CN111517619A - 一种聚硅酸硫酸铁镁调理剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子化学及聚合物技术领域，具体涉及一种聚硅酸硫酸铁镁调理剂及其制备方法。本发明的聚硅酸硫酸铁镁调理剂通过以下制备方法制得。S1：将硅酸钠与硫酸溶液混合制得聚硅酸溶液；S2：将步骤S1制得的聚硅酸溶液与硫酸铁混合制得聚硅酸硫酸铁溶液；S3：将步骤S2制得的聚硅酸硫酸铁溶液与硫酸镁混合制得聚硅酸硫酸铁镁溶液，即聚硅酸硫酸铁镁调理剂；按重量计，硅酸钠、稀硫酸、硫酸铁、硫酸镁的投药量之比为（7‑8）:（5‑6）:（14‑15）:（4‑5）。本发明提高了聚硅酸与金属离子的有效含量，使聚硅酸对污泥颗粒的吸附能力有所提升，同时借助金属离子对污泥颗粒电性的影响和对污泥细胞压力的改变，使污泥破壁效果优于普通的聚硅酸类铁盐。

Description

一种聚硅酸硫酸铁镁调理剂及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子化学及聚合物技术领域，具体涉及一种聚硅酸硫酸铁镁调理剂及其制备方法。
背景技术
在污泥深度脱水处理过程中，为将污泥压滤后含水率降至60%以下，必须对污泥进行化学调理。此前常用的调理方式为投加石灰粉剂。虽然运行成本相对较低，但其缺陷也非常明显，石灰会造成高压板框式压滤机的滤布黏堵，缩减滤布的使用寿命。随着污泥后续处置和资源化及环保要求的不断提高，石灰及相类似的干粉调理剂，已逐步被限制使用。近年来，对聚硅酸类铁盐的研究更加深入，也有应用案例，将聚硅酸类铁盐代替石灰，应用于污泥深度脱水。但常规的聚硅酸类铁盐，铁盐有效含量较低，仅依靠聚硅酸的作用改变污泥颗粒的电性并使之发生团聚，调理效果有限。因此，常规的聚硅酸类铁盐的加药量偏高，污泥压滤后的含水率偏高。此外，就聚硅酸类铁盐本身而言，因聚硅酸不稳定而难以长久保存，容易失效。
发明内容
鉴于现有技术中常规聚硅酸类铁盐配置浓度低，调理效果不佳的情况，需要一种聚硅酸类铁盐，可以提高配置浓度，充分发挥铁离子的氧化性，提高对污泥的调理效果。为此，本发明提供一种聚硅酸硫酸铁镁调理剂及其制备方法。所述的聚硅酸硫酸铁镁调理剂通过以下制备方法制得。
S1：将硅酸钠与硫酸溶液混合制得聚硅酸溶液；
S2：将步骤S1制得的聚硅酸溶液与硫酸铁混合制得聚硅酸硫酸铁溶液；
S3：将步骤S2制得的聚硅酸硫酸铁溶液与硫酸镁混合制得聚硅酸硫酸铁镁溶液，即聚硅酸硫酸铁镁调理剂；
按重量计，硅酸钠、稀硫酸、硫酸铁、硫酸镁的投药量之比为（7-8）:（5-6）:（14-15）:（4-5）；
制得的聚硅酸硫酸铁镁溶液中，硅、铁、镁的摩尔比为1:（3-4）:1.5。
本发明制得的聚硅酸硫酸铁镁调理剂，聚硅酸与金属离子的有效含量超过20%，超过市场上的聚硅铁调理剂有效含量（15%）。本发明的调理剂中，铁有效含量为15%-20%，且增加了3%-5%的镁，用于帮助混凝。
本发明的进一步优选方案是，按重量计，硅酸钠、稀硫酸、硫酸铁、硫酸镁的投药量之比为7：5：14.5：4。
进一步地，上述的聚硅酸硫酸铁镁调理剂的制备方法，步骤S1为：根据投药量的比值，取硅酸钠，然后向其中加入质量分数为20%的硫酸溶液，并加水稀释至pH为1-2，搅拌2h。
进一步地，上述的聚硅酸硫酸铁镁调理剂的制备方法，步骤S2为：根据投药量的比值，向步骤S1所得溶液中加入硫酸铁，搅拌1h。
进一步地，上述的聚硅酸硫酸铁镁调理剂的制备方法，步骤S3为：根据投药量的比值，向步骤S2所得溶液中加入硫酸镁，加水稀释至pH为2-4，搅拌均匀后静置10h， 得聚硅酸硫酸铁镁溶液，即聚硅酸硫酸铁镁调理剂。
进一步地，上述的聚硅酸硫酸铁镁调理剂的制备方法，步骤S1、S2、S3均在常温常压下进行。
