專利名稱：一種聚合硅鋁鐵混凝劑及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚合硅鋁鐵混凝劑及其制備工藝，屬于化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，水污染以及水資源短缺問題越來越成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。為了節(jié)約水資源，提高水的利用率，減輕和消除污水對(duì)人類和環(huán)境造成的危害，必須加強(qiáng)污水的凈化處理研究。在水處理工藝中，混凝沉淀是應(yīng)用最普遍的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)之一，它決定著后續(xù)流程的運(yùn)行工況、最終出水水質(zhì)和運(yùn)行成本，因而成為環(huán)境工程領(lǐng)域中重要的研究?jī)?nèi)容之一?；炷幚硇Ч暮脡脑诤艽蟪潭壬先Q于混凝劑的品質(zhì)。所以研制和開發(fā)新型高效、無毒、價(jià)廉的無機(jī)高分子混凝劑成為水處理領(lǐng)域中一項(xiàng)迫切的任務(wù)，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
目前，在水處理領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的混凝劑主要有無機(jī)絮凝劑和有機(jī)高分子絮凝劑兩類，無機(jī)絮凝劑是在傳統(tǒng)的鋁鹽、鐵鹽絮凝劑基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一類新型水處理藥劑，傳統(tǒng)鋁、鐵鹽類絮凝劑使用歷史悠久，60年代后期逐漸被迅速發(fā)展起來的無機(jī)高分子絮凝劑所替代，后者比前者有更好的絮凝效果而相應(yīng)價(jià)格較低。然而，隨著工廠排放的廢水種類和數(shù)量越來越多，水質(zhì)越來越復(fù)雜，單純的鋁鹽及鐵鹽類無機(jī)高分子絮凝劑已不能滿足廢水處理過程中提出的越來越高的要求。所以，研制更加高效無毒的無機(jī)高分子絮凝劑成為水處理領(lǐng)域的主要任務(wù)之一。
關(guān)于聚硅酸鐵鋁混凝劑、聚鐵鋁硅絮凝劑、聚鋁鐵硅絮凝劑等研究報(bào)道，參見胡翔，周定.高效無機(jī)混凝劑聚硅酸鐵鋁的研究[J].中國環(huán)境科學(xué)，1999，19(3)266-269；許佩瑤，丁志農(nóng).粉煤灰硫鐵礦渣制備聚鐵鋁硅混凝劑及應(yīng)用研究[J].環(huán)境工程，2000，18(2)46-49；欒兆坤，劉振儒.聚鋁鐵硅絮凝劑的合成方法及其混凝效能[J].環(huán)境化學(xué)，1997，16(6)546-551。而以聚硅酸、AlCl3·6H2O、FeCl3·6H2O為主要原料制備聚合硅鋁鐵混凝劑，目前尚未見文獻(xiàn)報(bào)道。在國外文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫中，目前未見相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種聚合硅鋁鐵混凝劑及其制備工藝，制備出既具有良好貯存穩(wěn)定性又具有良好絮凝效果的聚合硅鋁鐵混凝劑。
聚合硅鋁鐵混凝劑，外觀為棕紅色液體，含Al2O3+Fe2O3+SiO2的重量百分比7.5％～12％，含Al2O3的重量百分比4.5％～7.5％，含F(xiàn)e2O3的重量百分比2.5％～4.5％，含SiO2的重量百分比0.5％～1.5％，密度(20℃)1.05～1.13，堿化度50～70％，pH1.5～2.5。
