CN1095442C - 活性聚硅酸盐絮凝剂的制备方法 - Google Patents

活性聚硅酸盐絮凝剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种活性聚硅酸盐絮凝剂及其制备方法，是将水把碱金属硅酸盐稀释成1～20%的稀溶液，加酸中和使溶液的PH值在小于6范围内，陈化反应1～18小时，再加入金属的水溶性盐，经20～90℃蒸煮反应后，添加微量单一或混合稀土氯化物，得到透明液体的絮凝剂。该溶凝剂在水处理过程中具有絮体粗大、坚实，沉降速度快，净水效果好，无毒无副作用，广泛适用于饮用水和各种工业污染废水处理。

Description

活性聚硅酸盐絮凝剂的制备方法
本发明涉及一种用于除去水中杂质的，含有聚硅酸溶液的絮凝剂，属于无机高分子化学领域。
目前普遍使用的无机高分子絮凝剂有聚合氯化铝和聚合硫酸铁两种：(1)聚合氯化铝虽然比传统的絮凝剂絮凝能力强，但生产工艺复杂，成本高，易造成环境污染。特别是对低温低浊水，高浊水，聚合氯化铝的局限性更是显露无余，处理后的水质达不到有关要求，而且在饮用水处理中，很难保证残留铝离子含量在0.05PPm以下。目前世界上许多国家均规定饮用水中铝离子含量不大于0.05PPm，因为饮用水中铝离子含量过高对人体健康具有潜在的危害。(2)聚合硫酸铁也具有较好的絮凝效果，但生产工艺复杂，且残留Fe3+离子浓度高，对设备腐蚀性大，水质难以控制，易引起饮用水色度的增加。中国专利授权公告号CN1036774C中提供了一种聚硅酸锌絮凝剂，但组成中价格较贵的锌盐占比例较大，成本较高，贮存时间短，虽然加入有机添加剂可延长贮存时间，但有机添加剂会对人体健康产生潜在的危害。
本发明的目的在于克服上述现有絮凝剂的不足之处，提供一种活性聚硅酸盐絮凝剂，适用于一般水源水质条件和低温低浊及高浊度特殊水源水质条件，生产工艺方法简单，生产过程不产生任何废弃物且生产成本低廉，贮存时间较长，净水效果好，对人体无毒副作用，对设备无腐蚀性，适用净水范围广泛。
本发明的活性聚硅酸盐絮凝剂的制备方法：
(1)将水把碱金属硅酸盐稀释成1～20％的稀溶液，加酸中和使溶液的PH值小于6范围内，陈化反应1～18小时，再加入金属的水溶性盐，经20～90℃蒸煮反应后，添加微量单一或混合的稀土氯化物即得到产品，上述方法得到的产品，一般在20℃左右有效期可达100天以上；
(2)将模数大于2.2的硅酸钠、硅酸钾、水玻璃等经过用水稀释加酸陈化处理为碱金属硅酸盐溶液；
(3)在水中形成氢氧化物的金属水溶性盐其包括：无机铝盐、无机铁盐；
(4)在水中形成氢氧化物的金属水溶性盐选用(a)铝型：为硫酸铝、三氯化铝、硝酸铝，含量为SiO2＜15％、Al2O3＜5％、RE2O3＜0.5％；
(b)铁型：为硝酸铁、硫酸铁、三氯化铁，含量为SiO2＜15％、Fe2O3＜10％、
   RE2O3＜0.5％；
(C)铝铁型：硫酸铝、硫酸铁、三氯化铝、三氯化铁、硝酸铝、硝酸铁；
   含量为：SiO2＜15％、Al2O3＜5％、Fe2O3＜8％、RE2O3＜0.5％；
(5)所加入的酸选用硫酸、盐酸、硝酸及磷酸，硫酸为工业硫酸，也可为氯碱工业产生的废硫酸；
本发明的活性聚硅酸盐絮凝剂特点是：先将碱金属硅酸盐加酸聚合后再加入无机铝盐、铁盐，经蒸煮后加入稀土氯化物即得，得到的絮凝剂为透明液体，在水处理过程中具有絮体粗大、坚实、沉降速度快，净水效果好，无毒无副作用，残留量低，并可以长时间保存，广泛适用于饮用水和各种工业污染废水处理。
本发明最佳实施例：
实施例1：在500ml烧杯中加入45克水玻璃，加水200ml稀释，然后用1∶3 H2SO4调节PH值为3.5，将溶液活化2小时，再加入39克工业硫酸铝，80℃蒸煮2小时，加入100ml浓度为0.01％的混合稀土氯化物溶液，即得该絮凝剂(I)，代号为TPS-1。
实施例2：在500ml烧杯中加入43克水玻璃，加水195ml稀释，然后用1∶3 H2SO4调节PH值为3.2，将溶液活化1.5小时，再加入35克硝酸铁，75℃蒸煮2小时，加入100ml浓度为0.08％的混合稀土氯化物溶液，即得该絮凝剂(II)，代号为TPS-2。
实施例3：在500ml烧杯中加入45克水玻璃，加水200ml稀释，然后用1∶3 H2SO4调节PH值为3.2，将溶液活化1.5小时，再加入20克工业硫酸铝及15克三氯化铁，75℃蒸煮2小时，加入100ml浓度为0.01％的混合稀土氯化物溶液，即得该絮凝剂(III)，代号为TPS-3。
实施例4：在500ml经自然沉降除砂后黄河原水中，分别按表1中的数据投加不同类型的絮凝剂，以600转/分速度搅拌3分钟，再以60转/分速度搅拌3分钟，静置后，在液面下0.5cm处取样测浊度，数据见表1，其中投加量以有效成份计。
     表1  本发明TPS絮凝剂与PAC的净水效果比较
  絮凝剂类  型   投加量(PPM)  原水浊度(mmg/L)  静置时间(分) 处理后余浊(mg/L)
  市售液体PAC(1) 5.8 77     16     16
    30     10.6
  市售液体PAC(2) 17.4 77     15     34.3
    45     20.6
TPS-1 4.0 77     15     13.7
    30     9.7
TPS-2 4.4 77     15     17.9
    30     10.6
8.8 77     15     8.8
    30     4.5
实施例5：在500ml黄河原水中，分别按表2中的数据投加不同类型的絮凝剂，以600转/分速度搅拌3分钟，再以60转/分速度搅拌3分钟(TPS-2型以600转/分速度搅拌1分钟，再以60转/分速度搅拌3分钟)，静置后，在液面下0.5cm处取样测浊度，数据见表2，其中投加量以有效成份计。
          表2  本发明TPS-2絮凝剂与PAC的净水效果比较
  絮凝剂类  型   投加量(PPM)   原水浊度(mg/L)   静置时间(分)   处理后余浊(mg/L)
  市售液体PAC(1) 25 1170     15     36.7
    30     34.6
  市售液体PAC(2) 22 1170     15     18.2
    30     13.0
TPS-2 19 1170     15     17.0
    30     14.2
由表1、表2数据看出，TPS絮凝剂净水效果显著优于聚合氯化铝PAC，各指标性能达到国家标准，经济效益与社会效益显著。

