CN112551661A - 一种焦渣沉降剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种焦渣沉降剂及其应用，涉及沉降剂领域。该焦渣沉降剂包括聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖，其中聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖的质量百分比为2‑5:1。该焦渣沉降剂应用于分离荒煤气废水中的焦渣，包括对荒煤气生产废水进行超声处理后投加该焦渣沉降剂，焦渣沉降剂的投加量为1.2‑1.5mg/L。本发明提供的焦渣沉降剂，通过聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖组合，不仅能够充分发挥各自的性能特点，而且能够促进聚硅酸硫酸铝铁混凝剂架桥作用的形成，使分散于荒煤气废水中的焦渣被结合形成较大絮体而容易分离出来，提高了对荒煤气废水中焦渣的分离效果，缩短焦渣的沉降时间和提高絮体的稳定性，防止焦渣二次溶解。

Description

一种焦渣沉降剂及其应用
技术领域
本发明涉及沉降剂领域，尤其涉及一种焦渣沉降剂及其应用。
背景技术
在煤气生产中，排出的荒煤气废水富含焦渣(粉尘/煤尘、焦粉)及含氨、含硫等化合物。若将荒煤气废水直接回收到氨水罐中，通常造成氨水罐中的渣沫越积越多，需要定期进罐清理，而进罐清渣会增加生产成本，所以需要分离荒煤气废水中的焦渣，以防止氨水罐中的渣沫积累。
目前，普遍利用重力对荒煤气废水中的焦渣进行分离，以回收澄清的荒煤气废水，不仅减少了氨水罐清渣次数，降低了除杂成本，而且减少了焦渣与焦油的接触时间，提高了煤焦油的收率。
但是，利用重力分离荒煤气废水中的焦渣时，由于部分焦渣充分溶解于废水中，重力作用不能使焦渣解析分离出来，焦渣的分离效果差，而且重力分离所需时间长，影响煤气的生产进度。另外，沉降在罐底的焦渣稳定性差，刮出时容易造成焦渣二次溶解于废水。
发明内容
本发明的目的在于提供一种焦渣沉降剂及其应用，以解决利用重力分离荒煤气废水中焦渣的分离效果差、费时及容易二次溶解的问题。
实现本发明目的的技术方案如下：
本发明提供一种焦渣沉降剂，包括聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖。
在本发明提供的一些具体实施方案中，所述聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖的质量比为2-5:1。
在本发明提供的一些具体实施方案中，所述聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖的质量比为2.2-3.5:1。
在本发明提供的一些具体实施方案中，所述聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖的质量比为2.4-3:1。
本发明人在利用沉降剂分离荒煤气废水中焦渣的研究中，令人意外地发现聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖组合时，能够显著提高对荒煤气废水中焦渣的分离效果，且分离出的焦渣稳定性好，不容易发生二次溶解。
在上述研究基础上，通过试验证明：当聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖的质量比为2-5:1时，其对荒煤气废水中焦渣的分离效果产生显著增效作用，而且在该数值范围内，随着聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖的质量比的变化，其对荒煤气废水中焦渣的分离效果明显提高。具体地，当聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖的质量比为2.2-3.5:1时，其对荒煤气废水中焦渣的分离效果同比提高；当聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖的质量比为2.4-3:1时，其对荒煤气废水中焦渣的分离效果最好。
本发明的焦渣沉降剂中，聚硅酸硫酸铝铁混凝剂水解后产生两种金属阳离子，能够对溶解于荒煤气废水中的负电荷焦渣产生吸附作用，促使焦渣与聚硅酸硫酸铝铁混凝剂结合形成大而密实的絮体。而壳聚糖表面带有负电荷且不易溶于荒煤气废水，可与聚硅酸硫酸铝铁混凝剂形成的絮体结合，从而促进聚硅酸硫酸铝铁混凝剂产生架桥作用，增强破坏焦渣在荒煤气废水中分散的稳定性，并使絮体在短时间内沉降，达到提高对焦渣的分离效果。
在上述研究基础上，本发明还提供所述焦渣沉降剂在分离荒煤气废水焦渣中的应用。
本发明还提供一种荒煤气生产废水中焦渣的分离方法，包括利用所述焦渣沉降剂处理荒煤气生产废水。
作为对上述分离方法的进一步改进，所述分离方法包括对所述荒煤气生产废水进行超声处理后投加所述焦渣沉降剂。
在上述分离方法的一些具体实施方案中，所述超声的功率为0.2kw，超声时间为90min。
在上述分离方法的一些具体实施方案中，所述焦渣沉降剂的投加量为1.2-1.5mg/L。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的焦渣沉降剂，通过聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖组合产生协同作用，不仅能够充分发挥各自的性能特点，而且能够促进聚硅酸硫酸铝铁混凝剂架桥作用的形成，从而使分散于荒煤气废水中的焦渣被结合形成较大絮体，同时由于壳聚糖不易溶而能使絮体容易被分离出来，实现了提高对荒煤气废水中焦渣的分离效果，且缩短焦渣的沉降时间，以及提高絮体的稳定性电脑，可有效防止焦渣二次溶解。
附图说明
图1为本发明实施例7提供的聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖的质量比对沉降效果的影响曲线；
图2为本发明实施例7提供的焦渣沉降剂的投加量对沉降效果的影响曲线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅适用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种焦渣沉降剂，包括聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖。其中，壳聚糖为常规市售(宝鸡市国康生物科技有限公司)。
聚硅酸硫酸铝铁混凝剂按如下方法制备，包括步骤：
室温下，将水玻璃溶液稀释10倍，用20％的硫酸溶液和1.0mol/L的NaOH溶液调节pH值至5.5。活化一定的时间后，剧烈搅拌，按照预定的比例先后加人0.5mol/L的硫酸铝溶液和0.5mol/L的硫酸铁溶液，用0.5mol/L的NaOH溶液调节混合液的pH值并持续搅拌10-30min，然后用蒸馏水稀释到一定浓度后静置熟化，分离，即可得到聚硅酸硫酸铝铁混凝剂。
在本实施例制备的聚硅酸硫酸铝铁混凝剂中，Al/Fe/Si的摩尔比为1:1:1。
