CN110304698A

CN110304698A - 一种用于含锆废液的处理剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN110304698A
Application number: CN201910355251.4A
Authority: CN
Inventors: 潘烨
Original assignee: Hangzhou Yuheng Energy Saving Technology Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Yuheng Energy Saving Technology Co Ltd
Priority date: 2019-04-29
Filing date: 2019-04-29
Publication date: 2019-10-08

Abstract

本发明公开了一种用于含锆废液的处理剂及其制备方法和应用，属于废水处理领域。处理剂采用硅酸钠为原料，酸化后与氯氯化镁、氯化铝、氯化铁、硫酸铝、硫酸镁、硫酸铁经聚合反应而成，是一种聚硅酸类复合絮凝剂。本发明根据含锆废水中重金属污染物浓度高的特点，选择新型高效的聚硅酸金属盐处理药剂进行絮凝沉淀，提高了絮凝沉淀的效率、简化处理装置，改进处理工艺，极大降低含锆废液的处理成本，同时有效改善出水水质、水量。

Description

一种用于含锆废液的处理剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种用于含锆废液的处理剂及其制备方法和应用。

背景技术

锆是一种银白色过渡金属，因其具有优良的耐磨、耐腐蚀、耐高温等特性而广泛应用于电子、原子能、航天航空及军工等领域。锆及其化合物的开发利用会对环境和身体健康产生极度危害，近年来受到环保界的广泛关注。利用活性矾土等吸附剂和离子交换法等方法对含锆废水的净化效果有效，但是在处理过程易发生硫酸盐化而导致活性降低，处理效果低，不易于大规模应用。这些问题限制了含锆废水处理的进一步工业化。

因此，研究如何去除污水中的锆，对促进生态环境的可持续发展，提高生活质量以及减少对人们健康的伤害，具有重要的现实意义。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种用于含锆废液的处理剂，以解决现有含锆污水效率低、可生化性差以及处理成本高的问题。

本发明的目的之二在于提供一种用于含锆废液的处理剂的制备方法。

本发明的目的之三在于将所提供的用于含锆废液的处理剂进行应用。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种用于含锆废液的处理剂，所述处理剂的主要活性成分为聚硅酸金属盐，包括：聚硅酸铁镁、聚硅酸氯化铝镁、聚硅酸硫酸铁铝和聚硅酸氯化铁铝。

进一步地，所述处理剂由酸化后的硅酸钠，以及氯化镁、氯化铝、氯化铁、硫酸铝、硫酸镁和硫酸铁经聚合反应制备而成。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种用于含锆废液的处理剂的制备方法，包括：

助凝剂聚硅酸制备步骤：量取Na₂SiO₃水溶液，加入蒸馏水稀释，调节pH 值后，室温静置活化，得到聚硅酸溶液；

复合絮凝剂制备步骤：在所述聚硅酸溶液中依次加入MgCl₂、MgSO₄、 Al₂(SO₄)₃、AlCl₃、FeCl₃和Fe₂(SO₄)₃，高速搅拌混匀，室温静置，聚合熟化，即得。

进一步地，在所述助凝剂聚硅酸制备步骤中，Na₂SiO₃水溶液稀释后的浓度为2-5％；加入浓度为10-30％的稀硫酸调节pH，调节后的pH值为5-6；静置活化时间为1-6h；

在所述复合絮凝剂制备步骤中，MgCl₂、MgSO₄、Al₂(SO₄)₃、AlCl₃、FeCl₃和Fe₂(SO₄)₃的投放质量分数均为1-10％；搅拌速度为200-400rpm；室温静置时间为8-24h。

本发明的目的之三采用如下技术方案实现：

一种含锆废液的处理工艺，采用所述的处理剂进行处理，包括以下步骤：

步骤a：含锆废液由集水池收集，经过格栅拦过滤后泵入调节池，加入pH 调节剂进行调节；

步骤b：将经步骤a处理后的废液泵入混凝沉淀池，将所述处理剂投入所述混凝沉淀池中进行首次沉淀，絮凝沉淀后，将上层水体泵回所述调节池，底部污泥排入沉淀池；

步骤c：步骤b中获取的所述上层水体在所述调节池中进行pH调节后，再次泵入混凝沉淀池，将所述处理剂投入所述混凝沉淀池中进行二次沉淀；

步骤d：将步骤c中二次沉淀后获取的上清液泵入滤池进行消毒处理，达标后排出；下层污泥进入所述沉淀池进行压滤。

进一步地，还包括步骤e：所述步骤a、步骤b、步骤c和步骤d按正常流程运作后，每日向所述调节池补加pH调节剂，将所述调节池的pH调为5-9。

进一步地，在所述步骤a和步骤e中，所述pH调节剂均为稀H₂SO₄溶液。

进一步地，在所述步骤b)中，进行首次沉淀时，所述处理剂的投入量为原水质量的0.5-5％；在所述步骤c)中，进行二次沉淀时，所述处理剂的投入量为原水质量的0.1-2％。

