專利名稱：在聚硅酸鹽絮凝劑中添加穩(wěn)定劑延長穩(wěn)定時間的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在聚硅酸鹽絮凝劑添加穩(wěn)定劑延長穩(wěn)定時間的方法，屬于絮凝劑合成領域。
背景技術：
隨著工業(yè)和城市化的發(fā)展，工業(yè)廢水和生活廢水排放量不斷加大，而水資源是有限的，因此水的處理和再利用尤顯重要。常用的水處理方法有生化法、混凝沉降法、離子交換法、化學氧化法等，其中混凝沉降法具有較低的處理成本而應用廣泛?；炷齽┬阅艿膬?yōu)劣決定著混凝處理的效果。聚硅酸鹽絮凝劑與目前常使用的聚鋁、聚鐵等絮凝劑相比較，在添加量相同的情況下具有礬花大、密實、沉降速度快等優(yōu)點，尤其是金屬殘留低、處理低濁度低溫水性能好等特性，引起水處理界的重視。
聚硅酸鹽絮凝劑根據所含金屬鹽種類的不同可分為聚硅酸單金屬鹽絮凝劑和聚硅酸復合金屬鹽絮凝劑，總體來說聚硅酸復合鹽絮凝劑的使用效果要優(yōu)于單金屬鹽。聚硅酸鹽絮凝劑的合成采用金屬鹽如硫酸鋁，與活化硅酸采用兩種不同的方法進行聚合。一種方法是將金屬鹽絮凝劑溶液與活化硅酸在一定條件下通過混合反應進行合成，所制得的聚硅酸鹽絮凝劑具有較高的分子量，對水中的膠體物質具有很強的吸附架橋能力和較強的電中和能力。另一種方法是加拿大Handy化學品公司采用在高剪切工藝條件下制備的堿式多核羥基聚硅酸硫酸鋁絮凝劑。通過研究發(fā)現，基于第一種方法制備的聚硅酸鹽絮凝劑中金屬離子及水解聚合產物與聚硅酸有鍵合作用，可提高活化硅酸的儲存穩(wěn)定性，但穩(wěn)定時間仍然比較短。增加聚硅酸鹽的含量有助于提高凈水效果和擴展其應用范圍，但相應的穩(wěn)定性隨著硅酸鹽含量的增力口，穩(wěn)定時間快速下降，極易出現凝膠并失效。試驗表明二氧化硅百分含量為2%和鋅硅比為1:1時，穩(wěn)定時間為9天。二氧化硅百分含量為4%和鋅硅比為1:1時，穩(wěn)定時間為2天。二氧化娃百分含量為5%和鋅娃比為1:1時,穩(wěn)定時間為I天。二氧化娃百分含量為4%和鋅硅比為2:1時，穩(wěn)定時間為4天。并且即使出現凝膠，去濁率仍在80%以上，而不加穩(wěn)定劑的出現凝膠后則去濁率降至60%以下。通過添加穩(wěn)定劑的方法可適當改變穩(wěn)定性，添加的有聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、六偏磷酸鈉、表面活性劑、丙酮、無水乙醇、正丁醇等，其中聚丙烯酰胺和無水乙醇可適當延長穩(wěn)定期，其余效果均不明顯。還有一些方法如降低PH值、適當提高金屬與硅的摩爾比、稀釋、攪拌時間、攪拌強度、改變金屬離子類型、降低保存溫度、降低Na+濃度等方法，也可延長穩(wěn)定期但不明顯，其中如降低溫度、稀釋等方法在實際應用中不可行。本發(fā)明的方法是在聚硅酸鹽絮凝劑中添加不同濃度的乙酸鹽或乙酸和乙酸鹽混合物溶液作為穩(wěn)定劑，即可延長聚硅酸鹽絮凝劑的穩(wěn)定時間。與不添加穩(wěn)定劑的聚硅酸鹽絮凝劑相比，硅凝膠出現的時間推后，穩(wěn)定時間延長，在穩(wěn)定期間絮凝性能保持穩(wěn)定
發(fā)明內容
