CN112875821A - 一种复合型混凝剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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张琴
李晓波
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Abstract

本发明是复合型混凝剂及制备方法和应用，制备原料为摩尔比为5：10：1的九水硅酸钠、无水氯化铝和无水硫酸铁。制备方法，包括：(1)九水硅酸钠溶液加入到硫酸溶液中，聚合反应得溶液A；(2)将无水氯化铝溶解于溶液A，搅拌得溶液B；(3)将无水硫酸铁加入溶液B，搅拌陈化。复合型混凝剂应用于高浓度氧化铈废水处理。本发明的优点：集Si的桥联吸附、Fe3+的高效沉降性能和Al3+优异的混凝特性于一体，提高了氧化铈废水处理效率，减轻了后期沉淀池的处理负荷，降低了投入。对氧化铈废水的净化效率达99％以上。生成的絮凝体粒径大且结实、不易破碎、沉降性能好，耐酸碱、耐热性能好。相同投加量下对氧化铈去除率优于现有技术。

Description

一种复合型混凝剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及的是一种复合型混凝剂及其制备方法和应用，属于混凝剂制备技术领域。
背景技术
电子面板行业会使用到抛光粉对切割和研磨后的玻璃进行抛光，该工序使用棱抛机海绵刷蘸着高浓度的抛光剂(乳白液体)对玻璃表面进行研磨，用以提高产品整合性，抛光粉的主要成分为二氧化铈。为了提高产品的抛光效果，抛光过程中会在抛光剂中添加一定量的悬浮剂以提高抛光粉的悬浮特性。然而，悬浮剂的添加大大增加了后期高浓度氧化铈废水的处理难度。
当前，氧化铈抛光废水的普遍处理方式为自然沉淀，由于抛光废水水量大，且添加悬浮剂后的氧化铈废水通过添加单一的混凝剂后依然很难达到沉淀效果。在氧化铈废水的处理过程中，自然沉淀耗时较长，添加单一的混凝剂后，处理效率依然较低。因此，高浓度氧化铈废水的高效处理成为一个亟需解决的问题。
现有技术中常用的混凝剂为Fe盐和Al盐，两者都具有较强的电中和吸附能力。其中Fe3+能大大增强絮凝体的密实度，可以提高高浓度氧化铈的处理效能，但因其容易引起出水带有色度，所以必须控制Fe的投加量在一定范围内。
聚硅酸具有较强的桥联吸附能力且带有负电荷，考虑可作为Fe盐和Al盐等传统无机混凝剂的辅助药剂，形成高聚物聚硅酸盐复配混凝剂。
发明内容
本发明提出的是一种复合型混凝剂及其制备方法和应用，其目的旨在克服现有技术存在的上述不足，集Si的桥联吸附、Fe3+的高效沉降性能和Al3+优异的混凝特性于一体，解决现有技术常规单一混凝剂对高浓度(400mg/L)氧化铈废水处理效果不好和适应性差等问题。
本发明的技术解决方案：一种复合型混凝剂，制备原料为摩尔比为5：10：1的九水硅酸钠、无水氯化铝和无水硫酸铁。
一种复合型混凝剂的制备方法，包括以下工艺步骤：
(1)将九水硅酸钠溶液加入到硫酸溶液中，聚合反应，得到溶液，记为溶液A，其中九水硅酸钠溶液与硫酸溶液的体积比为100～120:1；
(2)将无水氯化铝溶解于步骤(1)得到的溶液A中，搅拌，得到混合溶液，记为溶液B，所述的溶液B中硅酸与所述的无水氯化铝的摩尔比为1:1～3；
(3)将无水硫酸铁加入到步骤(2)得到的溶液B中，搅拌，陈化，得到复合型混凝剂，所述的步骤(1)中的九水硅酸钠与所述的无水硫酸铁的摩尔比为1:0.1～0.4。
优选的，所述步骤(1)中九水硅酸钠溶液的浓度为0.03～0.15mol/L，硫酸溶液的体积分数为25％。
优选的，所述步骤(1)中聚合反应时间为30～40min，聚合反应温度为室温。
优选的，所述步骤(2)中搅拌的速率为200～250r/min，搅拌时间为10～20min。
优选的，所述步骤(3)中搅拌的速率为200～250r/min，陈化时间为12～24h。
一种复合型混凝剂在氧化铈浓度为400mg/L的高浓度氧化铈废水处理中的应用。
优选的，投加0.2～1.0mmol/L的所述复合型混凝剂到所述氧化铈废水中。
本发明的优点：本发明复合混凝剂集Si的桥联吸附、Fe3+的高效沉降性能和Al3+优异的混凝特性于一体，很大程度提高了氧化铈废水的处理效率，减轻了后期沉淀池的处理负荷，降低了成本投入。其适用于水质变化大的氧化铈废水处理，对氧化铈废水的净化效率可达99％以上。生成的絮凝体粒径大且结实、不易破碎、沉降性能好，耐酸碱、耐热性能好。并且在相同投加量下，本发明复合型混凝剂对氧化铈的去除率要优于现有技术传统混凝剂。
