混凝剂处理污水后其出水颜色清澈，不腐蚀设备，但铝盐混凝剂形成的矾花松散，沉降速度慢，另外在水中容易形成铝含量超标，会产生一定的生物毒性；(2)铁盐混凝剂形成的矾花密实，沉降速度快，没有毒性，但它会腐蚀设备，出水中色度较高，需要进行后续的脱色处理，增加了工序和成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种复合混凝剂及其制备方法，在总金属离子含量不变的情况下，分别减少了铝盐和铁盐的用量，从而克服铝盐和铁盐的缺点，同时又发挥它们的优点。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种复合混凝剂，包括聚合硫酸铝、聚合硫酸铁和添加剂，添加剂与铝和铁之和的摩尔比为1：11-15，铝和铁的摩尔比为10：1-5。
优选的，所述添加剂为水玻璃或硅酸。
一种制备本发明所述的复合混凝剂的方法，包括：
S1.将聚合硫酸铝溶液和聚合硫酸铁溶液按照铝和铁的摩尔比为10：1-5的比例进行混合得到混合液；
S2.在pH值小于1.5、温度为40-60℃的条件下，按照添加剂与铝和铁之和的摩尔比为1：11-15的比例向混合液加入添加剂，在加入添加剂的过程中以1000-1500转/分钟的速度搅拌混合液，在完成添加剂加入后保温1-3小时；
S3.在保温结束后，在室温条件下陈化22-26小时，制得复合混凝剂。
优选的，所述添加剂为水玻璃或硅酸。
优选的，所述聚合硫酸铝溶液的制备步骤包括：将铝土矿用硫酸浸出硫酸铝，并将硫酸铝制备为硫酸铝饱和溶液；在温度为40-60℃、pH值小于5的条件下，搅拌硫酸铝饱和溶液，并将硫酸铝饱和溶液进行1-3小时的聚合反应，制得聚合硫酸铝溶液。
优选的，所述硫酸铝饱和溶液进行聚合反应的过程中通过加入硫酸溶液调节pH值。
优选的，所述聚合硫酸铁溶液的制备步骤包括：将赤铁矿用硫酸浸出硫酸铁，并将硫酸铁制备为硫酸铁饱和溶液；在温度为40-60℃、pH值小于2的条件下，搅拌硫酸铁饱和溶液，并将硫酸铁饱和溶液进行1-3小时的聚合反应，制得聚合硫酸铁溶液。
优选的，所述硫酸铁饱和溶液进行聚合反应的过程中通过加入硫酸溶液调节pH值。
优选的，所述添加剂在步骤S2的前三分之二的时间内均匀滴加完毕。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的混凝剂中铁含量大幅降低，从而不会腐蚀设备；
(2)本发明的混凝剂中铝含量大幅降低，从而在使用后的出水中铝含量大幅降低，符合国家排放标准；
(3)本发明的混凝剂使用后提高混凝效率10-20％，即可减少混凝剂用量10-20％，为用户节约成本；
(4)本发明的混凝剂使用后的出水色度不会增加，出水较为清澈。
具体实施方式
下面进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
实施例一
本实施例中，复合混凝剂包括聚合硫酸铝、聚合硫酸铁和添加剂，添加剂与铝和铁之和的摩尔比为1：11，铝和铁的摩尔比为10：1，所述添加剂为水玻璃或硅酸。
复合混凝剂通过以下方法制备，具体包括以下步骤：
将铝土矿用硫酸浸出硫酸铝，并将硫酸铝制备为硫酸铝饱和溶液；在温度为40℃、pH值为4.9的条件下，搅拌硫酸铝饱和溶液，并将硫酸铝饱和溶液进行1小时的聚合反应，制得聚合硫酸铝溶液。