本發(fā)明的聚合硅鋁鐵混凝劑的制備方法如下以聚硅酸、AlCl3·6H2O、FeCl3·6H2O為主要原料，聚硅酸的分子量為105-106道爾頓。先用蒸餾水和AlCl3·6H2O、FeCl3·6H2O配制成Al/Fe摩爾比在2～4范圍內(nèi)的溶液，然后加入Na2CO3和聚硅酸，采用復(fù)合法或者共聚法制備聚合硅鋁鐵混凝劑。
(1)復(fù)合法取上述Al/Fe摩爾比在2～4范圍內(nèi)的AlCl3·6H2O、FeCl3·6H2O溶液，在室溫下緩慢加入Na2CO3粉末至堿化度50～70％，然后加入聚硅酸，控制(Al+Fe)/Si摩爾比5.0～7.5，并繼續(xù)快速攪拌1小時(shí)。
(2)共聚法取定量的Al/Fe摩爾比在2～4范圍內(nèi)的AlCl3·6H2O、FeCl3·6H2O溶液，在室溫下加入聚硅酸，控制(Al+Fe)/Si摩爾比5.0～7.5，然后加入Na2CO3粉末至堿化度50～70％，并繼續(xù)快速攪拌1小時(shí)。
本發(fā)明制備得到的聚合硅鋁鐵混凝劑作為一種新型高效的水處理藥劑，可廣泛應(yīng)用于給水、廢水處理，石油開采、造紙、采礦、紡織印染、日用化工等領(lǐng)域。
本發(fā)明聚合硅鋁鐵混凝劑采用復(fù)合法、共聚法兩種工藝，制得既具有良好絮凝效果又具有高貯存穩(wěn)定性的聚合硅鋁鐵混凝劑。
本發(fā)明的聚合硅鋁鐵混凝劑與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)良效果本發(fā)明的聚合硅鋁鐵混凝劑是在聚硅酸和傳統(tǒng)鋁鹽、鐵鹽絮凝劑的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型復(fù)合無機(jī)高分子絮凝劑。是以聚硅酸、AlCl3·6H2O、FeCl3·6H2O為原料，采用將聚硅酸引入到鋁、鐵鹽溶液中的方法制備而成。該混凝劑綜合了聚硅酸粘結(jié)聚集、吸附架橋效能強(qiáng)，鋁、鐵鹽電中和能力強(qiáng)以及鋁鹽絮凝劑絮體大，脫色性能好和鐵鹽絮凝劑絮體密實(shí)、沉降速度快，具有良好的水處理效果。本發(fā)明采用復(fù)合法、共聚法兩種工藝生產(chǎn)制備的聚合硅鋁鐵混凝劑，具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)捷、經(jīng)濟(jì)、適用等特點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1復(fù)合法取定量的Al/Fe摩爾比＝2.5的AlCl3·6H2O、FeCl3·6H2O溶液，加入Na2CO3至堿化度60％，然后加入聚硅酸，控制(Al+Fe)/Si摩爾比＝5.5，此法制備的產(chǎn)品以No.1表示。
所得聚合硅鋁鐵混凝劑外觀為棕紅色液體，含Al2O3+Fe2O3+SiO2的重量百分比為8.3％，含Al2O3的重量百分比為6.2％，含F(xiàn)e2O3的重量百分比為2.8％，含SiO2的重量百分比為0.9％，密度(20℃)為1.10，堿化度為62％，pH為2.1。
實(shí)施例2共聚法取定量的Al/Fe摩爾比＝2.3的AlCl3·6H2O、FeCl3·6H2O溶液，加入聚硅酸，控制(Al+Fe)/Si摩爾比＝5.4，然后加入Na2CO3至堿化度58％，此法制備的產(chǎn)品以No.2表示。
所得聚合硅鋁鐵混凝劑外觀為棕紅色液體，含Al2O3+Fe2O3+SiO2的重量百分比為8.8％，含Al2O3的重量百分比為5.9％，含F(xiàn)e2O3的重量百分比為4.7％，含SiO2的重量百分比為1.1％，密度(20℃)為1.12，堿化度為68％，pH為1.9。
實(shí)施例3復(fù)合法取定量的Al/Fe摩爾比＝3.2的AlCl3·6H2O、FeCl3·6H2O溶液，加入Na2CO3至堿化度55％，然后加入聚硅酸，控制(Al+Fe)/Si摩爾比＝5.2，此法制備的產(chǎn)品以No.3表示。
