CN1800015A - 双剂型聚硅酸盐混凝剂的制备方法 - Google Patents

双剂型聚硅酸盐混凝剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双剂型聚硅酸盐混凝剂的制备方法，其特征在于该方法是将一种或多种金属盐和/或聚合金属盐溶液用水稀释至以金属单质计的重量浓度5％～15％，并用无机酸调节pH，作为A剂；将含硅物质的溶液用水稀释至以SiO2计的重量浓度2～10％，作为B剂；A、B两剂分别包装，使用时，将A剂和B剂混合均匀，使A、B两剂混合所得产品的二氧化硅与金属的摩尔比值为1∶0.5～5.0，即得到最终的聚硅酸盐混凝剂；本发明制备的聚硅酸盐混凝剂混凝性能优异，除浊、脱色效率高，形成矾花迅速，絮体大且密实，沉降快。

Description

双剂型聚硅酸盐混凝剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种混凝剂的制备方法，特别是一种双剂型聚硅酸盐混凝剂的制备方法。
背景技术
在给水与废水处理工艺中，混凝过程是应用最普遍的关键环节之一。它直接影响着后续流程的运行工况、最终出水质量和成本费用，因而成为给水工程、环境工程的重要研究开发领域。混凝剂的性能在混凝技术中起到决定性的作用。
聚硅酸盐混凝剂因具有大分子结构、并带正电性，因此同时具有像有机絮凝剂一样的良好的吸附架桥能力和像无机混凝剂一样的电荷中和能力。研究表明，该类混凝剂较聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)等具有更为优异的混凝性能，除浊、脱色效率高，形成矾花迅速，絮体大且密实，沉降快。
目前，聚硅酸盐(PSM)絮凝剂的制备工艺大体上可归纳为三种：高速剪切法、复合法和共聚法。
高速剪切法：属加拿大汉迪(Handy)化学品公司专利技术。在高剪切条件下将硅酸钠、铝酸钠、硫酸铝等混合，并在一定的温度下反应制备聚硅酸硫酸铝(PASS)。是目前惟一成熟的聚硅酸盐混凝剂生产技术，产品已广泛应用于饮用水及废水处理中。
后来，研究者开发出将铝盐(或/和铁盐、镁盐、锌盐)引入到聚硅酸溶液中的工艺方法，包括复合法和共聚法。复合法就是先将金属盐水解聚合使其具有一定的碱化度再与聚硅酸混合；共聚法是将金属盐直接引入聚硅酸溶液中使金属盐与硅酸进一步聚合。目前，实验研究采用该方法已能制备出混凝性能优异的产品，但尚未很好解决产品稳定性差(即容易胶凝)和有效浓度低这两大难题，从而无法进行工业化生产和应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种效果好，成本低，稳定性好，有效成分含量高的双剂型聚硅酸盐混凝剂的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
双剂型聚硅酸盐混凝剂的制备方法，其特征在于该方法是将一种或多种金属盐和/或聚合金属盐溶液用水稀释至以金属单质计的重量浓度5％～15％，并用无机酸调节pH，作为A剂；将含硅物质的溶液用水稀释至以SiO2计的重量浓度2～10％，作为B剂；A、B两剂分别包装，使用时，将A剂和B剂混合均匀，使A、B两剂混合所得产品的二氧化硅与金属的摩尔比值为1∶0.5～5.0，即得到最终的聚硅酸盐混凝剂。
本发明的金属盐优选采用铁、铝、镁或锌的硫酸盐或盐酸盐，本发明的聚合金属盐优选采用铁、铝、镁或锌的聚合硫酸盐或聚合盐酸盐，如聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚合硫酸铝等。聚合硫酸铁可利用钛白粉副产品硫酸亚铁制得，聚合硫酸铝溶液可采用十八水硫酸铝加水配成。
本发明的含硅物质为水玻璃、硅酸钠或硅酸酯类。
本发明A剂pH值优选0～3，其最好为0.5～2.0，pH值的调节可采用硫酸或盐酸。
本发明可在A剂或/和B剂中添加添加剂，以增加或增强本发明的处理效果，如：若需赋予/或加强产品脱色，可在B剂中加入添加剂如三聚氰胺缩甲醛等；若需赋予/或加强产品化学氧化功能，可在A剂的金属盐溶液中加入其它添加剂如：高锰酸钾，添加剂经计量后加入到溶液中，混合均匀。
本发明的有益效果是：双剂型聚硅酸盐混凝剂制备技术是一个全新的概念，在国内外尚未有关于双剂型混凝剂的制备方法的报道和专利。采用双剂型不但彻底解决了液体产品易于胶凝的问题，而且还能使混凝剂的有效成分含量大幅度提高，因而混凝效果更好。本发明制备的聚硅酸盐混凝剂，具有长链支状结构且带正电荷，同时具有像有机絮凝剂一样的良好的吸附架桥能力和像无机混凝剂一样的电荷中和能力。因而，混凝性能优异，除浊、脱色效率高，形成矾花迅速，絮体大且密实，沉降快；本发明制备的两剂型聚硅酸盐混凝剂，不仅有效成分浓度高，而且也因硅酸活化在A、B两剂混合时才开始，因而也不存在硅酸自聚胶凝影响产品稳定性的问题，为聚硅酸盐混凝剂的制备开创了一种全新的方法。
下面结合实施例对本发明进一步说明。
具体实施方式
实施例1
先制备聚合硫酸铁溶液，然后配制硫酸铝溶液，再在室温条件下向反应容器中加入44ml聚合硫酸铁及32ml硫酸铝溶液，混匀后，用硫酸调节混合溶液的pH值为0.5，此混合溶液为A剂；取17克模数为3.2的水玻璃加自来水83ml配成含二氧化硅4.5％的溶液，此溶液为B剂。应用时按一定比例将B剂缓慢倒入A剂中，混合30～60分钟，即得到最终的聚硅酸盐混凝剂，其二氧化硅与金属的摩尔比值(SiO2/M)为1，适用期为8～72小时。该混凝剂经稀释(或不稀释)即可投入到混凝装置的待处理水(或废水)中。
实施例2
先制备聚合硫酸铁溶液，然后配制硫酸铝溶液，再在室温条件下向反应容器中加入34ml聚合硫酸铁及45ml硫酸铝溶液，混匀后，用硫酸调节混合溶液的pH值为1.0，此混合溶液为A剂；取20克模数为3.2的水玻璃加自来水80ml配成含二氧化硅7％的溶液，此溶液为B剂。应用时按一定比例将B剂缓慢倒入A剂中，混合30～60分钟，即得到最终的聚硅酸盐混凝剂，其二氧化硅与金属的摩尔比值(SiO2/M)为1.5，适用期为8～72小时。该混凝剂经稀释(或不稀释)即可投入到混凝装置的待处理水(或废水)中。
实施例3
先制备聚合硫酸铁溶液，然后配制硫酸铝溶液，再在室温条件下向反应容器中加入60ml聚合硫酸铁及22ml硫酸铝溶液，混匀后，用硫酸调节混合溶液的pH值为0.05，此混合溶液为A剂；取25克模数为3.2的水玻璃加自来水75ml配成含二氧化硅10％的溶液，此溶液为B剂。应用时按一定比例将B剂缓慢倒入A剂中，混合30～60分钟，即得到最终的聚硅酸盐混凝剂，其二氧化硅与金属的摩尔比值(SiO2/M)为2.3，适用期为8～72小时。该混凝剂经稀释(或不稀释)即可投入到混凝装置的待处理水(或废水)中。
性能测试实验
测试实验1、以实施例1中的产物对蓝色牛仔布印染废水的处理结果如下表1。
表1：实施例1产品处理蓝色牛仔布印染废水结果(废水体积250ml)
  加量/ml   0.40   0.55   0.70   0.85   1.00   1.15
  色度除去率/％   62.70   66.50   68.20   70.40   78.10   70.40
  COD除去率/％   52.80   52.00   51.80   55.90   52.00   52.30
  残留污泥量/ml   15.00   16.00   17.00   17.00   17.00   18.00
由上表可知：本发明产品对蓝色牛仔布印染废水的COD、色度均有良好的除去效果。且生成的“矾花”颗粒密实容易沉降，残留污泥量小。
性能测试试验2：用实施例1的产品处理市政废水的结果如表2。
表2：实施例1的产品处理市政废水后得结果(废水600ml)
  加量/ml   0.05   0.10   0.15   0.20   0.25   0.30
  浊度除去率/％   53.20   72.30   78.70   83.00   95.70   80.90
  COD除去率/％   82.20   85.30   87.70   89.20   90.00   89.80
由上表可见：在加量为0.25ml时，COD除去率达到90.00％，浊度的除去率也达到95.7％。

