專利名稱：：一種用于飲用水強化混凝的高聚聚硫氯化鋁混凝劑的制備方法
技術(shù)領域：
：本發(fā)明屬于凈水藥劑
技術(shù)領域：
，具體涉及一種新型高聚聚硫氯化鋁混凝劑的制備方法與應用。本發(fā)明的混凝劑具有高聚合度和強穩(wěn)定性，可應用于強化混凝去除飲用水中濁度和有機物，能明顯提高出水水質(zhì)。
背景技術(shù)：
：混凝是常規(guī)水處理方法之一。傳統(tǒng)混凝的目標是有效去除水中顆粒物，降低出水濁度。近年來人們提出在不增加原有水處理設施的基礎上，通過調(diào)節(jié)原水pH、增加混凝劑投量、開發(fā)和使用高性能新型混凝劑等手段來強化混凝過程，使其在去除濁度物質(zhì)的同時降低水中有機物含量，從而減少后續(xù)氧化消毒過程產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物。強化混凝不需新增處理單元，能大大節(jié)省水處理成本，因而具有很高的推廣價值。但是控制pH和增加混凝劑投量不僅會增加水處理運行成本，而且會增加污泥量和水處理劑殘留，因而開發(fā)高效、低殘留的混凝劑對于飲用水強化混凝尤為重要。無機鋁鹽混凝劑是一種常用混凝劑。無機鋁鹽混凝劑經(jīng)歷了從簡單鋁鹽-無機高分子鋁鹽-復合高分子鋁鹽的發(fā)展過程。大量研究結(jié)果表明，在水中發(fā)揮混凝作用的是鋁的一系列水解聚合產(chǎn)物，已經(jīng)被證實的主要有Al3+、A1(0H廣、A1(0H廣、A1(0H)4—、Al2(OH)42+、Al2(OH)24+、Al3(OH)45+、Al3(OH)8+、Al4(OH)84+、Al6(OH)153+、Al7(OH)165+、Al8(OH)2。4+、Al10(0H)228+、Al13(0H)327+、Al1304(0H)247+、[A13008(OH)56(H20)24]18+以及[Al(OH)3]n溶膠或沉淀。A11304(0H)247+(A113)—直被認為是聚合氯化鋁混凝劑中的最佳凝聚絮凝形態(tài)；聚合度更高的聚合鋁形態(tài)[(A104)2A128(0H)56(H20)26]18+(A13。)也表現(xiàn)出良好的去除水中濁度和有機物的效能。有研究指出，S042—可通過氫鍵增聚和絡合增聚提高聚合氯化鋁的水解和聚合，從而強化混凝過程中的吸附架橋和網(wǎng)捕巻掃作用。制備具有高聚合度的復合型聚合鋁混凝劑，提高其混凝效能，具有良好的應用前景。
發(fā)明內(nèi)容1.發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于提出一種用于飲用水強化混凝的高聚聚硫氯化鋁混凝劑的制備方法。通過引入S042-強化鋁離子的水解和聚合，生成高效低殘留的高聚聚硫氯化鋁，制備方法簡單、經(jīng)濟、易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。該混凝劑用于強化混凝去除水中的有機物，具有高效、穩(wěn)定、使用范圍廣、殘留鋁低等特點。2.技術(shù)方案—種用于飲用水強化混凝的高聚聚硫氯化鋁混凝劑的制備方法，通過如下步驟實現(xiàn)(1)配制0.4-0.8mol/L的A1C13溶液，并按S042—/A13+摩爾比0.05-0.10向A1C13溶液中加入Na2S04固體，攪拌至Na2S04完全溶解。配制0.4_0.8mol/L的Na2C03溶液，在常溫、常壓和激烈攪拌的條件下將Na2C03溶液和含有Na2S04的A1C13溶液快速混合，控制OH—/Al"摩爾比為1.2-2.2、總鋁濃度為0.2-0.4mol/L。以200-400r/min的速度攪拌，直至獲得穩(wěn)定透明的均相聚硫氯化鋁溶液。