具体实施方式
下面结合实施例和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
(1)配置体积为550mL、浓度为0.15mol/L的九水硅酸钠溶液，加入到5mL体积分数为25％的硫酸溶液中调节溶液pH值为2.5，室温下聚合30min，得到溶液，记为溶液A。
(2)称取22g无水氯化铝加入到上述溶液A中，以250r/min的速率搅拌10min，得到混合溶液，记为溶液B。
(3)称取6.5g无水硫酸铁固体加入到步骤(2)中溶液B中，以250r/min速率搅拌至完全溶解，并陈化12h，得到复合型混凝剂。
(4)将步骤(3)中复合型混凝剂投入高浓度(400mg/L)氧化铈废水中，投加量为20mg/L，在投入30s出现明显凝聚现象，处理35min后，氧化铈去除率可达99.3％。
实施例2
(1)配置体积为500mL、浓度为0.1mol/L的九水硅酸钠溶液，加入到4.5mL体积分数为25％的硫酸溶液中调节溶液pH值为3，室温下聚合35min，得到溶液，记为溶液A。
(2)称取13g无水氯化铝加入到上述溶液A中，以200r/min的速率搅拌15min，得到混合溶液，记为溶液B。
(3)称取4g无水硫酸铁固体加入到步骤(2)中溶液B中，以200r/min速率搅拌至完全溶解，并陈化16h，得到复合型混凝剂。
(4)将步骤(3)中复合型混凝剂投入高浓度氧化铈(400mg/L)废水中，投加量为40mg/L，在投入30s出现明显凝聚现象，处理35min后，氧化铈去除率可达99.5％。
实施例3
(1)配置体积为450mL、浓度为0.05mol/L的九水硅酸钠溶液，加入到4mL体积分数为25％的硫酸溶液中调节溶液pH值为3.5，室温下聚合40min，得到溶液，记为溶液A。
(2)称取6g无水氯化铝加入到上述溶液A中，以250r/min的速率搅拌20min，得到混合溶液，记为溶液B。
(3)称取1.8g无水硫酸铁固体加入到步骤(2)中溶液B中，以250r/min速率搅拌至完全溶解，并陈化24h，得到复合型混凝剂。
(4)将步骤(3)中复合型混凝剂投入高浓度氧化铈(400mg/L)废水中，投加量为60mg/L，在投入30s出现明显凝聚现象，处理35min后，氧化铈去除率可达99.2％。
以上所述各部件均为现有技术，本领域技术人员可使用任意可实现其对应功能的型号和现有设计。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种复合型混凝剂，其特征是制备原料为摩尔比为5：10：1的九水硅酸钠、无水氯化铝和无水硫酸铁。
2.一种复合型混凝剂的制备方法，其特征是该方法包括以下工艺步骤：
(1)将九水硅酸钠溶液加入到硫酸溶液中，聚合反应，得到溶液，记为溶液A，其中九水硅酸钠溶液与硫酸溶液的体积比为100～120:1；
(2)将无水氯化铝溶解于步骤(1)得到的溶液A中，搅拌，得到混合溶液，记为溶液B，所述的溶液B中硅酸与所述的无水氯化铝的摩尔比为1:1～3；
(3)将无水硫酸铁加入到步骤(2)得到的溶液B中，搅拌，陈化，得到复合型混凝剂，所述的步骤(1)中的九水硅酸钠与所述的无水硫酸铁的摩尔比为1:0.1～0.4。
3.如权利要求2所述的一种复合型混凝剂的制备方法，其特征是所述的步骤(1)中九水硅酸钠溶液的浓度为0.03～0.15mol/L，硫酸溶液的体积分数为25％。
4.如权利要求2所述的一种复合型混凝剂的制备方法，其特征是所述的步骤(1)中聚合反应时间为30～40min，聚合反应温度为室温。
5.如权利要求2所述的一种复合型混凝剂的制备方法，其特征是所述的所述步骤(2)中搅拌的速率为200～250r/min，搅拌时间为10～20min。
6.如权利要求2所述的一种复合型混凝剂的制备方法，其特征是所述的所述步骤(3)中搅拌的速率为200～250r/min，陈化时间为12～24h。
7.如权利要求1-6任一项所述的一种复合型混凝剂在氧化铈浓度为400mg/L的高浓度氧化铈废水处理中的应用。
8.如权利要求7所述的一种复合型混凝剂的应用，其特征是投加0.2～1.0mmol/L的所述复合型混凝剂到所述氧化铈废水中。
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