有益效果：本发明提供了一种聚硅酸硫酸铁镁调理剂提高了聚硅酸与金属离子的有效含量，使聚硅酸对污泥颗粒的吸附能力有所提升，同时借助金属离子（铁、镁）对污泥颗粒电性的影响和对污泥细胞压力的改变，使污泥破壁效果优于普通的聚硅酸类铁盐。经使用本发明，污泥压滤前的调理可降低药剂投加量，并降低污泥压滤后的泥饼含水率。此外，本发明配置过程简单，无需加压加温，降低了生产成本和难度。生产过程无污染，化学危害小。
附图说明
图1为本发明所述的聚硅酸硫酸铁镁调理剂的制备流程图。
具体实施方式
实施例1
一种聚硅酸硫酸铁镁调理剂，通过以下方法制备得到，如图1所示。
S1：根据投药量的比值，取分析纯硅酸钠，然后向其中缓慢加入质量分数为20%的硫酸溶液，并加水稀释至pH在1-2范围内，搅拌2h。
S2：根据投药量的比值，向步骤S1所得溶液中加入硫酸铁，搅拌1h，所得溶液pH在1-2范围内。
S3：根据投药量的比值，向步骤S2所得溶液中加入硫酸镁，加水稀释至pH在2-4范围内，搅拌均匀后静置10h， 得聚硅酸硫酸铁镁溶液，即聚硅酸硫酸铁镁调理剂。
本实施例中，按重量计，硅酸钠、稀硫酸、硫酸铁、硫酸镁的投药量之比为7：5：14.5：4。最终制得的聚硅酸硫酸镁铁溶液中硅、铁、镁的摩尔比保持在1:3:1.5。
本实施例制得的聚硅酸硫酸铁镁调理剂，聚硅酸与金属离子的有效含量超过20%。
性能测试
对于市政污泥，实施例1的调理剂的加药量为绝干泥的20%，脱水后泥饼含水率为57%-60%。对于同样的市政污泥，市售聚硅铁类药剂加药量为25%-30%，脱水后泥饼含水率为65%-67%。
对于印染污泥，实施例1的调理剂的加药量为绝干泥的20%-23%，脱水后泥饼含水率为56%-58%。对于同样的印染污泥，市售聚硅铁类药剂加药量为28%-30%，脱水后泥饼含水率为63%-65%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种聚硅酸硫酸铁镁调理剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将硅酸钠与硫酸溶液混合制得聚硅酸溶液；
S2：将步骤S1制得的聚硅酸溶液与硫酸铁混合制得聚硅酸硫酸铁溶液；
S3：将步骤S2制得的聚硅酸硫酸铁溶液与硫酸镁混合制得聚硅酸硫酸铁镁溶液，即聚硅酸硫酸铁镁调理剂；
按重量计，硅酸钠、稀硫酸、硫酸铁、硫酸镁的投药量之比为（7-8）:（5-6）:（14-15）:（4-5）；
制得的聚硅酸硫酸铁镁溶液中，硅、铁、镁的摩尔比为1:（3-4）:1.5。
2.根据权利要求1所述的聚硅酸硫酸铁镁调理剂的制备方法，其特征在于：按重量计，硅酸钠、稀硫酸、硫酸铁、硫酸镁的投药量之比为7：5：14.5：4。
3.根据权利要求1所述的聚硅酸硫酸铁镁调理剂的制备方法，其特征在于：步骤S1为：根据投药量的比值，取硅酸钠，然后向其中加入质量分数为20%的硫酸溶液，并加水稀释至pH为1-2，搅拌2h。
4.根据权利要求1所述的聚硅酸硫酸铁镁调理剂，其特征在于：步骤S2为：根据投药量的比值，向步骤S1所得溶液中加入硫酸铁，搅拌1h。
5. 根据权利要求1所述的聚硅酸硫酸铁镁调理剂的制备方法，其特征在于：步骤S3为：根据投药量的比值，向步骤S2所得溶液中加入硫酸镁，加水稀释至pH为2-4，搅拌均匀后静置10h, 得聚硅酸硫酸铁镁溶液，即聚硅酸硫酸铁镁调理剂。
6.根据权利要求1至5任一项所述的聚硅酸硫酸铁镁调理剂的制备方法，其特征在于：步骤S1、S2、S3均在常温常压下进行。
7.一种聚硅酸硫酸铁镁调理剂，其特征在于：根据权利要求1至6任一项所述的聚硅酸硫酸铁镁调理剂的制备方法制备得到。
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