CN108314152A - 一种高效复合絮凝剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效复合絮凝剂的制备方法,其制备方法的步骤为:选用陶土和硅藻土,经过破碎研磨、高温煅烧、酸溶,过滤分离,酸溶混合,聚合,复配反应,喷雾干燥等步骤制备而成。本发明方法生产的无机复合絮凝剂,不仅具备传统聚铝盐铁盐絮凝剂优点和聚硅酸的增加分子量,提高絮凝效果,而且通过引入硅藻土在沉降速度及祛除异味上的性能,具有良好的净水效果和广泛的应用前景,同时为陶土的利用提供了一种较高附加值的可行工艺,最大限度的利用硅藻土的净化效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种无机高分子复配絮凝剂的制备方法,具体涉及一种用陶土及硅藻土制备复合聚硅酸铝铁絮凝剂的制备方法。
背景技术
絮凝剂能促进胶体微粒及其它悬浮颗粒凝聚成无定型絮凝物沉淀下来,是一种污水处理过程中必须的化学试剂。由于有机高分子絮凝剂价格昂贵且使用条件有一定的局限性,因而无机絮凝剂在污水处理中比例较高。目前无机高分子絮凝剂研究较多的是聚铝盐絮凝剂和聚铁絮凝剂。铝盐絮凝剂絮体大,除色性能好,但不易沉淀;铁盐絮凝剂絮体密实,沉降速率快,但铁离子对工业用水有着不良影响,且对设备有强烈腐蚀性,也限制了它在水处理各方面的应用。硅藻土由于其具有多孔性质,目前已大量用于除色除味工艺中,我国硅藻土资源较为丰富,其在污水处理中表现出快速的沉淀性能但去除率不足。聚硅酸铝铁絮凝剂综合了聚硅酸的吸附架桥性能强及铝盐,铁盐的优点,在除浊,脱色,去除重金属离子等方面有很好效果。将聚硅酸铝铁与硅藻土进行插层复合有效提高了无机絮凝剂的絮凝速度及去除率。
陶土、高岭土、莫来石等是一类含铝的硅酸盐矿物,化学成分中含有大量的Al2O3、SiO2和少量的Fe2O3、TiO2以及微量的K2O、Na2O、CaO和MgO等。其具有与聚硅酸铝铁相似的元素组成,随着国民经济各领域的日益发展,人们越来越重视矿粉的在深度加工方面的研究,因为深度加工不仅可以获取新的具有特殊性能的材料,而且还可提高经济效益。研究利用廉价的陶土和少量硅藻土制备无机高分子复合絮凝剂插层复合聚硅酸铝铁,不仅为非金属矿的深加工和综合利用提供了一条新思路,而且能降低企业生产成本,提高企业的经济效益。
利用陶土及硅藻土制备絮凝剂,目前还未发现相关报道,但其优异的性能可为后期絮凝剂的发展提供可行的路径。
发明内容
鉴于以上问题,本发明提供了一种利用陶土及硅藻土为原料的高效复合絮凝剂的制备方法,解决无机絮凝剂在污水去除率提高去除速度不足的应用问题。
为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
本发明中一种高效复合絮凝剂的制备方法,包括以下步骤:
S1:活性陶土的制备:取一定量的陶土采用球磨机或砂磨机进行破碎研磨,全部固体通过100目筛,将研磨合格的陶土放在马弗炉中煅烧;
S2:铝铁酸溶液的制备:三口瓶中加入盐酸,升温,边搅拌边分三次加入煅烧后的陶土,固液比为1:5,反应一定时间,使物料中的铝铁最大限度溶出,趁热过滤,冷却后液体进行铝铁含量的测试,固体冷却备用;
S3:聚合氯化铝铁的制备:在得到的铝铁酸溶液中加入适量氢氧化铝调整铝含量和pH,在120℃温度下,搅拌反应3h,反应结束后室温冷却24h;
