CN108862503B - 一种浸酸式固态或液态聚硅酸金属盐混凝剂制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属盐混凝剂，尤指一种浸酸式固态或液态聚硅酸金属盐混凝剂制备方法；混凝剂主要包括以下组分：飞灰21～95份、水10～200份、硫酸8～60份、硝酸7～52份、水玻璃10～63份、氯化铝7～54份、六水合氯化铝8～63份，以及硫酸铝2～30份或者九水硅酸钠5～71份；本发明采用先浸酸后制备固态或液态产品的方法合成聚硅酸金属盐混凝剂，与直接制备混凝剂相比，加快了制备过程亦简化了制备程序，并且保持其稳定性；该混凝剂用于垃圾渗滤液混凝处理剂与焚烧污泥混凝处理药剂，不仅浸酸后可合理利用飞灰，而且可通过固态、液态混凝剂处理废水，同时还可以实现资源化循环利用，即利用飞灰制备聚硅酸金属盐混凝剂。

Description

一种浸酸式固态或液态聚硅酸金属盐混凝剂制备方法

技术领域

本发明涉及一种金属盐混凝剂，尤指一种浸酸式固态或液态聚硅酸金属盐混凝剂制备方法。

背景技术

垃圾焚烧容易产生二次污染，而焚烧飞灰是二次污染的主要载体，焚烧飞灰因含有高浸出毒性的重金属以及高毒性当量的二噁英等污染成分被普遍认为是一种危险废物；目前，垃圾焚烧飞灰主要采取在密封填埋、水泥固化后填埋、熔融固化填埋和化学稳定化后再填埋等处置方式，而资源化主要集中在采用水洗的方法回收其中易溶盐类和用酸浸的方法提取其中的重金属，而这些方法都只处于实验室阶段，实现其产业化的最大问题是成本太高，所得产品无法在市场上与现有产品竞争。

本发明采用酸浸方式现将飞灰中重金属离子浸出，利用浸出液中重金属离子稳定聚硅酸，合成聚硅酸金属盐混凝剂；一方面，资源化利用飞灰；另一方面，提供一种解决聚硅酸金属盐稳定性问题的技术方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在公开一种金属盐混凝剂，尤指一种浸酸式固态或液态聚硅酸金属盐混凝剂制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种浸酸式固态聚硅酸金属盐混凝剂制备方法，其特征在于，所述的混凝剂主要包括以下原料组分：飞灰21～95份、水10～200份、硫酸8～60份、硝酸7～52份、水玻璃10～63份、六水合氯化铝8～63份、硫酸铝2～30份；所述飞灰与水玻璃的质量比为3:2～10；

所述的制备方法主要包括：

1)将飞灰与水按照质量比为1：10的比例进行水洗混合，浸出时间为23.5～48.2h；

2)制备浸取液：采用1+1硫酸与硝酸配制成混合酸，然后将混合酸与水配制成1+1酸液作为浸取液；再然后对步骤1)浸出的飞灰通过浸取液进行浸取工作，时间为48～96h，最后经过过滤并自然风干得到滤渣A固体与滤液B液体；

3)选取反应容器，首先在容器添加12.6L滤液B液体，在高速搅拌状态下逐渐加入12.6kg水玻璃，并搅拌9.6～21.0min；

4)然后在反应容器中添加19.8kg六水合氯化铝，继续常温搅拌9.5～20.5min；随着反应时间的增加，溶液变成黄绿色均匀粘稠可流动液体，在此反应时间内，不凝胶，添加氯化铝以稳定聚硅酸溶液；

5)搅拌均匀后，将反应容器敞口放入59.2～60.8℃水浴熟化2～4h后，冷却至室温；加入氯化铝以阻止聚合反应，添加滤渣A固体以吸附更多水分，使反应进一步减缓，在此温度下，熟化的过程即为产物变干的过程；

6)在搅拌条件下加入5～10kg硫酸铝、再添加滤渣A固体15.3～35.6kg，得到用于垃圾渗滤液的固体混凝剂。

优选地，所述的氯化铝替换为氯化镁、氯化锌、氯化铁或硫酸亚铁；所述六水合氯化铝以10kg六水合氯化铝+10kg氯化铁替换。

优选地，所述混凝剂还包括硅藻土，白炭黑，在步骤6)加入硫酸铝、风干的滤渣A固体时添加，以阻止其进一步反应。

一种浸酸式液态聚硅酸金属盐混凝剂制备方法，其特征在于，所述的混凝剂主要包括以下原料组分：飞灰21～95份、水10～200份、硫酸8～60份、硝酸7～52份、九水硅酸钠5～71份、氯化铝7～54份；

