CN1182637A - 硼泥复合混凝剂的制法及其用途 - Google Patents

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Abstract

硼泥复合混凝剂(BSCC～I)是属镁、铝、铁等氯化物的复合物。该混凝剂是利用生产硼砂的固体废弃物硼泥和含AlCl3的盐酸废进行反应制成的黄褐色固体产品。其主要有效成分含量(均以水溶性无机酸盐氧化物计,wt%)MgO:10.0～13.0,Al2O3:5.5～8.5,Fe2O3:2.0～3.0,活性固体组分:10.0～20.0%。本产品呈酸性,1.0%的悬浊液pH为3.0～4.0。生产成本低廉,不产生环境污染。产品使用方便,对碱性废水不用调pH值,即可直接处理;有较高的除油、除氟、脱色、除COD等效果,经济效益和环境效益明显。

Description

硼泥复合混凝剂的制法及其用途
本发明核心是以镁、铝、铁的氯化物为主要成分的复合型混凝剂，特别是利用工业排放的废料硼泥和含AlCl3盐酸废液为主要原料生产混凝剂的方法，具有废弃物资源化、综合利用、化害为利的显著特点。该产品适合于净化各种工业废水。
作为本混凝剂的原料硼泥，是由纤维状硼镁石经焙烧、球磨、碳解、过滤等工艺制取硼砂后排出的工业废渣，呈碱性(pH9～12)，占用土地、污染环境、破坏生态平衡。辽宁省有上百个硼砂厂，俗有“硼海”之称，目前已有成亿吨的硼泥堆积如山，至今尚无特效的治理措施。而研究表明，硼泥中的主要成分是镁的碳酸盐或碱式盐，SiO2和Fe2O3等。不含有镉、铅、砷等有害物质。各组分含量较稳定。因此充分利用硼泥中的有效成分，是属化害为利的重要科研成果。
含AlCl3的盐酸废液是大连某化工厂车间的排放废水，含AlCl31.0～1.8mol/L，HCl为0.2～1.0mol/L，排放量为5M3/d，不含有毒的无机和有机物。Al3+离子是有效的混凝阳离子，因此可藉以利用。
本发明的目的在于，充分利用硼泥和AlCl3盐酸废液中的有效成分，采用工业浓盐酸或工厂回收的20％盐酸补充反应中所需的酸量，提供一种镁、铝、铁配比适当，除油、除氟、脱色效果好，COD去除率高，成本低，生产工艺简单，没有固体废弃物产生二次污染的复合型混凝剂。该产品使用方便，能广范应用于处理各种工业废水，充分发挥镁、铝、铁的协同混凝效果，是一种广谱性的复合型混凝剂。
CN86104439A建议以硼泥和硫酸(或盐酸)为原料制取的复合混凝剂及其制造方法，可以利用硼泥废料，但存在以下缺点：一是由于硼泥中Al2O3含量少，且不易完全溶出，因此该专利产品中含水溶性铝盐较少，因而影响其使用范围和效果。二是采用纯硫酸(或盐酸)用量大，反应浓度高，因此造成工作环境酸雾的污染，且产品成本较高。三是产品为固液混合的糊状物而不利于运输。CN88101807A建议采用硼泥和钢材酸洗废液制备复合型水处理剂，但此水处理剂在生产过程中产生大量酸性固体废渣，虽然利用了硼泥废料，却又产生了新的固体废物，而且铝盐含量很少，影响水处理剂的使用范围和效果。
本专利产品含有适当比例的水溶性的镁、铝、铁的无机盐和活性固体组分。其中镁、铁、活性固体组分来自于硼泥，在产品中含量：(镁、铁以其水溶性无机酸盐的氧化物计，wt％)分别为10.0～13.0、2.0～3.0，活性固体组分为10.0～20.0％；而铝主要来源于含AlCl3的盐酸废液，在产品中含量：(以其水溶性无机酸盐的氧化物计，wt％)为5.5～8.5。该产品调配了三种阳离子的比例，提高了铝的含量，充分发挥了它们的混凝协同作用。同时具有吸附性能的活性固体组分可以起“致浊质”的作用，从而增强了混凝效果，加快了沉降速度，混凝效率大大提高。该产品原料充足，成本低廉，具有良好的混凝效果，可以广泛应用于含油、造纸、洗涤剂、制革、印染、含氟、含磷等废水的处理，不会产生二次污染；而且也可以将沉淀物处理后，有效成分经烘干、焙烧，可以再生使用。
本发明产品的生产方法，是以硼泥和含AlCl3的盐酸废液，在搅拌条件下进行化学反应，以控制产品中镁、铝的摩尔比为1∶0.45～0.65来计算含AlCl3的盐酸废液的投加量，用工业回收的盐酸(20～25％)来补充反应体系的酸度，使盐酸的反应浓度为10～20％，硼泥中的镁、铁等与盐酸的摩尔比为1.0∶2.0～2.4，控制反应温度75～85℃，反应时间为3～4h，反应后所得的固液混合物于95～103℃下烘干即得产品，粉碎后用塑料袋密封包装。
本方法优点是充分利用了硼泥和含AlCl3的盐酸废液有效成分，减少了纯盐酸的用量，降低了酸的反应浓度和反应温度，工艺流程简单，生产过程不产生废物和污染环境。产品中阳离子的合理配比发挥了它们的混凝协同作用；同时经酸处理后具有吸附性能的活性固体组分充当“致浊质”也增强了混凝效果。本产品充分利用了废物作原料，故原料充足，成本低廉，使用方便。处理碱性废水可直接投加，不用预调pH值。产品用途广泛，性能好，无二次污染，可以方便的再生。
图1是BSCC～1生产工艺流程图。
下面简要说明一下图1所示的工艺流程：
1.将硼泥(60-100目)缓慢加入盛有含AlCl3的盐酸废液的反应釜中，在搅拌的情况下，反应至泡沫基本消失。