S4:硅酸钠溶液的制备:将酸溶出后的固体干燥称量,与烧碱溶液按照一定质量比投入高压釜中,制得硅酸钠溶液,测定硅酸钠浓度及模数;
S5:聚硅酸的制备:将制备的硅酸钠溶液降至室温后稀释,加入盐酸调整pH,放置一段时间使硅酸有一定聚合度,备用;
S6:复配聚硅酸氯化铝铁的制备:在步骤S5中的聚硅酸中加入步骤S3中的聚合氯化铝铁,搅拌反应,并添加一定量的氢氧化钠调整碱度,反应2h后降低搅拌速度并加入硅藻土继续搅1.0h,反应结束后冷却聚合。
S7:喷雾干燥:将步骤S6聚合后的产品在一定温度下喷雾干燥并密封得到高效复合聚硅酸铝铁絮凝剂。
优选的,所述的步骤S1中煅烧温度为750-780℃,煅烧时间为3h。
优选的,所述的步骤S2中陶土与盐酸的固液比为1:5,三口瓶中加入盐酸浓度为25%,反应温度为120℃,反应时间为3h。
优选的,所述的步骤S4中滤渣与烧碱进行高温高压反应制得液体硅酸钠。
优选的,所述的步骤S5中硅酸钠溶质量分数稀释为2%-6%,调整pH为3-6。
优选的,所述的步骤S5中放置时间不超过12h。
优选的,所述的步骤S6中n(Al+Fe):n(Si)=10:1,搅拌反应温度为90℃,硅藻土在调整碱度后添加,硅藻土质量比为1%-5%,冷却聚合时间为5-7天。
优选的,所述的步骤S7中干燥温度为500-600℃。
本发明絮凝剂的制备方法具有工艺创新,利于环保等优点,生产的产品较一般无机絮凝剂分子量大,在水处理中形成的矾花密实,沉降速度快,具有优良的絮凝性能和广泛的应用范围。
本发明主要利用价格低廉且资源丰富的陶土及硅藻土作为主要原料,降低了絮凝剂的生产成本也间接降低了废水的处理成本。聚硅酸铝铁絮凝剂综合了聚硅酸的吸附架桥性能强及铝盐,铁盐的优点,在除浊,脱色,去除重金属离子等方面有很好效果,硅藻土本身具有多孔结构,具备优异的吸附功能,且性质稳定。针对无机絮凝剂处理废水时处理速度和处理率之间很难同时达到的缺点,在聚硅酸铝铁的高分子聚合形成过程中加入少量硅藻土,使硅藻土与聚硅酸铝铁紧密连接在一起,在不影响处理率的前提下,提高了絮凝速度。通过喷雾干燥及硅藻土的存在,提高了产品的储藏稳定性,同时兼顾pH适用范围广,用量少,絮凝效果好的优点。如需加大絮凝剂的除色或除磷效果只需在反应过程中添加适量的铁剂即可,配方调整方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为高效复合絮凝剂的制备方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
S1:取100g的陶土采用球磨机或砂磨机进行破碎研磨,全部固体通过100目筛,将研磨合格的陶土放在马弗炉中,在750℃下煅烧3h;
S2:在三口瓶中加入质量分数为25%的盐酸,升温至120℃,边搅拌边分三次加入煅烧后的陶土,固液比为1:5,反应时间为3h,使物料中的铝铁最大限度溶出,趁热过滤,冷却后液体进行铝铁含量的测试,固体冷却备用;
S3:在得到的铝铁酸溶液中加入适量氢氧化铝调整铝含量和pH,在120℃温度下,搅拌反应3h,反应结束后室温冷却24h;
S4:将酸溶出后的固体干燥称量,与烧碱溶液按照1:4的质量比投入高压釜中加压加温反应,制得硅酸钠溶液,测定硅酸钠浓度及模数;
S5:将制备的硅酸钠溶液降至室温后稀释至质量分数为2%,加入盐酸调整pH为6,放置10h,使硅酸有一定聚合度,备用;
