專利名稱：硅鈣復合型聚合氯化鋁鐵絮凝劑及其生產(chǎn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無機高分子聚合絮凝劑及其生產(chǎn)方法。
無機絮凝劑的應用廣泛，種類繁雜，主要產(chǎn)品開發(fā)的順序依次為硫酸鋁、聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鐵(PFS)等，但上述產(chǎn)品均存在一些不足，如硫酸鋁是工業(yè)上最重要的鋁鹽之一，但成本高，腐蝕性大，在某些場合凈水效果不理想；PAC、PFS絮凝劑二者都是能較強的吸附膠體微粒，絮凝效果較好，但該產(chǎn)品的穩(wěn)定性較差。CN89108931.4公開一種聚合堿式硅硫酸鋁(PASS)在提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性方面作出了貢獻，但其工藝復雜，需用Warlng摻和解決強剪切混合條件，同時需用特殊穩(wěn)定劑解決產(chǎn)品的穩(wěn)定性，聚合反應時間長；CN90108702.5公開了一種聚合硅酸－鹽絮凝劑及制備方法，簡化了工藝，同樣存在聚合時間長的問題，需3－6小時，產(chǎn)品的pH值約2左右，腐蝕性大，CN86104833A公開的聚合鋁鐵絮凝劑的生產(chǎn)方法，也存在聚合反應時間長這一不足。
本發(fā)明的目的是在現(xiàn)有的PAC、PFS的生產(chǎn)工藝基礎上，尋求一種簡便、腐蝕性小、快速聚合的方法，同是時通過加大產(chǎn)品的分子量尋求一種穩(wěn)定性進一步增強的無機高分子絮凝劑。
下面結合附圖
詳細敘述本發(fā)明的技術特征。
本發(fā)明的工藝流程分三步完成第一步是浸提，將各種含鋁鐵的原料如鋁礬土、煤矸石、高嶺土、鋁灰、鋁屑等按常規(guī)方法用鹽酸浸提，得到含鋁鐵元素的浸提液，然后將浸提液(按Al2O3＋Fe2O3計)濃度調整到10％。第二步為聚合反應，首先將硅酸鈉作為催化劑和穩(wěn)定劑加入浸提液，然后將堿土金屬鹽(如碳酸鈣、碳酸鎂等)作為聚合劑加入浸提液，進行快速聚合反應，反應條件為常溫(0－50％)，常壓pH＝4.0－5.0，最佳pH值為4.5，時間為30－90分鐘，最佳時間為60分鐘。堿土金屬鹽的量以(Al3＋＋fe3＋的量計為40－100％，硅酸鈉的量以(Al3＋＋Fe3＋)的量計為2－20％，最佳劑量為5－10％，聚合反應后的溶液具有一定的粘滯性，即為液體產(chǎn)品，存放三個月不分解。第三步為干燥，將液體產(chǎn)品在70－110℃的條件下干燥，得到固體產(chǎn)品。
本發(fā)明所述的硅鈣復合型聚合氯化鋁鐵絮凝劑的生產(chǎn)方法，浸提、聚合、干燥為常規(guī)方法，其特征是在聚合反應時，硅酸鈉與堿土金屬鹽加入浸提液的先后順序，即必須先將硅酸鈉加入浸提液，然后再將堿土金屬鹽加入浸提液，這時可以看到聚合反應劇烈，產(chǎn)生大量泡沫，到60－90分鐘，反應停止。如果先將堿土金屬鹽加入浸提液，然后再將硅酸鈉加入浸提液，則反應緩慢，約3－4小時。CN89108931.4公開的聚合堿式硅酸硫酸鋁(PASS)所述的聚合反應，描述了在浸提液中加入SlO2、Na2O或Na2SlO3與鋁酸鈉進行聚合反應，但未述及SlO2、Na2O或Na2SlO3與鋁酸鈉投放的先后順序。CN86104833.A公開的高聚合鋁鐵絮凝劑的生產(chǎn)方法，述及了聚合反應以碳酸鹽，氫氧化物以及其它弱酸強堿鹽(硅酸鈉、鋁酸鈉)為聚合原料，按一定的配制方法配制成不同種類的聚合劑進行聚合反應，同樣也未述及硅酸鈉與碳酸鹽，氫氧化物加入浸提液的先后順序。CN90108702.5公開的聚合硅酸－鹽絮凝劑及制備方法，同樣也未述及硅酸鈉與堿金屬鹽加入浸提液的先后順序。表一所述的實驗結果可進一步了解本發(fā)明的積極效果。