2.用蒸气加热，逐渐升温，同时将工业回收的盐酸(20～25％)缓慢加入上述反应釜中，搅拌均匀，当温度升至75～85℃时，控制温度在此范围内，反应3～4小时。
3.将上述反应生成的固液混合物移入烘干炉，于95～103℃下烘干即可，然后这些固体物质粉碎后即得产品。
下述实例可进一步说明本发明产品的制法及用途。实例1～3所用的硼泥：镁、铁含量(以MgO、Fe2O3计，wt％)分别为40.0、12.5，含水量为11.4％；含AlCl3的盐酸废液：铝含量(以Al2O3计，wt％)为7.8，HCl含量为0.8％。实例4～8使用本产品对各种工业废水的处理。
实例1.拟控制产品中Mg∶Al＝1∶0.45。向254ml含AlCl3的盐酸废液中，在常温搅拌下，逐渐投加硼泥144g，搅拌10min，再投加浓度为20％的盐酸459ml。在搅拌的条件下逐渐升温至75～85℃，反应3h，得固液混合物，于95～103℃下烘干，研磨得黄褐色产品394g。
实例2.拟控制产品中Mg∶Al＝1∶0.55。向311ml含AlCl3的盐酸废液中，在常温搅拌下，逐渐投加硼泥144g，搅拌10min，再投加浓度为20％的盐酸456ml。在搅拌的条件下逐渐升温至75～85℃，反应3h，得固液混合物，于95～103℃下烘干，研磨得黄褐色产品425g。
实例3.拟控制产品中Mg∶Al＝1∶0.65。向367ml含AlCl3的盐酸废液中，在常温搅拌下，逐渐投加硼泥144g，搅拌10min，再投加浓度为20％的盐酸454ml。在搅拌的条件下逐渐升温至75～85℃，反应3h，得固液混合物，于95～103℃下烘干，研磨得黄褐色产品433g。
使用本发明产品对多种废水处理实例如下：
实例4.处理含切削乳化油废水
表1.处理含切削乳化油废水的效果
         原水(mg/L)样品号 含油量  COD  SS  pH   加药量(g/L)          出水(mg/L)含油量  COD    SS    pH         去除率(％)油      COD     SS
    1    312    543  77  9.32    762   1510 240  9.63   1542   3450 742 10.04   2978   5530 946 10.1     2.03.04.05.0     7      54    4    6.015    124    5    6.227    182    6    6.745    249    7    6.8   97.8    90.1    94.898.0    91.8    97.998.2    94.7    99.298.5    95.5    99.3
实例5.处理印染废水
               表2.处理印染废水的效果
样品号   加药量(g/L)      pH原水  出水        色度(倍)原水 出水 脱色率(％)        COD(mg/L)原水  出水  去除率(％)         SS(mg/L)原水  出水 去除率(％)
黑色废水蓝色废水     0.30.3   7.3  6.57.9  6.7  150   3    98.0165   5    97.0    360   101    72.0300   98     67.3   618   12    98.0542    6    98.8
实例6.处理含油废水
BSCC～I投加量为0.4％时，处理大连机车车辆厂的含油废水，其结果如下表：
            表3.处理含油废水的效果
           处理前原水指标pH  油(mg/L)  SS(mg/L)   COD(mg/L)            处理后原水指标pH  油(mg/L)  SS(mg/L)  COD(mg/L)
9.0    458      1830       4868.8    242       960       256  8.1    4        310        207.3    2        270        12
实例7.处理洗涤剂(LAS)废水
BSCC～I投加量为0.4％时，处理洗涤剂(LAS)废水，出水指标(洗涤剂LAS含量、COD、SS、pH)均达排放标准，其结果见下表：
           表4.处理洗涤剂(LAS)废水的效果
            处理前原水指标pH   LAS含量(mg/L)  SS(mg/L)  COD(mg/L)             处理后原水指标pH  LAS含量(mg/L)  SS(mg/L)  COD(mg/L)
7.0      600           50        9927.4      525          740        944 8.3    10.0          25.7      96.78.5     8.5          62.9      92.0
实例8.处理含氟废水
BSCC～I投加量为1.0％时，处理大连显像管厂废水，其中F-浓度为58mg/L、pH为10；处理后出水中F-浓度小于9mg/L，去除率达80％以上。