S6:在步骤S5中的聚硅酸中加入步骤S3中的聚合氯化铝铁,n(Al+Fe):n(Si)=10:1,在温度为90℃下搅拌,并添加一定量的氢氧化钠调整碱度,反应2h后降低搅拌速度并加入质量比为1%的硅藻土继续搅拌1.0h,反应结束后冷却聚合5-7天。
S7:喷雾干燥:将步骤S6聚合后的产品在500℃的温度下喷雾干燥并密封得到高效复合聚硅酸铝铁絮凝剂。
实施例2
S1:取100g的陶土采用球磨机或砂磨机进行破碎研磨,全部固体通过100目筛,将研磨合格的陶土放在马弗炉中,在760℃下煅烧3h;
S2:在三口瓶中加入质量分数为25%的盐酸,升温至120℃,边搅拌边分三次加入煅烧后的陶土,固液比为1:5,反应时间为3h,使物料中的铝铁最大限度溶出,趁热过滤,冷却后液体进行铝铁含量的测试,固体冷却备用;
S3:在得到的铝铁酸溶液中加入适量氢氧化铝调整铝含量和pH,在120℃温度下,搅拌反应3h,反应结束后室温冷却24h;
S4:将酸溶出后的固体干燥称量,与烧碱溶液按照1:4的质量比投入高压釜中加压加温反应,制得硅酸钠溶液,测定硅酸钠浓度及模数;
S5:将制备的硅酸钠溶液降至室温后稀释至质量分数为6%,加入盐酸调整pH为3,放置6h,使硅酸有一定聚合度,备用;
S6:在步骤S5中的聚硅酸中加入步骤S3中的聚合氯化铝铁,n(Al+Fe):n(Si)=10:1,在温度为90℃下搅拌,并添加一定量的氢氧化钠调整碱度,反应2h后降低搅拌速度并加入质量比为5%的硅藻土继续搅拌1.0h,反应结束后冷却聚合5-7天。
S7:喷雾干燥:将步骤S6聚合后的产品在600℃的温度下喷雾干燥并密封得到高效复合聚硅酸铝铁絮凝剂。
实施例3
S1:取100g的陶土采用球磨机或砂磨机进行破碎研磨,全部固体通过100目筛,将研磨合格的陶土放在马弗炉中,在780℃下煅烧3h;
S2:在三口瓶中加入质量分数为25%的盐酸,升温至120℃,边搅拌边分三次加入煅烧后的陶土,固液比为1:5,反应时间为3h,使物料中的铝铁最大限度溶出,趁热过滤,冷却后液体进行铝铁含量的测试,固体冷却备用;
S3:在得到的铝铁酸溶液中加入适量氢氧化铝调整铝含量和pH,在120℃温度下,搅拌反应3h,反应结束后室温冷却24h;
S4:将酸溶出后的固体干燥称量,与烧碱溶液按照1:4的质量比投入高压釜中加压加温反应,制得硅酸钠溶液,测定硅酸钠浓度及模数;
S5:将制备的硅酸钠溶液降至室温后稀释至质量分数为4%,加入盐酸调整pH为4,放置12h,使硅酸有一定聚合度,备用;
S6:在步骤S5中的聚硅酸中加入步骤S3中的聚合氯化铝铁,n(Al+Fe):n(Si)=10:1,在温度为90℃下搅拌,并添加一定量的氢氧化钠调整碱度,反应2h后降低搅拌速度并加入质量比为3%的硅藻土继续搅拌1.0h,反应结束后冷却聚合5-7天。
S7:喷雾干燥:将步骤S6聚合后的产品在550℃的温度下喷雾干燥并密封得到高效复合聚硅酸铝铁絮凝剂。
实施例4
S1:取100g的陶土采用球磨机或砂磨机进行破碎研磨,全部固体通过100目筛,将研磨合格的陶土放在马弗炉中,在770℃下煅烧3h;
S2:在三口瓶中加入质量分数为25%的盐酸,升温至120℃,边搅拌边分三次加入煅烧后的陶土,固液比为1:5,反应时间为3h,使物料中的铝铁最大限度溶出,趁热过滤,冷却后液体进行铝铁含量的测试,固体冷却备用;
S3:在得到的铝铁酸溶液中加入适量氢氧化铝调整铝含量和pH,在120℃温度下,搅拌反应3h,反应结束后室温冷却24h;