进一步地，在所述步骤b和所述步骤c中，所述处理剂的具体投料过程如下：设置所述混凝沉淀池内的搅拌转速为100-200rpm/min，投入所述处理剂后，搅拌10-20min，然后设置搅拌速度为20-60rpm/min，搅拌10-30min；所述混凝沉淀池的搅拌停止后，使污水停留2-12h。

进一步地，在所步骤a中，当所述调节池内的搅拌转速低于200rpm/min时，在所述调节池中加装暴气。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)本发明所提供的用于含锆废液的处理剂，是一种具有高效特异重金属絮凝功能的沉降剂，在含锆污水和含锆浆液的处理领域具有良好的应用效果。

(2)本发明所提供的用于含锆废液的处理剂，稳定性好、长期贮存不出现分层现象。

(3)本发明所提供的用于含锆废液的处理剂，针对含锆污水具有高效絮凝的效果，而且药剂用量少、处理时间短、出水率高，因而能够显著提高工艺中的污水处理能力。

(4)本发明所提供的用于含锆废液的处理剂的制备方法，流程简单，操作便利。

(5)本发明所提供的含锆废液的处理工艺，流程简单高效，运行成本低，处理效果显著，经一次处理后即可获得去除锆的污水；处理过程并无二次污染，除锆效率高。

附图说明

图1为本发明所提供的含锆废液处理工艺的流程图；

图2为采用实施例1的PFAF处理剂对某电子厂含锆污水的实验室处理效果图；

图3为采用经典絮凝剂聚合硫酸铝PSA以及实施例2的PFAF处理剂对某耐火材料工厂含锆污水的实验室处理效果图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

一种用于含锆废液的处理剂，处理剂的主要活性成分为聚硅酸金属盐，包括：聚硅酸铁镁、聚硅酸氯化铝镁、聚硅酸硫酸铁铝和聚硅酸氯化铁铝。即本处理剂是一种主要活性成分为多种聚硅酸类的复合絮凝剂，申请人将其命名为 PFAT处理剂。

作为进一步的实施方式，处理剂由酸化后的硅酸钠，以及氯化镁、氯化铝、氯化铁、硫酸铝、硫酸镁和硫酸铁经聚合反应制备而成。

本发明实施例公开的用于含锆废液(包括含锆污水和含锆废液)的处理剂——PFAT处理剂，是一种聚硅酸类复合絮凝剂。本发明根据含锆废液中重金属污染物浓度高的特点，选择新型高效的聚硅酸金属盐的处理药剂PFAT，进行絮凝沉淀，提高了絮凝沉淀的效率、简化处理装置，改进处理工艺，极大降低含锆废液的处理成本，同时有效改善出水水质、提高出水量。

一种用于含锆废液的处理剂的制备方法，包括：

助凝剂聚硅酸制备步骤：量取Na₂SiO₃水溶液，加入蒸馏水稀释，调节pH 值后，室温静置活化，得到聚硅酸溶液，置于干燥器内贮存；

复合絮凝剂制备步骤：在聚硅酸溶液中依次加入MgCl₂、MgSO₄、Al₂(SO₄)₃、 AlCl₃、FeCl₃和Fe₂(SO₄)₃，高速搅拌混匀，室温静置，聚合熟化，即得。

作为进一步的实施方式，在助凝剂聚硅酸制备步骤中，Na₂SiO₃水溶液稀释后的浓度为2-5％；加入浓度为10-30％的稀硫酸调节pH，调节后的pH值为5-6；静置活化时间为1-6h；

在复合絮凝剂制备步骤中，MgCl₂、MgSO₄、Al₂(SO₄)₃、AlCl₃、FeCl₃和 Fe₂(SO₄)₃的投放质量分数均为1-10％；搅拌速度为200-400rpm；室温静置时间为8-24h。

一种含锆废液的处理工艺，采用上述的处理剂进行处理，包括以下步骤(如图1所示)：

步骤b：将经步骤a处理后的废液泵入混凝沉淀池，将处理剂投入混凝沉淀池中进行首次沉淀，絮凝沉淀后，将上层水体泵回调节池，底部污泥排入沉淀池；

步骤c：步骤b中获取的上层水体在调节池中进行pH调节后，再次泵入混凝沉淀池，将处理剂投入混凝沉淀池中进行二次沉淀；

步骤d：将步骤c中二次沉淀后获取的上清液泵入滤池进行消毒处理，达标后排出；下层污泥进入沉淀池进行压滤，最后将得到污泥块外运。

作为进一步的实施方式，还包括步骤e：步骤a、步骤b、步骤c和步骤d 按正常流程运作后，每日向调节池补加pH调节剂，将调节池的pH调为5-9。

作为进一步的实施方式，在步骤a和步骤e中，pH调节剂均为稀H₂SO₄溶液。

作为进一步的实施方式，在步骤b)中，进行首次沉淀时，处理剂的投入量为原水质量的0.5-5％；在步骤c)中，进行二次沉淀时，处理剂的投入量为原水质量的0.1-2％。