Claims (5)

1.硼泥复合混凝剂(BSCC～I)是黄褐色固体，含水溶性的镁、铝、铁等无机酸盐和活性固体成份，其化学组份含量(以水溶性无机酸盐氧化物计，wt％)MgO：10.0～13.0，Al2O3：5.5～8.5，Fe2O3：2.0～3.0，活性固体成分10.0～20.0％，产品呈酸性，1.0％的悬浊液pH值为3.0～4.0。
2.根据权利要求1所述的硼泥复合混凝剂的生产方法，原料为硼泥和含AlCl3的盐酸废液及工业生产回收的盐酸。其中，硼泥组成(以水溶性无机酸盐氧化物计，wt％)：MgO：36～40，Fe2O3：5～15，Al2O3：1～5，CaO：2～6，SiO2：20～30；硼泥含水量：9～12％。某化工厂的含AlCl3的盐酸废液，含AlCl31.0～1.8mol/L，HCl为0.2～1.0mol/L。工业回收盐酸的浓度为20％左右。
3.原料的投料比，以控制硼泥复合混凝剂中镁和铝的摩尔比1∶0.45～0.65来计算AlCl3的盐酸废液的投料量。控制盐酸的反应浓度为10～20％，硼泥中的镁、铁等与盐酸的摩尔比为1.0∶2.0～2.4。总之原料的投料比是：硼泥(Kg)∶含AlCl3的盐酸废液(L)∶20％盐酸(L)＝100∶265∶360。
4.硼泥复合混凝剂的生产是在搅拌情况下，将硼泥倒入盛有AlCl3的盐酸废液的反应釜中，当产生的泡沫基本消失时，投加20％工业回收的盐酸，控制反应温度75～85℃，反应时间为3～4h。
5.根据权利4所说的方法得的固液混合物于95～103℃下烘干，即得固态产品。
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