(2)將均相聚硫氯化鋁溶液于95-105t:下恒溫加熱、攪拌、回流6_8h，攪拌強度為200-300r/min。然后經(jīng)自然冷卻后，在室溫下陳化5天得到高聚聚硫氯化鋁混凝劑。該混凝劑中高聚合態(tài)的鋁Ale(Ferron絡合比色測定法中120min以后與Ferron試劑反應的鋁水解體)可以達到50%以上。3.本發(fā)明的有益效果(1)本發(fā)明的高聚聚硫氯化鋁混凝劑所含的高聚合形態(tài)A1。比高聚聚合氯化鋁(制備方法和本發(fā)明的高聚聚硫氯化鋁相同，但是在第一步驟的溶液中不添加Na2S04)高10%以上。混凝劑放置一年以上保持透明、澄清，而在相同條件下制備的聚硫氯化鋁(制備方法和本發(fā)明的高聚聚硫氯化鋁制備的第一步驟相同)則產(chǎn)生白色凝膠物質(zhì)甚至出現(xiàn)白色沉淀；對混凝劑溶液中的顆粒進行分析發(fā)現(xiàn)，高聚聚硫氯化鋁中的顆粒粒徑基本保持不變，而聚硫氯化鋁中的顆粒粒徑大幅度增大，也說明高聚聚硫氯化鋁混凝劑具有良好的穩(wěn)定性。該制備方法工藝簡單、經(jīng)濟，可用于工業(yè)生產(chǎn)。(2)本發(fā)明制備的高聚聚硫氯化鋁混凝劑能充分發(fā)揮中和脫穩(wěn)、網(wǎng)捕以及巻掃作用，進而提高混凝效率。用于強化混凝去除水中的有機物，適用的pH范圍寬，為4-9;與傳統(tǒng)的聚合氯化鋁相比，混凝劑用量減少20%以上；不宜產(chǎn)生水中有機物的再穩(wěn)現(xiàn)象；即使在高聚聚硫氯化鋁大投量下，處理水中殘留鋁的濃度也能滿足生活飲用水衛(wèi)生標準(GB5749-2006)的要求，具有良好的應用前景。圖1為本發(fā)明高聚聚硫氯化鋁混凝劑中鋁的形態(tài)分析結(jié)果。A1。、A1。和A1。分別為Ferron絡合比色測定法中0min、0-120min和120min以后與Ferron試劑反應的鋁水解體。具體實施方式實施例1.高聚聚硫氯化鋁混凝劑的制備先將A1C13*6H20配制成0.4mol/L的A1C13溶液，按S042—/A13+摩爾比0.06向A1C13溶液中加入Na2S04固體，并攪拌至Na2S04完全溶解。在常溫、常壓和激烈攪拌的條件下，將0.4mol/L的Na2C03溶液和含有Na2S04的0.4mol/LA1C13溶液快速混合，控制0H—/A13+摩爾比為2.0、總鋁濃度為0.2mol/L。以200r/min的速度攪拌，至溶液變?yōu)榉€(wěn)定、透明的均相溶液。將獲得的均相溶液于95t:下恒溫加熱、攪拌、回流8h，控制攪拌強度為200r/min。經(jīng)自然冷卻并在室溫下陳化5天后，得到高聚聚硫氯化鋁混凝劑。該混凝劑中鋁的形態(tài)分布(A1。、A1。和A1。分別為Ferron絡合比色測定法中Omin、0-120min和120min以后與Ferron試劑反應的鋁水解體)如圖1所示?；炷齽脩蒙鲜龇椒ㄖ苽涞母呔劬哿蚵然X混凝劑處理實驗室配制的含天然有機物腐殖酸的水樣，原水pH為7.0，腐殖酸含量為10mg/L。不調(diào)節(jié)pH直接投加0.04mmol/L高聚聚硫氯化鋁混凝劑(以Al計)，先經(jīng)200r/min快速攪拌2min，再以30r/min慢速攪拌15min，靜置沉降30min后取上清液檢測。以254nm處紫外吸光度UV254表示天然有機物腐殖酸濃度，殘留鋁濃度采用生活飲用水標準檢驗方法(GB5750-2006)中的鉻天青S分光光度法測定。檢測結(jié)果(如表1所示)表明高聚聚硫氯化鋁混凝劑在去除水中天然有機物過程中發(fā)揮了優(yōu)良的混凝效能，且出水殘留鋁濃度低。