所得聚合硅鋁鐵混凝劑外觀為棕紅色液體，含Al2O3+Fe2O3+SiO2的重量百分比為7.9％，含Al2O3的重量百分比為7.6％，含F(xiàn)e2O3的重量百分比為2.1％，含SiO2的重量百分比為1.5％，密度(20℃)為1.09，堿化度為62％，pH為2.2。
實(shí)施例4共聚法取定量的Al/Fe摩爾比＝3.0的AlCl3·6H2O、FeCl3·6H2O溶液，加入聚硅酸，控制(Al+Fe)/Si摩爾比＝5.0，然后加入Na2CO3至堿化度60％，此法制備的產(chǎn)品以No.4表示。
所得聚合硅鋁鐵混凝劑外觀為棕紅色液體，含Al2O3+Fe2O3+SiO2的重量百分比為8.3％，含Al2O3的重量百分比為7.1％，含F(xiàn)e2O3的重量百分比為3.1％，含SiO2的重量百分比為1.9％，密度(20℃)為1.11，堿化度為68％，pH為2.0。
本發(fā)明的聚合硅鋁鐵混凝劑適用于給水、廢水處理，石油開采、造紙、采礦、紡織印染、日用化工等領(lǐng)域。
應(yīng)用實(shí)例之一將以上實(shí)施例1、2、3、4制備的No.1、2、3、4聚合硅鋁鐵混凝劑產(chǎn)品用于高嶺土混濁水的混凝除濁處理，同時(shí)與聚合氯化鋁作對(duì)比。原水濁度為82NTU，pH值7.2，水溫14℃，處理結(jié)果列于表1。
表1聚合硅鋁鐵混凝劑的混凝除濁效果
從以上處理結(jié)果可見，聚合硅鋁鐵混凝劑的混凝除濁效果明顯優(yōu)于聚合氯化鋁絮凝劑。
應(yīng)用實(shí)例之二將以上實(shí)施例1、2、3、4制備的No.1、2、3、4聚合硅鋁鐵混凝劑產(chǎn)品用于含腐植酸的有色水的混凝除濁脫色處理，同時(shí)與聚合氯化鋁絮凝劑作對(duì)比。原水色度以370nm吸光值表示，其值為0.178。pH值7.30，水溫14℃，處理結(jié)果列于表2。
表2聚合硅鋁鐵混凝劑的混凝脫色效果
從以上處理結(jié)果可見，聚合硅鋁鐵混凝劑的混凝脫色效能也明顯優(yōu)于聚合氯化鋁絮凝劑。
權(quán)利要求
1.一種聚合硅鋁鐵混凝劑，其特征在于外觀為棕紅色液體，含Al2O3+Fe2O3+SiO2的重量百分比7.5％～12％，含Al2O3的重量百分比4.5％～7.5％，含F(xiàn)e2O3的重量百分比2.5％～4.5％，含SiO2的重量百分比0.5％～1.5％，密度(20℃)1.05～1.13，堿化度50～70％，pH1.5～2.5。
2.一種權(quán)利要求1所述聚合硅鋁鐵混凝劑的制備方法，其特征在于，以聚硅酸、AlCl3·6H2O、FeCl3·6H2O為原料，采用復(fù)合法或共聚法工藝，獲得了聚合硅鋁鐵混凝劑，采用聚硅酸的分子量為105-106道爾頓。
3.如權(quán)利要求2所述聚合硅鋁鐵混凝劑的制備方法，其特征在于，所述的復(fù)合法工藝是取定量的Al/Fe摩爾比2.0～4.0的AlCl3·6H2O、FeCl3·6H2O溶液，加入Na2CO3至堿化度50～70％，然后加入聚硅酸，控制(Al+Fe)/Si摩爾比5.0～7.5。
4.如權(quán)利要求2所述聚合硅鋁鐵混凝劑的制備方法，其特征在于，所述的共聚法工藝是取定量的Al/Fe摩爾比2.0～4.0的AlCl3·6H2O、FeCl3·6H2O溶液，加入聚硅酸，控制(Al+Fe)/Si摩爾比5.0～7.5，然后加入Na2CO3至堿化度50～70％。
5.權(quán)利要求1的聚合硅鋁鐵混凝劑的應(yīng)用，其特征在于用于給水、廢水處理，石油開采、造紙、采礦、紡織印染、日用化工的水處理藥劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚合硅鋁鐵混凝劑及其制備工藝。聚合硅鋁鐵混凝劑含Al
文檔編號(hào)C01B33/00GK1557738SQ20041002346
公開日2004年12月29日 申請(qǐng)日期2004年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月10日
發(fā)明者高寶玉, 岳欽艷, 王曙光, 王炳建 申請(qǐng)人:山東大學(xué)