CN1394815A - 废水处理用稀土复合混凝剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种废水处理用稀土复合混凝剂，按质量分数计，其固体产品的有效成份为：Al2O327％～29％，Ln2O30.5％～6.0％，SO4 2－0.5％～6.5％，盐基度为55％～68％。它是以聚合氯化铝为主要成份，并加入稀土、硫等元素复合配制而成的。其中稀土化合物引入量控制在Ln/Al摩尔比为0.0055∶1至0.06624∶1。本发明还提供了所述的混凝剂的制备方法。将本发明用于印染废水处理，混凝效果优于聚合氯化铝。它混凝效果好、价格较低、用量较少、废水色度去除率高，尤其对高色度废水有明显的脱色效果。

Description

废水处理用稀土复合混凝剂及其制备方法
                        技术领域
本发明涉及一种废水处理用混凝剂。本发明还涉及该混凝剂的制备方法。
                        背景技术
目前废水处理用的混凝剂较多，有关混凝剂的文献报道也较多。如CN1257046A公开了一种高碱化度钙型聚合氯化铝硅复合混凝剂及其制备方法，它是在常压、搅拌下，将碳酸钙固体粉末或其悬浮液分批加入到液体聚合氯化铝中，然后与聚合硅酸复合，得到稳定的产品；或者先将聚合氯化铝与聚合硅酸复合，在用碳酸钙调高碱化度进行制备。所得产品具有除浊、脱色等效能。再如CN1131642A公开了一种用作水净化剂的高聚合氯化铝铁复合混凝剂产品及其生产方法，在该产品中铝与铁的比例为2∶1～1∶2；其生产方法是将生产硫酸的废渣尘粉碎、磨细成粉末，将该粉末与盐酸和水进行充分搅拌、浸泡得浸出溶液，再用矾土水泥作为聚合剂加入浸出液中进行聚合反应，通过聚合反应则得高聚合氯化铝铁复合混凝剂。该混凝剂具有生产成本低的特点。上述这些混凝剂还未得到广泛应用。而目前常用的混凝剂有聚合氯化铝PAC、聚合硫酸铝PAS等无机高分子混凝剂。这类混凝剂虽然混凝效果较好，但价格较贵、用量高，并且对废水色度去除不理想。
                        发明内容
本发明的目的在于为废水处理提供一种混凝效果好、用量少、处理成本低的混凝剂，且所提供的混凝剂对废水色度有较高的去除作用。
此外，本发明还要提供所述混凝剂的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
一种废水处理用稀土复合混凝剂，按质量分数计，其固体产品的有效成份为：Al2O327％～29％，Ln2O30.5％～6.0％，SO4 2-0.5％～6.5％，盐基度为55％～68％。
上述混凝剂的制备方法包括如下步骤：①取混合氧化稀土，在搅拌下缓慢加入足量浓流酸进行反应，氧化稀土与硫酸的摩尔比为1∶3.4～1∶4.0，生成的硫酸稀土化合物，在pH值为1～2时溶于所加入的硫酸中，取其清液待用。②取液体聚合氯化铝溶液，其Al2O3含量为9％～12％，盐基度为60％～69％，液体聚合氯化铝溶液的用量控制在Ln/Al摩尔比为0.0055∶1～0.06624∶1。在50℃～80℃下不断剧烈搅拌，加入已制备好的硫酸稀土化合物的硫酸溶液，保温1～2h，盐基度为55％～68％，静置熟化24h。再经干燥得到固体产品。
本发明的上述硫酸稀土化合物的制备原料为混合氧化稀土，其主要成分为镧、铈、镨、钕，计算反应摩尔配比时，混合氧化稀土的分子量取四种氧化物的平均值，其平均分子量为330，按此计算平均摩尔数。硫酸稀土化合物制备的化学反应式为：
硫酸稀土化合物不溶于水，但其在pH值为1～2的硫酸溶液中有良好的溶解度。在PAC中引入稀土化合物，当阴离子为Cl-、SO4 2-，NO3 -时，对PAC的混凝作用均有明显提高，其中以硫酸稀土效果最显著。在制备过程中，稀土加入PAC中能提高其对废水处理的混凝效果，但其引入量与铝离子的比例有一定范围，一般稀土化合物引入量控制在Ln/Al摩尔比为0.0055∶1～0.06624∶1。
本发明利用稀土与聚铝复配制备了稀土(RE)系列高效复合混凝剂(以下以PACRES代表本发明的混凝剂)。将其用于印染废水处理，混凝效果优于聚铝。废水色度去除率达90％以上，COD5去除率在65％以上，每吨废水处理药剂费用比PAC降低30～50％。
本发明将下面实施例1中制备的混凝剂用于印染废水处理，处理结果见表1、表2和图1。
表1  本发明的混凝剂与聚铝类混凝剂对废水色度的去除效果比较
染料 混凝剂的最佳投加量/(mg·l)     色度去除率/％
   PAC    PACRES     PAS     PAC     PACRES    PAS
活性黄M7G活性红M8B活性紫X-2R活性兰KNR直接灰D矾花形状     50      25       13060      30       13050      25       13050      25       5030      10       50松而散  大而实   小     79        91       7691        90       7873        83       7084        92       8297        100      100松而散    大而实   小
由表1看出：本发明的混凝剂PACRES出现矾花快，大而结实，对单一染料废水混凝投加量均比PAC或PAS降低一半以上，活性染料的色度去除率提高10％左右，降低了处理成本，并提高了处理效果。
