專利名稱：混凝劑多態(tài)聚合氯化鋁鐵及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種混凝劑多態(tài)聚合氯化鋁鐵及其制備方法，主要用于環(huán)境工程、給水排水工程。
背景技術(shù)：
混凝劑是一種可用來(lái)有效分離引起水污染的細(xì)小懸浮顆粒的化學(xué)藥劑。不易從水中分離的細(xì)小顆粒，可通過(guò)混凝使它們變?yōu)橐子诜蛛x的絮體，從而從水中分離出來(lái)?；炷齽┐篌w上可分為無(wú)機(jī)混凝劑和高分子混凝劑。使用無(wú)機(jī)混凝劑的歷史可追溯到古埃及，那時(shí)，人們使用鋁鹽(用硫酸鋁，堿金屬等制備的復(fù)鹽)來(lái)處理飲用水。即使在今天，鋁鹽仍然是一種常見(jiàn)的無(wú)機(jī)混凝劑。今天化學(xué)處理在給水和污水處理中僅僅是一個(gè)非常重要的單元?；炷齽┑闹饕贩N仍然是鐵鹽和鋁鹽。混凝機(jī)理在很多教科書(shū)中都有闡述，主要是建立在雙電層理論上的脫穩(wěn)和混凝。膠體雙電層理論雖然已有100多年的歷史，但它仍然是這混凝過(guò)程的理論基礎(chǔ)。隨著全球污染的加劇，目前單純的混凝已不是原有基礎(chǔ)上簡(jiǎn)單去除膠體物質(zhì)的概念?，F(xiàn)在最容易去除的是膠體物質(zhì)，而我們面臨的挑戰(zhàn)是水體中痕跡量為污染物。現(xiàn)在國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)要求檢測(cè)的指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到95種，美國(guó)給水排水協(xié)會(huì)的飲用水標(biāo)準(zhǔn)要求檢測(cè)350多項(xiàng)指標(biāo)。實(shí)際上這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的?，F(xiàn)在確定結(jié)構(gòu)的化合物超過(guò)1000萬(wàn)種，商業(yè)化生產(chǎn)的產(chǎn)品有幾萬(wàn)種，而且這些物質(zhì)絕大多數(shù)都是人工合成化合物。在合成過(guò)程中，尤其是有機(jī)物的合成中，如果從原料到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率是99％，剩下的1％副產(chǎn)物中我們可以鑒定結(jié)構(gòu)的物質(zhì)卻寥寥無(wú)幾，例如煤焦油的分離過(guò)程。很多副產(chǎn)物都以固體、液體或氣體的形式進(jìn)入環(huán)境。進(jìn)入水體的物質(zhì)多數(shù)是以真溶液形式存在于溶液中，往往采用常規(guī)混凝的方法無(wú)法去除這些物質(zhì)。為了適應(yīng)這種形勢(shì)，現(xiàn)在很多研究人員都在積極開(kāi)發(fā)研究多種復(fù)合型混凝劑或者絮凝劑，在這方面國(guó)內(nèi)的研究相當(dāng)活躍。近幾年國(guó)外已經(jīng)開(kāi)始研究吸附型混凝劑，例如在混凝劑中加入超微粉吸附劑，如粉末活性炭、硅藻土、活性黏土等，這樣吸附劑可以與混凝劑協(xié)同作用，達(dá)到去除膠體和分子分散狀態(tài)物質(zhì)的目的。這種新型混凝劑完全不同于目前的混凝劑，對(duì)含有一定量油的懸浮物質(zhì)，這些懸浮物質(zhì)可以達(dá)到吸附和助凝的效果，提高去除市政污水和低溫低濁原水的吸附、沉降速度，彌補(bǔ)目前常規(guī)聚合氯化鋁鐵、聚合硫酸鐵等在處理兩類水中絮凝體輕、沉降速度慢的缺陷。目前多態(tài)聚合氯化鋁鐵作為混凝劑國(guó)內(nèi)還沒(méi)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種混凝劑多態(tài)聚合氯化鋁鐵及其制備方法。