将赤铁矿用硫酸浸出硫酸铁，并将硫酸铁制备为硫酸铁饱和溶液；在温度为40℃、pH值为1.9的条件下，搅拌硫酸铁饱和溶液，并将硫酸铁饱和溶液进行1小时的聚合反应，制得聚合硫酸铁溶液。
将聚合硫酸铝溶液和聚合硫酸铁溶液按照铝和铁的摩尔比为10：1的比例进行混合得到混合液；在pH值为1.4、温度为40℃的条件下，按照添加剂与铝和铁之和的摩尔比为1：11的比例向混合液加入添加剂，在加入添加剂的过程中以1000转/分钟的速度搅拌混合液，在完成添加剂加入后保温1小时；在保温结束后，在室温条件下陈化22小时，制得复合混凝剂。
所述添加剂为水玻璃或硅酸。
所述硫酸铝饱和溶液进行聚合反应的过程中通过加入硫酸溶液调节pH值；所述硫酸铁饱和溶液进行聚合反应的过程中通过加入硫酸溶液调节pH值。
利用市面上常用的PAC和本混凝剂进行混凝试验对比，试验污水采自成都市某化工厂，采集点在物化池，其结果表1所示。
表1 PAC与本混凝剂进行混凝试验的试验结果
表1中，浊度单位为NTU，色度单位为倍，总磷单位为mg/L，COD单位为mg/L。
实施例二
本实施例中，复合混凝剂包括聚合硫酸铝、聚合硫酸铁和添加剂，添加剂与铝和铁之和的摩尔比为1：12，铝和铁的摩尔比为10：2，所述添加剂为水玻璃或硅酸。
复合混凝剂通过以下方法制备，具体包括以下步骤：
将铝土矿用硫酸浸出硫酸铝，并将硫酸铝制备为硫酸铝饱和溶液；在温度为45℃、pH值为3.9的条件下，搅拌硫酸铝饱和溶液，并将硫酸铝饱和溶液进行1.5小时的聚合反应，制得聚合硫酸铝溶液。
将赤铁矿用硫酸浸出硫酸铁，并将硫酸铁制备为硫酸铁饱和溶液；在温度为45℃、pH值为1.6的条件下，搅拌硫酸铁饱和溶液，并将硫酸铁饱和溶液进行1.5小时的聚合反应，制得聚合硫酸铁溶液。
将聚合硫酸铝溶液和聚合硫酸铁溶液按照铝和铁的摩尔比为10：2的比例进行混合得到混合液；在pH值为1.2、温度为45℃的条件下，按照添加剂与铝和铁之和的摩尔比为1：12的比例向混合液加入添加剂，在加入添加剂的过程中以1100转/分钟的速度搅拌混合液，在完成添加剂加入后保温1.5小时；在保温结束后，在室温条件下陈化23小时，制得复合混凝剂。
所述添加剂为水玻璃或硅酸。
所述硫酸铝饱和溶液进行聚合反应的过程中通过加入硫酸溶液调节pH值；所述硫酸铁饱和溶液进行聚合反应的过程中通过加入硫酸溶液调节pH值。
利用市面上常用的PAC和本混凝剂进行混凝试验对比，试验污水采自资阳市某家具厂，采集点在物化反应池，其结果如表2所示。
表2 PAC与本混凝剂进行混凝试验的试验结果
表2中，浊度单位为NTU，色度单位为倍，总磷单位为mg/L，COD单位为mg/L。
实施例三
本实施例中，复合混凝剂包括聚合硫酸铝、聚合硫酸铁和添加剂，添加剂与铝和铁之和的摩尔比为1：13，铝和铁的摩尔比为10：3，所述添加剂为水玻璃或硅酸。
复合混凝剂通过以下方法制备，具体包括以下步骤：
将铝土矿用硫酸浸出硫酸铝，并将硫酸铝制备为硫酸铝饱和溶液；在温度为50℃、pH值为2.9的条件下，搅拌硫酸铝饱和溶液，并将硫酸铝饱和溶液进行2小时的聚合反应，制得聚合硫酸铝溶液。
将赤铁矿用硫酸浸出硫酸铁，并将硫酸铁制备为硫酸铁饱和溶液；在温度为50℃、pH值为1.3的条件下，搅拌硫酸铁饱和溶液，并将硫酸铁饱和溶液进行2小时的聚合反应，制得聚合硫酸铁溶液。