本实施例提供的一些具体方案中，所述聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖的质量比为2-5:1。
本实施例提供的一些具体方案中，所述聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖的质量比为2.2-3.5:1。
本实施例提供的一些具体方案中，所述聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖的质量比为2.4-3:1。
为了更进一步描述本发明，以下列举更为详尽的实施例进行说明。
实施例1
该种焦渣沉降剂，包括聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖，其中聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖的质量比为5:1。
实施例2
该种焦渣沉降剂，包括聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖，其中聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖的质量比为3.5:1。
实施例3
该种焦渣沉降剂，包括聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖，其中聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖的质量比为3:1。
实施例4
该种焦渣沉降剂，包括聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖，其中聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖的质量比为2.4:1。
实施例5
该种焦渣沉降剂，包括聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖，其中聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖的质量比为2.2:1。
实施例6
该种焦渣沉降剂，包括聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖，其中聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖的质量比为2:1。
实施例7
该焦渣沉降剂应用于分离荒煤气废水中的焦渣，具体步骤为：
水样及来源：荒煤气废水(取自陕西东鑫垣化工有限责任公司煤气生产车间)。
水样各水质指标，如表1所示。
表1-水样水质指标
Figure BDA0002825523060000051
表1中，焦渣含量采用蒸发法予以测定(不考虑其它杂质)。
准确量取所述荒煤气废水水样80L，并将该水样分为8份·组，每组水样10L。；
分别对各组荒煤气废水进行超声处理，超声功率为0.2kw，每次超声时间为45min，共进行两次超声。
分别向各组超声处理后的荒煤气废水中投加沉降剂，沉降剂的组分与用量如下表1。
表1-沉降剂的组分与投加量
Figure BDA0002825523060000052
表2所示为聚硅酸硫酸铝铁混凝剂与壳聚糖的质量比，其中，PAFS为聚硅酸硫酸铝铁混凝剂；CTS为壳聚糖。
投加不同沉降剂后，分别于2min、5min、10min测定水样水质指标，如表3所示。
Figure BDA0002825523060000061
通过上表3可以看出，只投加聚硅酸硫酸铝铁混凝剂时，荒煤气废水的浊度在短时间内下降较快，但随着时间推移下降放缓；只投加壳聚糖对荒煤气废水的浊度无明显影响，是因为壳聚糖在荒煤气废水中的溶解量极低，不能对荒煤气废水中的焦渣产生结合作用，说明聚硅酸硫酸铝铁混凝剂对荒煤气废水中的焦渣沉降具有一定的促进作用，而壳聚糖对荒煤气废水中的焦渣沉降无影响。投加聚硅酸硫酸铝铁混凝剂与壳聚糖的组合物时，荒煤气废水的浊度在2min内的下降量远高于只投加聚硅酸硫酸铝铁混凝剂，焦渣下降量增幅达到55.57-56.50％，说明壳聚糖的加入对聚硅酸硫酸铝铁混凝剂产生了增效作用。
另外，发明人研究了聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖的质量比变化对沉降效果的影响，结果参见图1所示。
通过图1可以，随着聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖的质量比增加，焦渣沉降后的荒煤气废水浊度先下降后上升。具体地，当聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖的质量比在2.2-3.5的范围内时，荒煤气废水浊度达到最低。说明聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖的质量比为2.2-3.5时，其对荒煤气废水中的焦渣的分离效果较好。
以聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖的质量比2.5:1为例，研究焦渣沉降剂的投加量对沉降效果的影响，结果参见图2。
通过图2可以看出，随着焦渣沉降剂的投加量增加，焦渣沉后的荒煤气废水的浊度下降。焦渣沉降剂的投加量在1.2-1.5mg/L时，焦渣沉后的荒煤气废水的浊度下降同比明显下降。说明焦渣沉降剂的投加量在1.2-1.5mg/L时，该焦渣沉降剂对荒煤气废水中的焦渣分离效果最好。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种焦渣沉降剂，其特征在于，所述焦渣沉降剂包括聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖。
2.根据权利要求1所述的焦渣沉降剂，其特征在于，所述聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖的质量比为2-5:1。
3.根据权利要求1所述的焦渣沉降剂，其特征在于，所述聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖的质量比为2.2-3.5:1。
4.根据权利要求1所述的焦渣沉降剂，其特征在于，所述聚硅酸硫酸铝铁混凝剂和壳聚糖的质量比为2.4-3:1。
5.根据权利要求2-4任一项所述的焦渣沉降剂在分离焦渣中的应用。
6.一种荒煤气生产废水中焦渣的分离方法，其特征在于，包括利用权利要求2-4任一项所述焦渣沉降剂处理荒煤气生产废水。
7.根据权利要求6所述的荒煤气生产废水中焦渣的分离方法，其特征在于，包括对所述荒煤气生产废水进行超声处理后投加所述焦渣沉降剂。
8.根据权利要求7所述的荒煤气生产废水中焦渣的分离方法，其特征在于，在所述超声处理中，超声功率为0.2kw，超声时间为90min。
9.根据权利要求8所述的荒煤气生产废水中焦渣的分离方法，其特征在于，所述焦渣沉降剂的投加量为1.2-1.5mg/L。
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