本發(fā)明提出的混凝劑多態(tài)聚合氯化鋁鐵，是以聚合氯化鋁鐵為原料，其組份的重量比為聚合氯化鋁鐵 100硅酸鈉 1-8鋁酸鈣 5-15超細(xì)微粉 0.5-3.5本發(fā)明較佳的重量比為聚合氯化鋁鐵 100硅酸鈉 2-4鋁酸鈣 7-10超細(xì)微粉 1.5-2.5本發(fā)明中，超細(xì)微粉為含鋁含硅改性的粘土。
本發(fā)明的制備方法為按上述組份配比在聚四氟乙烯聚合釜內(nèi)加入聚合氯化鋁鐵溶液與硅酸鈉溶液，在20-150℃溫度下，攪拌混合20分鐘-2小時(shí)，然后在85-130℃下，加入鋁酸鈣，繼續(xù)攪拌2-4小時(shí)，攪拌結(jié)束，過(guò)濾，得到淡黃色液體，再加入超細(xì)微粉，混合均勻，即得到多態(tài)聚合氯化鋁鐵。
本發(fā)明的產(chǎn)物指標(biāo)如下氧化鋁含量6-11％，氧化鐵含量1-4％，氧化硅含量0.3-0.6％，超細(xì)微粉含量1-3％。
本發(fā)明制備的多態(tài)聚合氯化鋁鐵的特點(diǎn)是含有硅，且一般控制氧化硅的含量在0.45％。在水處理的過(guò)程中，當(dāng)多態(tài)聚合氯化鋁鐵產(chǎn)品投加到水中后，由于硅酸參與鐵鹽水解離子的聚合過(guò)程，從而形成更大分子量的聚合物，因而在吸附和架橋絮凝過(guò)程中可以更大優(yōu)勢(shì)發(fā)揮大分子的絮凝效果。本發(fā)明形成的產(chǎn)物中含有陽(yáng)離子鋁聚合體、聚合硅酸、超細(xì)微粉以及陽(yáng)離子聚合物粒徑成連續(xù)的多態(tài)聚合物(1納米-20微米)，因此對(duì)某些重金屬離子及COD、色度、惡臭等均有顯著的去除效果，尤其是對(duì)于低溫低濁度水的處理效果更佳。而且對(duì)于有機(jī)物含量高的市政廢水，由于聚硅硫酸鐵的水解和絮體形成速度快，礬花密實(shí)，沉降速度快，同樣具有較好的處理效果。這種現(xiàn)象與硅酸協(xié)同聚氯化鋁的作用相同。而且本發(fā)明的投加量只有普通聚合氯化鋁鐵的20％，可以大大節(jié)省運(yùn)行成本。
本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，原料易得，成本低，處理效果好，具有廣泛的開(kāi)發(fā)價(jià)值和應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1在容積為2000ml的聚四氟乙烯聚合釜內(nèi)加入1000g鹽基度5％含氧化鋁6％，氧化鐵3％的聚合氯化鋁鐵溶液與15g硅酸鈉(水玻璃，模數(shù)為3.0)溶液，在20-80℃溫度下，于350轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速下混合2小時(shí)，然后在85℃下，加入鋁酸鈣50g(氧化鋁含量42％，氧化硅含量7％)，攪拌2-4小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后過(guò)濾得到淡黃色液體1100g，然后再加入含鋁含硅改性的粘土5g，混合均勻，即得到多態(tài)聚合氯化鋁鐵。
實(shí)施例2在容積為2000ml的聚四氟乙烯聚合釜內(nèi)加入1000g鹽基度8％含氧化鋁6％，氧化鐵3％的聚合氯化鋁鐵溶液與25g硅酸鈉(水玻璃，模數(shù)為3.0)溶液，在80℃溫度下，于500轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速下混合30分鐘，然后在85℃下，加入鋁酸鈣80g(氧化鋁含量44％，氧化硅含量6％)，攪拌2小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后過(guò)濾得到淡黃色液體1100g，然后再加入含鋁含硅改性的粘土20g，混合均勻，即得到多態(tài)聚合氯化鋁鐵。產(chǎn)物指標(biāo)如下氧化鋁含量9.1％，氧化鐵1.9％，氧化硅含量0.45％，超細(xì)微粉1.97％。