所述的制备方法主要包括：

1)将飞灰与水按照质量比为1：10～12的比例进行水洗混合，浸出时间为23.5～48.2h；

2)制备浸取液：采用1+1硫酸与硝酸配制成混合酸，然后将混合酸与水配制成1+1酸液作为浸取液；再然后对步骤1)浸出的飞灰通过浸取液进行浸取工作，时间为48～96h，最后经过过滤并自然风干得到滤渣A固体与滤液B液体；

3)选取反应容器，在反应容器中添加32～56L水，称取9～12kg九水硅酸钠溶于反应容器的水中；

4)溶解完全后，滴加上述滤液B液体10～15L，搅拌反应2h；

5)添加氯化铝溶液使铝硅比为1:1左右，搅拌反应2h，并在60℃条件下熟化4h，得到聚硅酸铝溶液，即液体混凝剂。

一种浸酸式液态聚硅酸金属盐混凝剂制备方法，其特征在于，所述的混凝剂主要包括以下原料组分：飞灰21～95份、水10～200份、硫酸8～60份、硝酸7～52份、水玻璃10～63份、六水合氯化铝8～63份；所述飞灰与水玻璃的质量比为3:2～10；所述的制备方法主要包括：

1)将飞灰与水按照质量比为1：10的比例进行水洗混合，浸出时间为23.5～48.2h；

2)制备浸取液：采用1+1硫酸与硝酸配制成混合酸，然后将混合酸与水配制成1+1酸液作为浸取液；再然后对步骤1)浸出的飞灰通过浸取液进行浸取工作，时间为48～96h，最后经过过滤并自然风干得到滤渣A固体与滤液B液体；

3)选取反应容器，在反应容器中添加15L水，高速搅拌状态下逐渐添加10kg水玻璃，搅拌10～20min，

4)往反应容器中添加22～26.3kg六水合氯化铝，继续常温搅拌2.2h；

5)添加13～23L滤液B液体，搅拌20～30min；

6)添加滤渣A固体4.8～5.2kg，继续搅拌2～2.15h后，静置熟化，得到用于垃圾渗滤液以聚硅酸铝为主的糊状液体混凝剂。

优选地，所述氯化铝由氯化镁、氯化锌、氯化铁或硫酸亚铁中的一种或两种替换。

本发明的有益效果体现在：本发明采用先浸酸后制备固态或液态产品的方法合成聚硅酸金属盐混凝剂，与直接制备混凝剂相比，加快了制备过程亦简化了制备程序，并且保持其稳定性；该混凝剂用于垃圾渗滤液混凝处理剂与焚烧污泥混凝处理药剂，不仅在浸酸后可合理利用飞灰，使飞灰得到可发挥自身价值意义的优良处理办法，而且可以通过固态、液态混凝剂以处理各种垃圾污染，同时还可以实现资源化循环利用，利用飞灰制备聚硅酸金属盐混凝剂，对环境带来一定效益。

本发明利用飞灰制备的聚硅酸金属盐混凝剂，可用作各种废水治理，所制备的混凝剂用于废水后，所有重金属及有害物质再次回到待焚烧污泥中，焚烧污泥产生的飞灰又重新用于制备混凝剂，飞灰既可以用于参与制备混凝剂，混凝剂又可以用于废水治理与焚烧污泥，由此循环利用飞灰制备的聚硅酸金属盐混凝剂，可不断用于废水治理与用作垃圾焚烧厂处理垃圾；这样不断循环，直至污泥产生的飞灰中重金属离子较高，具有二次回收的价值，此时再进行回收。

由于飞灰中重金属的提取及二次利用较难，本发明很好的利用了飞灰的特性，飞灰可为反应提供金属离子，也可以当作干燥物质，制备用于焚烧前废水处理的混凝剂；而且本发明利用干燥剂作为惰性粉末隔开聚硅酸颗粒之间的接触，从而防止聚硅酸类产物进一步聚合失效，这种机理类似在物质表面发生吸附形成一种包覆膜，起到疏水防接触的作用，达到稳定产物的作用，既解决了聚硅酸类的混凝剂稳定性较差的问题，在市场上罕见有稳定固体聚硅酸类混凝剂情况下，生产出稳定的固体的聚硅酸金属盐的产品。本发明最后添加的硫酸铝、硅藻土、飞灰、白炭黑等的作用均是防止聚硅酸进一步聚合的作用；而这些物质又是水处理中常用的药剂，不影响总体药剂的效果。