本发明的混凝剂PACRES用于印染废水，使用pH值范围为4～9，较PAC的使用范围更广，其最佳混凝pH值为4.5～7.0。参见图1。表2本发明的混凝剂PACRES与PAC对处理印染废水的效果比较
                                        废水类型项目               混凝剂
                               活性染料废水    混合废水1    混合废水2混凝剂投加量/         PACRE             0.10          0.15        0.20(g·L-1)            PAC              0.17          0.30        0.27CODcr//  原废水                    1335.2         792.5      1098.6(mg·L-1) 处理后   PACRES           421.3         270.8       298.6
                   PAC             529.4         320.2       403.4
        去除率/％ PACRES            68.4          65.8        72.8
                   PAC              60.4          59.6        63.3色度/倍     原废水                      990           600         750
        处理后    PACRES             60            35          40
                   PAC              100           120         110
        去除率/％ PACRES             93.9          94.2        94.6
                   PAC               89.9          80.0        85.3
由表2看出：混凝剂PACRES处理印染废水的效果良好。用量比PAC降低30％至50％，色度去除率提高10％至20％。
综上所述，本发明所制备的稀土复合混凝剂，是一种混凝效果好、价格较低、用量少、处理成本低的混凝剂。本发明的混凝剂用于印染废水处理，混凝效果优于聚铝，尤其对高色度废水有明显的脱色效果。
                       附图说明
图1为本发明的混凝剂PACRES与PAC处理混合废水的混凝最佳pH值对比及色度去除效果曲线图。
                     具体实施方式
实施例1：①取25克混合氧化稀土，纯度99％，其平均摩尔数为0.075mol，在搅拌下缓慢加入13.47ml浓度为98％的硫酸(其质量为26.14克，摩尔数为0.2667mol)，Ln2O3∶SO4 2-摩尔比为1∶3.556，在搅拌下使其充分反应，生成的硫酸稀土化合物在pH值为1.5时溶于所述的硫酸中，取其清液35ml待用。②取液体聚合氯化铝溶液1000ml，其Al2O3含量为12％，盐基度为60％，液体聚合氯化铝溶液的用量控制在Ln/Al摩尔比为0.05834∶1，将液体聚合氯化铝溶液在温度为65℃下不断剧烈搅拌，缓慢加入已制备好的硫酸稀土化合物的硫酸溶液35ml，保温1.5h，盐基度为55％，静置熟化24h，再经干燥得到固体产品。该固体产品的有效成份为：Al2O329％，Ln2O35.1％，SO4 2-6.0％。
实施例2：①取14克混合氧化稀土，纯度99％，其平均摩尔数为0.042mol，在搅拌下缓慢加入7.35ml浓度为98％的硫酸(其质量为14.55克，摩尔数为0.1455mol)，Ln2O3∶SO4 2-摩尔比为1∶3.464，不断搅拌使其充分反应，生成的硫酸稀土化合物在pH值为2时溶于所述的硫酸中，取其清液18ml待用。②取液体聚合氯化铝溶液982ml，其Al2O3含量为11％，盐基度为69％，液体聚合氯化铝溶液的用量控制在Ln/Al摩尔比为0.03333∶1，在温度为75℃下不断剧烈搅拌，缓慢加入已制备好的硫酸稀土化合物的硫酸溶液18ml，保温2h，盐基度为65％，静置熟化24h，再经干燥得到固体产品。该固体产品的有效成份为：Al2O327％，Ln2O32.7％，SO4 2-2.9％。

Claims (2)

1、一种废水处理用稀土复合混凝剂，其特征在于按质量分数计，其固体产品的有效成份为：Al2O327％～29％，Ln2O30.5％～6.0％，SO4 2-0.5％～6.5％，盐基度为55％～68％。
2、一种权利要求1所述的混凝剂的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
①取混合氧化稀土，在搅拌下缓慢加入足量浓流酸进行反应，氧化稀土与硫酸的摩尔比为1∶3.4～1∶4.0，生成的硫酸稀土化合物在pH值为1～2时溶于硫酸中，取其清液待用；
②取液体聚合氯化铝溶液，其Al2O3质量分数为9％～12％，盐基度为60％～69％，液体聚合氯化铝溶液的用量控制在Ln/Al摩尔比为0.0055∶1～0.06624∶1，在50℃～80℃下不断剧烈搅拌，加入已制备好的硫酸稀土化合物的硫酸溶液，保温1～2h，盐基度为55％～68％，静置熟化，再经干燥得到固体产品。
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