Claims (5)

1、一种活性聚硅酸盐絮凝剂的制备方法，其特征在于：将水把碱金属硅酸盐稀释成1～20％的稀溶液，加酸中和使溶液的PH值小于6范围内，陈化反应1～18小时，再加入金属的水溶性盐，经20～90℃蒸煮反应后，添加混合稀土氯化物。
2、根据权利要求1所述的聚硅酸盐絮凝剂的制备方法，其特征在于：将模数大于2.2的硅酸钠、硅酸钾、水玻璃经过用水稀释加酸陈化处理为碱金属硅酸盐溶液。
3、根据权利要求1所述的聚硅酸盐絮凝剂的制备方法，其特征在于：水中形成氢氧化物的金属水溶性盐包括无机铝盐、铁盐。
4、根据权利要求1所述的聚硅酸盐絮凝剂的制备方法，其特征在于：在水中形成氢氧化物的金属水溶性盐选用：
(a)铝型：为硫酸铝、三氯化铝、硝酸铝；
(b)铁型：为硝酸铁、硫酸铁、三氯化铁；
(C)铝铁型：硫酸铝、硫酸铁、三氯化铝、三氯化铁、硝酸铝、硝酸铁；
5、根据权利要求1所述的聚硅酸盐絮凝剂的制备方法，其特征在于：所加入的酸为硫酸、盐酸、硝酸、磷酸或氯碱工业产生的废硫酸。
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