具体实施方式

下面详细说明本发明的具体实施方式：

一种浸酸式固液态聚硅酸金属盐混凝剂，所述的混凝剂主要包括以下组分：飞灰21～95份、水10～200份、硫酸8～60份、硝酸7～52份、水玻璃10～63份、六水合氯化铝8～63份、硫酸铝2～30份；或者组分为：飞灰21～95份、水10～200份、硫酸8～60份、硝酸7～52份、水玻璃10～63份、九水硅酸钠5～71份、氯化铝7～54份、六水合氯化铝8～63份，其中的六水合氯化铝有结晶水，氯化铝没有结晶水，六水合氯化铝有配位键，与氯化铝稍有区别，本具体实施例中的六水合氯化铝的作用效果明显，其中的九水硅酸钠的水溶液为水玻璃，但二者使用时作用效果有区别，本实施例中的九水硅酸钠可以直接以九水硅酸钠为原料使用，也可以用水玻璃代替九水硅酸钠作为原料使用；在所述混凝剂中，所述飞灰与水玻璃的质量比为3:2～10；所述飞灰与水的质量比为1:10～16，所述水玻璃与六水合氯化铝的质量比为1:1～2，且还包括硅藻土，白炭黑等。

实施例一，先浸酸，后制备固体混凝剂：

一种浸酸式固态聚硅酸金属盐混凝剂制备方法，所述的混凝剂主要包括以下原料组分：飞灰21～95份、水10～200份、硫酸8～60份、硝酸7～52份、水玻璃10～63份、六水合氯化铝8～63份、硫酸铝2～30份；所述飞灰与水玻璃的质量比为3:2～10；所述的制备方法主要包括：

1)将飞灰与水按照质量比为1：10的比例进行水洗混合，浸出时间为23.5～48.2h，直至得到淡黄绿色溶液；

2)制备浸取液：采用1+1硫酸与硝酸配制成混合酸，或采用硫酸与盐酸硫酸～盐酸混合酸，然后将混合酸与水配制成1+1酸液作为浸取液；再然后对步骤1)浸出的飞灰通过浸取液进行浸取工作，时间为48～96h，最后经过过滤并自然风干得到滤渣A固体与滤液B液体；

3)选取反应容器为100kg玻璃反应釜，开设有四个通口，分别放置温度计、加料口、加料口、导气口，工作过程中可用导管连接导气口通入到水中；首先在容器添加12.6L滤液B液体，在高速搅拌状态下逐渐加入12.6kg水玻璃，并搅拌9.6～21.0min；搅拌过程中，随着反应时间的增加，溶液逐渐变为粘稠状，在此反应时间内，溶液均为粘稠状态的聚硅酸；

4)然后在反应容器中添加19.8kg六水合氯化铝，继续常温搅拌15min；随着反应时间的增加，溶液变成黄绿色均匀粘稠可流动液体，在此反应时间内，不凝胶，添加氯化铝以稳定聚硅酸溶液；

5)搅拌均匀后，将反应容器敞口放入60℃水浴熟化2～4h后，冷却至室温；加入氯化铝以阻止聚合反应，添加滤渣A固体以吸附更多水分，使反应进一步减缓，在此温度下，熟化的过程即为产物变干的过程；

6)在搅拌条件下加入8kg硫酸铝，再添加滤渣A固体30kg，得到用于垃圾渗滤液的固体混凝剂；产物已经成型变干，添加硫酸铝以进一步阻止成型产物的板结及出水反应。

其中，步骤4)所述的氯化铝替换为氯化镁、氯化锌、氯化铁或硫酸亚铁；步骤4)的六水合氯化铝可以以10kg六水合氯化铝+10kg氯化铁替换，所述氯化铁，也可以是氯化镁、氯化锌或硫酸亚铁；所述混凝剂还包括硅藻土，白炭黑，在步骤6)加入硫酸铝、风干的滤渣A固体时添加，以阻止产物反应，防止产物板结；

在所述步骤6)制备的固体混凝剂基础上，重复添加飞灰，可得到用于焚烧污泥处理工艺中的混凝处理药剂；在所述步骤6)制备的固体混凝剂基础上，用制得固体混凝剂添加至废水中进行废水治理，治理后可得二次飞灰；重复步骤并添加二次飞灰，制备新的固体混凝剂，并以此循环制备。

所述的氯化铝可替换为氯化镁、氯化锌、氯化铁或硫酸亚铁；所述六水合氯化铝可以以10kg六水合氯化铝+10kg氯化铁替换，所述氯化铁，也可以是氯化镁、氯化锌或硫酸亚铁。