S4:将酸溶出后的固体干燥称量,与烧碱溶液按照1:4的质量比投入高压釜中加压加温反应,制得硅酸钠溶液,测定硅酸钠浓度及模数;
S5:将制备的硅酸钠溶液降至室温后稀释至质量分数为5%,加入盐酸调整pH为5,放置10h,使硅酸有一定聚合度,备用;
S6:在步骤S5中的聚硅酸中加入步骤S3中的聚合氯化铝铁,n(Al+Fe):n(Si)=10:1,在温度为90℃下搅拌,并添加一定量的氢氧化钠调整碱度,反应2h后降低搅拌速度并加入质量比为2%的硅藻土继续搅拌1.0h,反应结束后冷却聚合5-7天。
S7:喷雾干燥:将步骤S6聚合后的产品在580℃的温度下喷雾干燥并密封得到高效复合聚硅酸铝铁絮凝剂。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高效复合絮凝剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:活性陶土的制备:取一定量的陶土采用球磨机或砂磨机进行破碎研磨,全部固体通过100目筛,将研磨合格的陶土放在马弗炉中煅烧;
S2:铝铁酸溶液的制备:三口瓶中加入盐酸,升温,边搅拌边分三次加入煅烧后的陶土,固液比为1:5,反应一定时间,使物料中的铝铁最大限度溶出,趁热过滤,冷却后液体进行铝铁含量的测试,固体冷却备用;
S3:聚合氯化铝铁的制备:在得到的铝铁酸溶液中加入适量氢氧化铝调整铝含量和pH,在120℃温度下,搅拌反应3h,反应结束后室温冷却24h;
S4:硅酸钠溶液的制备:将酸溶出后的固体干燥称量,与烧碱溶液按照一定质量比投入高压釜中,制得硅酸钠溶液,测定硅酸钠浓度及模数;
S5:聚硅酸的制备:将制备的硅酸钠溶液降至室温后稀释,加入盐酸调整pH,放置一段时间使硅酸有一定聚合度,备用;
S6:复配聚硅酸氯化铝铁的制备:在步骤S5中的聚硅酸中加入步骤S3中的聚合氯化铝铁,搅拌反应,并添加一定量的氢氧化钠调整碱度,反应2h后降低搅拌速度并加入硅藻土继续搅1.0h,反应结束后冷却聚合。
S7:喷雾干燥:将步骤S6聚合后的产品在一定温度下喷雾干燥并密封得到高效复合聚硅酸铝铁絮凝剂。
2.根据权利要求1所述的一种高效复合絮凝剂的制备方法,其特征在于,所述的步骤S1中煅烧温度为750-780℃,煅烧时间为3h。
3.根据权利要求1所述的一种高效复合絮凝剂的制备方法,其特征在于,所述的步骤S2中陶土与盐酸的固液比为1:5,三口瓶中加入盐酸浓度为25%,反应温度为120℃,反应时间为3h。
4.根据权利要求1所述的一种高效复合絮凝剂的制备方法,其特征在于,所述的步骤S4中滤渣与烧碱进行高温高压反应制得液体硅酸钠。
5.根据权利要求1所述的一种高效复合絮凝剂的制备方法,其特征在于,所述的步骤S5中硅酸钠溶质量分数稀释为2%-6%,调整pH为3-6。
6.根据权利要求1所述的一种高效复合絮凝剂的制备方法,其特征在于,所述的步骤S5中放置时间不超过12h。
7.根据权利要求1所述的一种高效复合絮凝剂的制备方法,其特征在于,所述的步骤S6中n(Al+Fe):n(Si)=10:1,搅拌反应温度为90℃,硅藻土在调整碱度后添加,硅藻土质量比为1%-5%,冷却聚合时间为5-7天。
8.根据权利要求1所述的一种高效复合絮凝剂的制备方法,其特征在于,所述的步骤S7中干燥温度为500-600℃。
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