将聚合硫酸铝溶液和聚合硫酸铁溶液按照铝和铁的摩尔比为10：3的比例进行混合得到混合液；在pH值为1、温度为50℃的条件下，按照添加剂与铝和铁之和的摩尔比为1：13的比例向混合液加入添加剂，在加入添加剂的过程中以1300转/分钟的速度搅拌混合液，在完成添加剂加入后保温2小时；在保温结束后，在室温条件下陈化24小时，制得复合混凝剂。
所述添加剂为水玻璃或硅酸。
所述硫酸铝饱和溶液进行聚合反应的过程中通过加入硫酸溶液调节pH值；所述硫酸铁饱和溶液进行聚合反应的过程中通过加入硫酸溶液调节pH值。
利用市面上常用的PAC和本混凝剂进行混凝试验对比，试验污水采自泸州市某冶炼厂，采集点在混合池，其结果如表3所示。
表3 PAC与本混凝剂进行混凝试验的试验结果
表3中，浊度单位为NTU，色度单位为倍，总磷单位为mg/L，COD单位为mg/L。
实施例四
本实施例中，复合混凝剂包括聚合硫酸铝、聚合硫酸铁和添加剂，添加剂与铝和铁之和的摩尔比为1：14，铝和铁的摩尔比为10：4，所述添加剂为水玻璃或硅酸。
复合混凝剂通过以下方法制备，具体包括以下步骤：
将铝土矿用硫酸浸出硫酸铝，并将硫酸铝制备为硫酸铝饱和溶液；在温度为55℃、pH值为1.9的条件下，搅拌硫酸铝饱和溶液，并将硫酸铝饱和溶液进行2.5小时的聚合反应，制得聚合硫酸铝溶液。
将赤铁矿用硫酸浸出硫酸铁，并将硫酸铁制备为硫酸铁饱和溶液；在温度为55℃、pH值为1的条件下，搅拌硫酸铁饱和溶液，并将硫酸铁饱和溶液进行2.5小时的聚合反应，制得聚合硫酸铁溶液。
将聚合硫酸铝溶液和聚合硫酸铁溶液按照铝和铁的摩尔比为10：4的比例进行混合得到混合液；在pH值为0.8、温度为55℃的条件下，按照添加剂与铝和铁之和的摩尔比为1：14的比例向混合液加入添加剂，在加入添加剂的过程中以1400转/分钟的速度搅拌混合液，在完成添加剂加入后保温2.5小时；在保温结束后，在室温条件下陈化25小时，制得复合混凝剂。
所述添加剂为水玻璃或硅酸。
所述硫酸铝饱和溶液进行聚合反应的过程中通过加入硫酸溶液调节pH值；所述硫酸铁饱和溶液进行聚合反应的过程中通过加入硫酸溶液调节pH值。
利用市面上常用的PAC和本混凝剂进行混凝试验对比，试验污水采自南充市某泡菜厂，采集点在物化池，其结果如表4所示。
表4 PAC与本混凝剂进行混凝试验的试验结果
表4中，浊度单位为NTU，色度单位为倍，总磷单位为mg/L，COD单位为mg/L。
实施例五
本实施例中，复合混凝剂包括聚合硫酸铝、聚合硫酸铁和添加剂，添加剂与铝和铁之和的摩尔比为1：15，铝和铁的摩尔比为10：5，所述添加剂为水玻璃或硅酸。
复合混凝剂通过以下方法制备，具体包括以下步骤：
将铝土矿用硫酸浸出硫酸铝，并将硫酸铝制备为硫酸铝饱和溶液；在温度为60℃、pH值为0.9的条件下，搅拌硫酸铝饱和溶液，并将硫酸铝饱和溶液进行3小时的聚合反应，制得聚合硫酸铝溶液。
将赤铁矿用硫酸浸出硫酸铁，并将硫酸铁制备为硫酸铁饱和溶液；在温度为60℃、pH值为0.7的条件下，搅拌硫酸铁饱和溶液，并将硫酸铁饱和溶液进行3小时的聚合反应，制得聚合硫酸铁溶液。