实施例二，先浸酸，后制备液体混凝剂：

一种浸酸式液态聚硅酸金属盐混凝剂制备方法，其特征在于，所述的混凝剂主要包括以下原料组分：飞灰21～95份、水10～200份、硫酸8～60份、硝酸7～52份、九水硅酸钠5～71份、氯化铝7～54份；所述的制备方法主要包括：

1)将飞灰与水按照质量比为1：10～12的比例进行水洗混合，浸出时间为23.5～48.2h，直至得到淡黄绿色溶液；

2)制备浸取液：采用1+1硫酸与硝酸配制成混合酸，或采用硫酸与盐酸硫酸～盐酸混合酸，然后将混合酸与水配制成1+1酸液作为浸取液；再然后对步骤1)浸出的飞灰通过浸取液进行浸取工作，时间为48～96h，最后经过过滤并自然风干得到滤渣A固体与滤液B液体；

3)选取反应容器为100kg玻璃反应釜，开设有四个通口，分别放置温度计、加料口、加料口、导气口，工作过程中可用导管连接导气口通入到水中；在反应容器中添加35L水，称取10kg九水硅酸钠溶于反应容器的水中；

4)溶解完全后，滴加上述滤液B液体15L，搅拌反应2h；

5)添加氯化铝溶液使铝硅比为1:1左右，搅拌反应2h，并在60℃条件下熟化4h，得到聚硅酸铝溶液，即液体混凝剂；

在所述步骤5)制备的液体混凝剂基础上，重复添加飞灰，可得到用于焚烧污泥处理工艺中的混凝处理药剂；

在所述步骤5)制备的液体混凝剂基础上，用制得液体混凝剂添加至废水中进行废水治理，治理后可得二次飞灰；重复步骤并添加二次飞灰，制备新的糊状液体混凝剂，并以此循环制备。

实施例三，先浸酸，后制备液体混凝剂：

一种浸酸式液态聚硅酸金属盐混凝剂制备方法，其特征在于，所述的混凝剂主要包括以下原料组分：飞灰21～95份、水10～200份、硫酸8～60份、硝酸7～52份、水玻璃10～63份、六水合氯化铝8～63份；所述飞灰与水玻璃的质量比为3:2～10；所述的制备方法主要包括：

1)将飞灰与水按照质量比为1：10的比例进行水洗混合，浸出时间为23.5～48.2h，直至得到淡黄绿色溶液；

2)制备浸取液：采用1+1硫酸与硝酸配制成混合酸，或采用硫酸与盐酸硫酸～盐酸混合酸，然后将混合酸与水配制成1+1酸液作为浸取液；再然后对步骤1)浸出的飞灰通过浸取液进行浸取工作，时间为48～96h，最后经过过滤并自然风干得到滤渣A固体与滤液B液体；

3)选取反应容器为100kg玻璃反应釜，开设有四个通口，分别放置温度计、加料口、加料口、导气口，工作过程中可用导管连接导气口通入到水中；在反应容器中添加15L水，高速搅拌状态下逐渐添加10kg水玻璃，搅拌10～20min，

4)往反应容器中添加22～26.3kg六水合氯化铝，可根据不同的铝硅比，调节氯化铝的用量，继续常温搅拌2.2h；

5)添加13～23L滤液B液体，搅拌20～30min；

6)添加滤渣A固体4.8～5.2kg，继续搅拌2～2.15h后，静置熟化，得到用于垃圾渗滤液以聚硅酸铝为主的糊状液体混凝剂；

所述氯化铝可以由氯化镁、氯化锌、氯化铁或硫酸亚铁中的一种或两种替换；

在所述步骤6)制备的糊状液体混凝剂基础上，重复添加飞灰，可得到用于焚烧污泥处理工艺中的混凝处理药剂；在所述步骤6)制备的糊状液体混凝剂基础上，用制得糊状液体混凝剂添加至废水中进行废水治理，治理后可得二次飞灰；重复步骤并添加二次飞灰，制备新的糊状液体混凝剂，并以此循环制备。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明的技术范围作任何限制，本行业的技术人员，在本技术方案的启迪下，可以做出一些变形与修改，凡是依据本发明的技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种浸酸式固态聚硅酸金属盐混凝剂制备方法，其特征在于，所述的混凝剂主要包括以下原料组分：飞灰21～95份、水10～200份、硫酸8～60份、硝酸7～52份、水玻璃10～63份、六水合氯化铝8～63份、硫酸铝2～30份；所述飞灰与水玻璃的质量比为3:2～10；