Claims (6)

1.双剂型聚硅酸盐混凝剂的制备方法，其特征在于该方法是将一种或多种金属盐和/或聚合金属盐用水稀释至以金属单质计的重量浓度5％～15％，并用无机酸调节pH，作为A剂；将含硅物质的溶液用水稀释至以SiO2计的重量浓度2～10％，作为B剂；A、B两剂分别包装；使用时，将A剂和B剂混合均匀，使A、B两剂混合所得产品的二氧化硅与金属的摩尔比值为1∶0.5～5.0，即得到最终的聚硅酸盐混凝剂。
2.根据权利要求1所述的双剂型聚硅酸盐混凝剂的制备方法，其特征在于所述金属盐为铁、铝、镁或锌的硫酸盐或盐酸盐；所述聚合金属盐为铁、铝、镁或锌的聚合硫酸盐或聚合盐酸盐。
3.根据权利要求1所述的双剂型聚硅酸盐混凝剂的制备方法，其特征在于所述含硅物质为水玻璃、硅酸钠或硅酸酯类。
4.根据权利要求1所述的双剂型聚硅酸盐混凝剂的制备方法，其特征在于所述A剂pH值为0～3。
5.根据权利要求4所述的双剂型聚硅酸盐混凝剂的制备方法，其特征在于所述A剂pH值为0.5～2.0。
6.根据权利要求4所述的双剂型聚硅酸盐混凝剂的制备方法，其特征在于在A剂或/和B剂中添加有添加剂。
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