将聚合硫酸铝溶液和聚合硫酸铁溶液按照铝和铁的摩尔比为10：5的比例进行混合得到混合液；在pH值为0.6、温度为60℃的条件下，按照添加剂与铝和铁之和的摩尔比为1：15的比例向混合液加入添加剂，在加入添加剂的过程中以1500转/分钟的速度搅拌混合液，在完成添加剂加入后保温3小时；在保温结束后，在室温条件下陈化26小时，制得复合混凝剂。
所述添加剂为水玻璃或硅酸。
所述硫酸铝饱和溶液进行聚合反应的过程中通过加入硫酸溶液调节pH值；所述硫酸铁饱和溶液进行聚合反应的过程中通过加入硫酸溶液调节pH值。
利用市面上常用的PAC和本混凝剂进行混凝试验对，试验污水采自雅安市某洗煤工厂，采集点在物化池，其结果如表5所示。
表5PAC与本混凝剂进行混凝试验的试验结果
表5中，浊度单位为NTU，色度单位为倍，总磷单位为mg/L，COD单位为mg/L。
尽管本发明已进行了一定程度的描述，明显地，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，可进行各个条件的适当变化。可以理解，本发明不限于所述实施方案，而归于权利要求的范围，其包括所述每个因素的等同替换。
Claims (9)
1.一种复合混凝剂，其特征在于，包括聚合硫酸铝、聚合硫酸铁和添加剂，添加剂与铝和铁之和的摩尔比为1：11-15，铝和铁的摩尔比为10：1-5。
2.根据权利要求1所述的一种复合混凝剂，其特征在于，所述添加剂为水玻璃或硅酸。
3.一种制备权利要求1-2中任意一项所述的复合混凝剂的方法，其特征在于，包括：
S1.将聚合硫酸铝溶液和聚合硫酸铁溶液按照铝和铁的摩尔比为10：1-5的比例进行混合得到混合液；
S2.在pH值小于1.5、温度为40-60°C的条件下，按照添加剂与铝和铁之和的摩尔比为1：11-15的比例向混合液加入添加剂，在加入添加剂的过程中以1000-1500转/分钟的速度搅拌混合液，在完成添加剂加入后保温1-3小时；
S3.在保温结束后，在室温条件下陈化22-26小时，制得复合混凝剂。
4.根据权利要求3所述的一种制备复合混凝剂的方法，其特征在于，所述添加剂为水玻璃或硅酸。
5.根据权利要求3所述的一种制备复合混凝剂的方法，其特征在于，所述聚合硫酸铝溶液的制备步骤包括：
将铝土矿用硫酸浸出硫酸铝，并将硫酸铝制备为硫酸铝饱和溶液；
在温度为40-60°C、pH值小于5的条件下，搅拌硫酸铝饱和溶液，并将硫酸铝饱和溶液进行1-3小时的聚合反应，制得聚合硫酸铝溶液。
6.根据权利要求5所述的一种制备复合混凝剂的方法，其特征在于，所述硫酸铝饱和溶液进行聚合反应的过程中通过加入硫酸溶液调节pH值。
7.根据权利要求3所述的一种制备复合混凝剂的方法，其特征在于，所述聚合硫酸铁溶液的制备步骤包括：
将赤铁矿用硫酸浸出硫酸铁，并将硫酸铁制备为硫酸铁饱和溶液；
在温度为40-60°C、pH值小于2的条件下，搅拌硫酸铁饱和溶液，并将硫酸铁饱和溶液进行1-3小时的聚合反应，制得聚合硫酸铁溶液。
8.根据权利要求7所述的一种制备复合混凝剂的方法，其特征在于，所述硫酸铁饱和溶液进行聚合反应的过程中通过加入硫酸溶液调节pH值。
9.根据权利要求3所述的一种制备复合混凝剂的方法，其特征在于，所述添加剂在步骤S2的前三分之二的时间内均匀滴加完毕。
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