所述的制备方法主要包括：

1)将飞灰与水按照质量比为1：10的比例进行水洗混合，浸出时间为23.5～48.2h；

2)制备浸取液：采用1+1硫酸与硝酸配制成混合酸，然后将混合酸与水配制成1+1酸液作为浸取液；再然后对步骤1)浸出的飞灰通过浸取液进行浸取工作，时间为48～96h，最后经过过滤并自然风干得到滤渣A固体与滤液B液体；

3)选取反应容器，首先在容器添加12.6L滤液B液体，在高速搅拌状态下逐渐加入12.6kg水玻璃，并搅拌9.6～21.0min；

4)然后在反应容器中添加19.8kg六水合氯化铝，继续常温搅拌9.5～20.5min；随着反应时间的增加，溶液变成黄绿色均匀粘稠可流动液体，在此反应时间内，不凝胶，添加氯化铝以稳定聚硅酸溶液；

5)搅拌均匀后，将反应容器敞口放入59.2～60.8℃水浴熟化2～4h后，冷却至室温；加入氯化铝以阻止聚合反应，添加滤渣A固体以吸附更多水分，使反应进一步减缓，在此温度下，熟化的过程即为产物变干的过程；

6)在搅拌条件下加入5～10kg硫酸铝、再添加滤渣A固体15.3～35.6kg，得到用于垃圾渗滤液的固体混凝剂。

2.根据权利要求1所述的一种浸酸式固态聚硅酸金属盐混凝剂制备方法，其特征在于，所述的氯化铝替换为氯化镁、氯化锌、氯化铁或硫酸亚铁；所述六水合氯化铝以10kg六水合氯化铝+10kg氯化铁替换。

3.根据权利要求1所述的一种浸酸式固态聚硅酸金属盐混凝剂制备方法，其特征在于，所述混凝剂还包括硅藻土，白炭黑，在步骤6)加入硫酸铝、风干的滤渣A固体时添加，以阻止其进一步反应。

4.一种浸酸式液态聚硅酸金属盐混凝剂制备方法，其特征在于，所述的混凝剂主要包括以下原料组分：飞灰21～95份、水10～200份、硫酸8～60份、硝酸7～52份、九水硅酸钠5～71份、氯化铝7～54份；

所述的制备方法主要包括：

1)将飞灰与水按照质量比为1：10～12的比例进行水洗混合，浸出时间为23.5～48.2h；

2)制备浸取液：采用1+1硫酸与硝酸配制成混合酸，然后将混合酸与水配制成1+1酸液作为浸取液；再然后对步骤1)浸出的飞灰通过浸取液进行浸取工作，时间为48～96h，最后经过过滤并自然风干得到滤渣A固体与滤液B液体；

3)选取反应容器，在反应容器中添加32～56L水，称取9～12kg九水硅酸钠溶于反应容器的水中；

4)溶解完全后，滴加上述滤液B液体10～15L，搅拌反应2h；

5)添加氯化铝溶液使铝硅比为1:1左右，搅拌反应2h，并在60℃条件下熟化4h，得到聚硅酸铝溶液，即液体混凝剂。

5.一种浸酸式液态聚硅酸金属盐混凝剂制备方法，其特征在于，所述的混凝剂主要包括以下原料组分：飞灰21～95份、水10～200份、硫酸8～60份、硝酸7～52份、水玻璃10～63份、六水合氯化铝8～63份；所述飞灰与水玻璃的质量比为3:2～10；所述的制备方法主要包括：

1)将飞灰与水按照质量比为1：10的比例进行水洗混合，浸出时间为23.5～48.2h；

2)制备浸取液：采用1+1硫酸与硝酸配制成混合酸，然后将混合酸与水配制成1+1酸液作为浸取液；再然后对步骤1)浸出的飞灰通过浸取液进行浸取工作，时间为48～96h，最后经过过滤并自然风干得到滤渣A固体与滤液B液体；

3)选取反应容器，在反应容器中添加15L水，高速搅拌状态下逐渐添加10kg水玻璃，搅拌10～20min，

4)往反应容器中添加22～26.3kg六水合氯化铝，继续常温搅拌2.2h；

5)添加13～23L滤液B液体，搅拌20～30min；

6)添加滤渣A固体4.8～5.2kg，继续搅拌2～2.15h后，静置熟化，得到用于垃圾渗滤液以聚硅酸铝为主的糊状液体混凝剂。

6.根据权利要求4所述的一种浸酸式液态聚硅酸金属盐混凝剂制备方法，其特征在于，所述氯化铝由氯化镁、氯化锌、氯化铁或硫酸亚铁中的一种或两种替换。