表一時間 方法:在AlFe液中首先 方法:在AlFe液中首先加(分鐘) 加Na2SiO3,再加入CaCO3CaCO3再加Na2SiO3反應現(xiàn)象 凈水效果 反應現(xiàn)象 凈水效果15 有劇烈反應產(chǎn) 出現(xiàn)一般 反應較慢氣 無絮凝效果生大量氣體 絮凝效果 體產(chǎn)生量小30 反應開始減慢, 絮凝效果 同上 同上氣體量減小 良好60 反應基本完成 同上 同上 同上90 反應完成 同上 同上 同上130 同上 出現(xiàn)一般絮凝效果160 同上 同上180 反應進一步 絮凝效果良好減慢氣體量進一步減少210 反應完成 同上該工藝中主要化學反應歷程為
用上述方法得到的硅鈣復合型聚合氯化鋁鐵絮凝劑化學式的平均組成為［(AlFe)A(OH)BClC(SlOXDCaE]n,當n＝1時，A＝1.0，B＝3.1－3.5，C＝0.20-0.50，，D＝0.03－0.10，E＝0.20－0.40，2.0≤X≤4.0，A，B，C，D，E，X值隨n值變化而變化。產(chǎn)品的主要技術指標見表二。
表二指標 液體產(chǎn)品 固體產(chǎn)品比重 ≥1.19pH值 4.0-5.0Al2O3+Fe2O3≥10(%) ≥30%堿化度(%) 50-80 50-80砷(ppm) <4 <12鉛(ppm) <8 <24鎘(ppm) <2 <6鉻(ppm) <8 <24水不溶物(%) <1 <3穩(wěn)定性(月) ≥3 長期含水率(%) ≥70 <5
用本發(fā)明的生產(chǎn)方法得到的化學式的平均組成為［(AlFe)A(OH)BClC(SlOXDCaE]n,當n＝1時，A＝1.0，B＝3.1－3.5，C＝0.20-0.50，D＝0.03－0.10，E＝0.20－0.40，2.0＜X＜4.0的硅鈣復合型聚合氯化鋁鐵絮凝劑，主要用于生活飲用水，工業(yè)生產(chǎn)用水和工業(yè)、生活污(廢)水的凈化處理一，尤其是用于生活飲用水和含有有色物質、重金屬離子的污(廢)水的凈化處理，尤其是用于生活飲用水和含有有色物質、重金屬離子的污(廢)水的凈化處理。參考用量見表三、表四。
表三原水濁度 液體投量(mg/L水) 固體投量(mg/L水)10-100 5-15 2-5100-500 10-20 4-7500-2000 20-30 7-102000-5000 40左右 15左右表四項目 用量(g/L水)浮選尾礦溢流紅水 0.5-0.7制革廢水 0.4漂染廢水 0.06-0.12冶煉加工、高爐 0.02煤氣洗滌廢水 0.02造紙廢水 0.1
本發(fā)明的產(chǎn)品及生產(chǎn)方法有以下優(yōu)點1、大大縮短生產(chǎn)時間。本發(fā)明所述的生產(chǎn)方法，聚合反應時間僅需30－90分鐘，以60分鐘為最佳。而CN89108931.4、CN86104833A、CN90108702.5公開的專利，所述的聚合時間分別為4小時，3－6小時，3－4小時。