實(shí)施例3在容積為2000ml的聚四氟乙烯聚合釜內(nèi)加入1000g鹽基度3％含氧化鋁10％，氧化鐵2％的聚合氯化鋁鐵溶液與80g硅酸鈉(水玻璃，模數(shù)為3.0)溶液，在150℃溫度下，于450轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速下混合1.2小時(shí)，然后在130℃下，加入鋁酸鈣140g(氧化鋁含量42％，氧化硅含量7％)，攪拌3.5小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后過(guò)濾得到淡黃色液體1100g，然后再加入含鋁含硅改性的粘土35g，混合均勻，即得到多態(tài)聚合氯化鋁鐵。
性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)以實(shí)施例2中的產(chǎn)物和常規(guī)液體聚合氯化鋁鐵(氧化鋁含量10.1％，氧化鐵0.9％；鹽基度80％)為混凝劑，進(jìn)行污水和原水處理對(duì)比試驗(yàn)。將上述混凝劑配制成1％的水溶液。利用六聯(lián)燒杯實(shí)驗(yàn)攪拌儀，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。處理水樣體積為1000ml?；炷齽┩都恿烤鶠?0mg/L。投加混凝劑后，首先在300轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌1分鐘，然后在50轉(zhuǎn)/分鐘攪拌10分鐘，再靜止10分鐘后，由燒杯中部取上清液，測(cè)定處理后指標(biāo)。
污水處理結(jié)果

原水處理結(jié)果(混凝劑投加量10mg/L，水溫5℃)

權(quán)利要求
1.一種混凝劑多態(tài)聚合氯化鋁鐵，其特征在于以聚合氯化鋁鐵為原料，其組份的重量比為聚合氯化鋁鐵100硅酸鈉 1-8鋁酸鈣 5-15超細(xì)微粉0.5-3.5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝劑多態(tài)聚合氯化鋁鐵，其特征在于各組份的重量比為聚合氯化鋁鐵100硅酸鈉 2-4鋁酸鈣 7-10超細(xì)微粉1.5-2.5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混凝劑多態(tài)聚合氯化鋁鐵，其特征在于超細(xì)微粉為含鋁含硅改性的粘土。
4.一種如權(quán)利要求1或2所述的混凝劑多態(tài)聚合氯化鋁鐵的制備方法，其特征在于按各組份的重量配比在聚合釜內(nèi)加入聚合氯化鋁鐵溶液與硅酸鈉溶液，在20-150℃溫度下，攪拌混合20分鐘-2小時(shí)，然后在85-130℃下，加入鋁酸鈣，繼續(xù)攪拌2-4小時(shí)，攪拌結(jié)束，過(guò)濾，得到淡黃色液體，再加入超細(xì)微粉，混合均勻，即得到多態(tài)聚合氯化鋁鐵。
全文摘要
本發(fā)明屬化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種混凝劑多態(tài)聚合氯化鋁鐵及其制備方法，主要用于環(huán)境工程、給水排水工程。它由聚合氯化鋁鐵、硅酸鈉、鋁酸鈣和活性微粉生產(chǎn)而成；形成的產(chǎn)物中含有陽(yáng)離子鋁聚合體、聚合硅酸、超細(xì)微粉以及陽(yáng)離子聚合物粒徑成連續(xù)的多態(tài)聚合物(1納米－20微米)，這種粒徑連續(xù)的混凝劑對(duì)于處理市政污水和低溫低濁度原水具有良好的處理效果。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，原料易得，成本低，處理效果好，具有廣泛的開(kāi)發(fā)價(jià)值和應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C02F1/52GK1539753SQ200310108250
公開(kāi)日2004年10月27日 申請(qǐng)日期2003年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月30日
發(fā)明者李風(fēng)亭, 張善發(fā), 張冰如, 周琪, 潘碌亭, 李霞 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué), 上海市城市排水有限公司