本發(fā)明的目在于通過添加穩(wěn)定劑，延長聚硅酸鹽絮凝劑出膠時間和穩(wěn)定時間，解決穩(wěn)定性差的缺點。將乙酸鹽或乙酸和乙酸鹽混合物作為穩(wěn)定劑添加到聚硅酸鹽絮凝劑中，延長聚硅酸鹽絮凝劑的出膠時間，在出膠之前保持聚硅酸鹽絮凝劑具有良好的絮凝性倉泛。為達到上述目的，本發(fā)明采用的方法是將硅酸鹽稀釋成不同二氧化硅百分含量的溶液，加入一定量的酸進行酸化，活化，得到聚硅酸。根據不同金屬與硅摩爾比，經計算得到相應金屬鹽的質量，配制成水溶液，加入聚硅酸中，熟化。穩(wěn)定劑為乙酸鹽或乙酸和乙酸鹽混合物溶液。添加穩(wěn)定劑的方式有兩種，一種是在聚硅酸中添加，另一種是在合成完畢的聚硅酸金屬鹽絮凝劑中添加。本發(fā)明的目的是通過如下措施達到的將二氧化硅質量百分數為I. 0% 5. 0%硅酸鹽水溶液加入到一定量酸溶液中，攪拌活化IOmin 60min，得到聚硅酸溶液。向其中加入按金屬與硅摩爾比為O. 5 3. 5的金屬鹽水溶液，攪拌熟化IOmin 60min，得到聚硅酸鹽絮凝劑。添加穩(wěn)定劑的方式有兩種，一種方式是在聚硅酸中添加一定體積的乙酸鹽或乙酸和乙酸鹽混合物溶液，另一種方式是在合成的聚硅酸金屬鹽絮凝劑中添加一定體積的乙酸鹽或乙酸和乙酸鹽混合物溶液。添加完畢后攪拌IOmin 30min后即可得到穩(wěn)定聚硅酸鹽絮凝劑產品。上述方法合成的聚硅酸鋅絮凝劑的質量指標比重為I. O I. 9，PH〈4，二氧化硅質量分數為I. 0% 5. 0%，金屬鹽質量百分含量為O. 5% 10. 0%，乙酸鹽或乙酸和乙酸鹽混合物的質量百分含量為O. 5% 5. 0%，外觀為無色或白色粘稠狀液體。本發(fā)明與現有技術相比其有益效果是本發(fā)明使用乙酸鹽或乙酸和乙酸鹽混合物作為穩(wěn)定劑，添加量低，不會使被處理水的總有機碳增加，對被處理的水質影響小。乙酸鹽相對于目前所加的表面活性劑、丙酮、無水乙醇等穩(wěn)定劑，具有無毒、對環(huán)境無污染等的特點。該制備方法簡便，原料廉價易得，合成成本低，具有良好的應用前景。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明進一步說明。實施例I
在250mL的燒杯中加入6mol/L的硫酸10mL。用30mL蒸懼水溶解11. 7gNa2SiO3 ·9Η20得到硅酸鈉溶液，將其滴加入硫酸中，調節(jié)PH為2，完畢后活化lOmin，得到聚硅酸。加入2mL飽和乙酸鈉溶液。按照鋅硅比等于1:1計算出ZnSO4 · 7H20 11. 6g，稱取硫酸鋅并用蒸餾水溶解成飽和溶液，滴加到聚硅酸溶液中，然后熟化10 min，即可得到穩(wěn)定性聚硅酸鋅絮凝劑。出現粘稠狀硅膠的時間為7天。實施例2
在250mL的燒杯中加入6mol/L的硫酸10mL。用30mL蒸餾水溶解11. 7g Na2SiO3 ·9Η20得到硅酸鈉溶液，將其滴加入硫酸中，調節(jié)PH為2，完畢后活化15min，得到聚硅酸。加入6mL飽和乙酸鈉溶液。按照鋅硅比等于I: I計算出ZnSO4 ·7Η20 11. 6g，稱取硫酸鋅用蒸餾水溶解成飽和溶液，滴加到聚硅酸溶液中，然后熟化15min，即可得到穩(wěn)定性聚硅酸鋅絮凝劑。出現粘稠狀硅膠的時間為10天。實施例3在250mL的燒杯中加入6mol/L的硫酸10mL。用30mL蒸餾水溶解11. 7g Na2SiO3 ·9Η20得到硅酸鈉溶液，將其滴加入硫酸中，調節(jié)PH為2，完畢后活化20min，得到聚硅酸。按照鋅硅比等于I: I計算出ZnSO4 · 7H20 11. 8g，稱取硫酸鋅用25ml蒸餾水溶解成飽和溶液，滴加到聚硅酸溶液中，然后熟化20min。加入2mL飽和乙酸鈉溶液，即可得到穩(wěn)定性聚硅酸鋅絮凝劑。出現粘稠狀硅膠的時間為7天。實施例4