表1高聚聚硫氯化鋁混凝劑處理配制腐殖酸水樣的結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>注對照組聚合氯化鋁采用與高聚聚硫氯化鋁制備相同的A1C13和Na2C03比例和濃度，不加入Na^(V按本發(fā)明的步驟(1)制備；聚硫氯化鋁采用與高聚聚硫氯化鋁制備相同的AlCl3、Na^04和Na^03比例和濃度，按本發(fā)明的步驟(1)制備。實施例2.高聚聚硫氯化鋁混凝劑的制備本實施例與實施例1不同的是0H—/A13+摩爾比控制在1.6，S0/7A1"摩爾比控制在0.08，其它步驟及參數(shù)與實施例1相同?；炷齽脩蒙鲜龇椒ㄖ苽涞母呔劬哿蚵然X混凝劑處理南方某自來水廠高濁度進水原水，處理過程不調(diào)節(jié)pH，直接投加0.lmmol/L高聚聚硫氯化鋁(以Al計)，先經(jīng)200r/min快速攪拌2min，再以30r/min慢速攪拌15min，靜置沉降30min后取上清液檢測。天然有機物以254nm處紫外吸光度UV254表示，DOC和濁度分別采用歐陸1010型總碳分析儀和WTW公司Turb550濁度儀測定，殘留鋁濃度采用生活飲用水標準檢驗方法(GB5750-2006)中的鉻天青S分光光度法測定測定。檢測結(jié)果(如表2所示)表明高聚聚硫氯化鋁在飲用水強化混凝處理過程中發(fā)揮了優(yōu)良的混凝效能，對原水UV254、DOC、濁度去除率高，且出水殘留鋁濃度低。表1高聚聚硫氯化鋁混凝劑處理南方某自來水廠進水原水結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>注對照組為普通市售聚合氯化鋁和聚硫氯化鋁。聚硫氯化鋁采用與高聚聚硫氯化鋁制備相同的AlCl3、Na^04和Na^03比例和濃度，按本發(fā)明的步驟(1)制備。權(quán)利要求一種用于飲用水強化混凝的高聚聚硫氯化鋁混凝劑的制備方法，其特征在于制備方法由下列步驟完成(1)配制0.4-0.8mol/L的AlCl3溶液，并按SO42-/Al3+摩爾比0.05-0.10向AlCl3溶液中加入Na2SO4固體，攪拌至Na2SO4完全溶解。配制0.4-0.8mol/L的Na2CO3溶液，在常溫、常壓和激烈攪拌的條件下將Na2CO3溶液和含有Na2SO4的AlCl3溶液快速混合，控制OH-/Al3+摩爾比為1.2-2.2、總鋁濃度為0.2-0.4mol/L。以200-400r/min的速度攪拌，直至得到穩(wěn)定透明的均相聚硫氯化鋁溶液。(2)將均相聚硫氯化鋁溶液于95-105℃下恒溫加熱、攪拌、回流6-8h，攪拌強度為200-300r/min。然后經(jīng)自然冷卻后，在室溫下陳化5天得到高聚聚硫氯化鋁混凝劑。2.如權(quán)利要求1所述，該高聚聚硫氯化鋁混凝劑中高聚合態(tài)的鋁Al。含量(Ferron絡合比色測定法中120min以后與Ferron試劑反應的鋁水解體)在50%以上。全文摘要本發(fā)明提供一種高聚聚硫氯化鋁混凝劑的制備方法，屬于凈水藥劑
技術(shù)領域：
。具體制備步驟為按SO42-/Al3+摩爾比0.05-0.10向AlCl3溶液中加入Na2SO4固體，攪拌至完全溶解；然后在常溫、常壓和激烈攪拌條件下和Na2CO3溶液快速混合，控制OH-/Al3+摩爾比為1.2-2.2、總鋁濃度為0.2-0.4mol/L，得到穩(wěn)定透明的均相聚硫氯化鋁溶液；將均相聚硫氯化鋁溶液于95-105℃下恒溫加熱、攪拌、回流6-8h，經(jīng)冷卻陳化后得到高聚聚硫氯化鋁混凝劑。本發(fā)明的高聚聚硫氯化鋁具有高聚合度和強穩(wěn)定性，可用于強化混凝去除飲用水中濁度和有機物，能明顯提高出水水質(zhì)，具有很高的應用價值。文檔編號C02F1/52GK101767809SQ201010000270公開日2010年7月7日申請日期2010年1月7日優(yōu)先權(quán)日2010年1月7日發(fā)明者吳珍,張光明,張盼月,曾光明申請人:北京林業(yè)大學