作为进一步的实施方式，在步骤b和步骤c中，处理剂的具体投料过程如下：设置混凝沉淀池内的搅拌转速为100-200rpm/min，投入处理剂后，搅拌 10-20min，然后设置搅拌速度为20-60rpm/min，搅拌10-30min；混凝沉淀池的搅拌停止后，使污水停留2-12h。

作为进一步的实施方式，在所步骤a中，当调节池内的搅拌转速低于 200rpm/min时，在调节池中加装暴气。

作为进一步的实施方式，所述步骤e)中，在步骤a、步骤b、步骤c和步骤 d按处理流程正常运转后，每日向絮凝沉淀池内投入污水总量0.001-0.1％的PFAT 处理剂。

以下是本发明具体的实施例，在下述实施例中所采用的原材料、设备等除特殊限定外均可以通过购买方式获得。

实施例1：

一种用于含锆废液处理剂(PFAT处理剂)的制备方法，采用以下步骤制备：

(1)助凝剂聚硅酸的制备

量取一定量的Na₂SiO₃水溶液加入蒸馏水稀释为一定浓度，加入合适浓度的稀硫酸调节pH至一定值后，室温静置活化一段时间，得到聚硅酸溶液，置于干燥器内贮存；Na₂SiO₃水溶液稀释后的浓度为3.5％；稀硫酸的浓度为20％；调节后的pH值为5.8；静置活化时间为2h。

(2)复合絮凝剂PFAT的制备

在聚硅酸溶液中顺次加入适量MgCl₂、MgSO₄、Al₂(SO₄)₃、AlCl₃、FeCl₃、Fe₂(SO₄)₃，高速搅拌混匀，室温静置聚合熟化一定时间后得到PFAT试剂。上述的各反应物投放质量分数依次为4％、4％、2％、3％、4％和3％；搅拌速度为 300rpm；室温静置时间为12h。

实施例2：

(1)助凝剂聚硅酸的制备

量取一定量的Na₂SiO₃水溶液加入蒸馏水稀释为一定浓度，加入合适浓度的稀硫酸调节pH至一定值后，室温静置活化一段时间，得到聚硅酸溶液，置于干燥器内贮存；Na₂SiO₃水溶液稀释后的浓度为4％；稀硫酸的浓度为25％；调节后的pH值为5.5；静置活化时间为2h。

(2)复合絮凝剂PFAT的制备

在聚硅酸溶液中顺次加入适量MgCl₂、MgSO₄、Al₂(SO₄)₃、AlCl₃、FeCl₃、 Fe₂(SO₄)₃，高速搅拌混匀，室温静置聚合熟化一定时间后得到PFAT试剂。上述的各反应物投放质量分数依次为4％、4％、3％、3％、5％和4％；搅拌速度为 400rpm；室温静置时间为12h。

实施例3：

(1)助凝剂聚硅酸的制备

量取一定量的Na₂SiO₃水溶液加入蒸馏水稀释为一定浓度，加入合适浓度的稀硫酸调节pH至一定值后，室温静置活化一段时间，得到聚硅酸溶液，置于干燥器内贮存；Na₂SiO₃水溶液稀释后的浓度为3.5％；稀硫酸的浓度为20％；调节后的pH值为6；静置活化时间为2h。

(2)复合絮凝剂PFAT的制备

在聚硅酸溶液中顺次加入适量MgCl₂、MgSO₄、Al₂(SO₄)₃、AlCl₃、FeCl₃、 Fe₂(SO₄)₃，高速搅拌混匀，室温静置聚合熟化一定时间后得到PFAT试剂。上述的各反应物投放质量分数依次为4％、4％、2％、3％、4％和3％；搅拌速度为 300rpm；室温静置时间为12h。