在250mL的燒杯中加入6mol/L的硫酸9mL。用30mL蒸餾水溶解11. 7g Na2SiO3 · 9H20得到硅酸鈉溶液，將其滴加入硫酸中，調節(jié)PH為2，完畢后活化20min，得到聚硅酸。按照鋅硅比等于2:1計算出ZnSO4 · 7H20 23. 6g，稱取硫酸鋅用50ml蒸餾水溶解成飽和溶液，滴加到聚硅酸溶液中，然后熟化15min，加入6mL飽和乙酸鈉溶液，攪 拌，即可得到穩(wěn)定性聚硅酸鋅絮凝劑。出現粘稠狀硅膠的時間為11天。實施例5
在250mL的燒杯中加入6mol/L的硫酸10mL。用30mL蒸餾水溶解11. 7g Na2SiO3 ·9Η20得到硅酸鈉溶液，將其滴加入硫酸中，調節(jié)PH為2，完畢后活化20min，得到聚硅酸。按照鋅硅比等于1:2計算出Al2(SO4)3 · 18H20 13. 7g，稱取硫酸鋅用25ml蒸餾水溶解成飽和溶液，滴加到聚硅酸溶液中，然后熟化15min。加入3mL飽和乙酸鈉溶液，即可得到穩(wěn)定性聚硅酸鋅絮凝劑。出現粘稠狀硅膠的時間為6天。
權利要求
1.一種通過添加穩(wěn)定劑制備穩(wěn)定聚硅酸鹽絮凝劑的方法，其特征在于所使用的合成原料為堿金屬硅酸鹽和金屬鹽；根據二氧化硅質量百分含量的不同配制硅酸鈉溶液，滴加到一定體積的酸溶液中，經活化得到聚硅酸溶液；添加一定體積的穩(wěn)定劑溶液；根據相應的金屬與硅的摩爾比，計算出所需要金屬鹽的質量并配制成溶液，加入到聚硅酸溶液合成穩(wěn)定聚硅酸金屬鹽絮凝劑。
2.根據權利要求I所述的得到穩(wěn)定聚硅酸鹽絮凝劑的合成方法，其特征在于所添加的穩(wěn)定劑為乙酸鹽或乙酸和乙酸鹽的溶液。
3.根據權利要求I所述的金屬鹽，其特征在于金屬鹽為鐵、鋁、鋅的金屬鹽。
4.根據權利要求I所述的得到穩(wěn)定聚硅酸鹽絮凝劑的合成方法，其特征在于添加穩(wěn)定劑的方式有兩種，一種方式是在聚娃酸中添加一定體積的穩(wěn)定劑溶液，另一種方式是在合成的聚硅酸金屬鹽絮凝劑中添加一定體積的穩(wěn)定劑溶液。
全文摘要
本發(fā)明提供一種延長聚硅酸鹽穩(wěn)定時間的制備方法，屬于絮凝劑合成領域。其制備方法是把稀釋成一定濃度的硅酸鹽用酸酸化后得到聚硅酸。根據不同金屬與硅摩爾比，得到相應的聚硅酸鹽絮凝劑。加入不同量的穩(wěn)定劑，即可得到穩(wěn)定性聚硅酸鹽絮凝劑。該絮凝劑的出膠時間比不加穩(wěn)定劑的時間長，穩(wěn)定期間去濁性能穩(wěn)定。
文檔編號C02F1/52GK102689960SQ201210207070
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月21日 優(yōu)先權日2012年6月21日
發(fā)明者吳林后, 王雪楓, 黃雪莉 申請人:新疆大學