效果评价及性能检测

测试例1

采用实施例1中获取的PFAT处理剂，针对含锆污水(取自某电子加工厂)，进行实验室处理，步骤如下：

(1)取原水50ml四份，分别编号为原水、3、4、5；

(2)3、4、5号水样分别投入的PFAT处理剂的质量分别为原水质量的1％、 0.5％和0.2％，搅拌5min后，静置沉淀。

(3)原水为对照组，不做处理。

(4)静置5min后，观察各组的絮凝情况和矾花大小；静置2.5h后，再次观察絮凝情况和矾花大小。

如图2所示(a表示原水，b表示静置5min后，c表示静置2.5h后)，从试验结果中可得，3号水样矾花大些，沉降速度快些；5号水样沉降慢些，但5号沉淀物颜色更白，纯度更高。结果表明实施例1的PFAT处理剂能够有效絮凝含锆污水，且投入量小、处理时间短，具有明显优越性。因此含锆废水建议使用 PFAT处理剂进行絮凝沉降，而5号水样的絮凝效果最佳，因此建议PFAT处理剂的用量为每吨原水2kg。用实施例2和实施例3获取的PFAT处理剂进行试验，试验结果与实施例1类似，在此不再赘述。

测试例2

采用实施例2中获取的PFAT处理剂，针对含锆污水(取自某耐火材料加工厂)，进行实验室处理，具体步骤如下：

(1)取原水50ml四份，编号为原水、3、4、5；

(2)3号加入10％PFAT处理剂，搅拌5min，静置；

(3)4号加入10％聚合硫酸铝(PSA)，搅拌5min，静置；

(4)5号加入20％聚合硫酸铝(PSA)，搅拌5min，静置；

(5)原水为对照组，并不做任何处理。

(6)静置后，观察各组的絮凝情况和矾花大小；静置2.5h后，再次观察絮凝情况和矾花大小。

如图3所示(a表示原水，b表示静置5min后，c表示静置2.5h后)，分析结果发现，从上清颜色来看，3号处理出水清澈，絮凝沉降快、污泥的颜色清和杂质含量多，絮体易分离。结果表明，本发明实施例2的PFAT处理剂经济实用、絮凝效果显著高于传统絮凝剂。因此含锆浆料，建议使用PFAT絮凝处理，用量为每吨原水浆料使用100kg。用实施例1和实施例3获取的PFAT处理剂进行试验，试验结果与实施例2类似，在此不再赘述。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims

1.一种用于含锆废液的处理剂，其特征在于，所述处理剂的主要活性成分为聚硅酸金属盐，包括：聚硅酸铁镁、聚硅酸氯化铝镁、聚硅酸硫酸铁铝和聚硅酸氯化铁铝。

2.如权利要求1所述的用于含锆废液的处理剂，其特征在于，所述处理剂由酸化后的硅酸钠，以及氯化镁、氯化铝、氯化铁、硫酸铝、硫酸镁和硫酸铁经聚合反应制备而成。

3.一种如权利要求2所述的用于含锆废液的处理剂的制备方法，其特征在于，包括：

助凝剂聚硅酸制备步骤：量取Na₂SiO₃水溶液，加入蒸馏水稀释，调节pH值后，室温静置活化，得到聚硅酸溶液；

复合絮凝剂制备步骤：在所述聚硅酸溶液中依次加入MgCl₂、MgSO₄、Al₂(SO₄)₃、AlCl₃、FeCl₃和Fe₂(SO₄)₃，高速搅拌混匀，室温静置，聚合熟化，即得。

4.如权利要求3所述的用于含锆废液的处理剂的制备方法，其特征在于，在所述助凝剂聚硅酸制备步骤中，Na₂SiO₃水溶液稀释后的浓度为2-5％；加入浓度为10-30％的稀硫酸调节pH，调节后的pH值为5-6；静置活化时间为1-6h；

5.一种含锆废液的处理工艺，其特征在于，采用如权利要求1或2所述的处理剂进行处理，包括以下步骤：

6.如权利要求5所述的含锆废液的处理工艺，其特征在于，还包括步骤e：所述步骤a、步骤b、步骤c和步骤d按正常流程运作后，每日向所述调节池补加pH调节剂，将所述调节池的pH调为5-9。

7.如权利要求6所述的含锆废液的处理工艺，其特征在于，在所述步骤a和步骤e中，所述pH调节剂均为稀H₂SO₄溶液。

8.如权利要求5所述的含锆废液的处理工艺，其特征在于，在所述步骤b)中，进行首次沉淀时，所述处理剂的投入量为原水质量的0.5-5％；在所述步骤c)中，进行二次沉淀时，所述处理剂的投入量为原水质量的0.1-2％。

9.如权利要求5所述的含锆废液的处理工艺，其特征在于，在所述步骤b和所述步骤c中，所述处理剂的具体投料过程如下：设置所述混凝沉淀池内的搅拌转速为100-200rpm/min，投入所述处理剂后，搅拌10-20min，然后设置搅拌速度为20-60rpm/min，搅拌10-30min；所述混凝沉淀池的搅拌停止后，使污水停留2-12h。

10.如权利要求5所述的含锆废液的处理工艺，其特征在于，在所步骤a中，当所述调节池内的搅拌转速低于200rpm/min时，在所述调节池中加装暴气。