2、生產(chǎn)方法簡便。CN89108931.4所公開的專利，需Warlng設備摻和，而且是在強剪切混合條件下進行聚合反應。本發(fā)明不需特殊設備及特殊反應條件。
3、產(chǎn)品結構大，吸附能力強，電子荷數(shù)高，投入原水后，絮凝速度快，絮凝顆粒結實，沉速快，重凝性好，易于過濾。在高濁度水處理中，絮凝可在15秒左右完成，在低濁度水處理中，一般在60秒內(nèi)完成。投入后不改變原水的pH值。凈化后飲用水不存在鋁害。
4、該絮凝劑在使用中對管道、設備腐蝕性小。
該產(chǎn)品與PAC、硫酸鋁的性能比較，見表五、表六。

附圖為本發(fā)明的工藝流程圖。
實施例1取鋁礬土(Al2O3＋Fe2O3含量為45％)30克，加20％的工業(yè)鹽酸60克浸提，浸提液中加硅酸鈉0.8克(以〔Al3＋＋Fe3＋〕的量計為2％)。然后再加碳酸鈣8克，溫度為室溫，常壓，控制pH＝4.5，反應60分鐘，得液體產(chǎn)品約100毫升，將液體產(chǎn)品用水浴鍋干燥，得固體產(chǎn)品30克。
實施例2取鋁礬土(Al2O3＋Fe2O3含量為35％)500克，加入20％工業(yè)鹽酸1千克浸提，浸提液中加硅酸鈉13克(以〔Al3＋＋Fe3＋〕的量計為5％)，然后再加碳酸鎂100在，溫度為室溫，常壓，控制pH＝4.5，反應60分鐘，得液體產(chǎn)品。將液體產(chǎn)品用水浴鍋干燥，得固體產(chǎn)品500克。
實施例3取鋁礬土1千克，加20％工業(yè)鹽酸2千克浸提，浸提液中加硅酸鈉0.025千克，然后再加大理石粉0.2千克，溫度為室溫，常壓，控制pH＝4.5，反應60分鐘，得液體產(chǎn)品，水浴干燥后，得固體產(chǎn)品1千克。
實施例4取鋁礬土50千克，加入20％工業(yè)鹽酸100千克浸提，浸提液中加硅酸鈉1.5千克，然后再加碳酸鈣13.5千克，溫度為室溫，常壓，控制pH＝4.5，反應60分鐘，得液體產(chǎn)品。
實施例5取高嶺土(AlO2＋Fe2O3含量為25％)30克，加入20％工業(yè)鹽酸60克浸提，加硅酸鈉1.4克(以〔Al3＋＋Fe3＋〕的量計為20％)，然后再加氯化鈣10克，溫度為常溫，常壓，控制pH＝4.5，反應60分鐘，得液體產(chǎn)品約100毫升，干燥后得固體產(chǎn)品35克。
權利要求
1.一種硅鈣復合型聚合氯化鋁鐵絮凝劑，其特征是該化合物化學式的平均組成為[(AlFe)A(OH)BClC(SiOX)DCaE]n，當n=1時，A=1.0，B=3.1-3.5，C=0.20-0.50，D=0.030-0.10，E=0.20-0.40，2.0≤X≤4.0。
2.一種硅鈣復合型聚合氯化鋁鐵絮凝劑的生產(chǎn)方法，該化合物的平均組成為〔(AlFe)A(OH)BClC(SlOX)DCaE〕n，當n＝1時，A＝1.0，B＝3.1－3.5，C＝0.20－0.50，D＝0.03－0.10，E＝0.20－0.40，2.0≤X≤4.0，生產(chǎn)方法由常規(guī)方法浸提、聚合、干燥三步完成，其特征是浸提后的鋁鐵溶液在聚合反應時，首先將硅酸鈉(Na2SlO3)作為催化劑和穩(wěn)定劑加入浸提液，然后再將堿土金屬鹽作為聚合劑加入浸提液進行快速聚合反應，反應條件為常溫，常壓，pH＝4.0－5.0，時間為30－90分鐘。
3.根據(jù)權利要求2所述的硅鈣復合型聚合型聚合氯化鋁鐵絮凝劑的生產(chǎn)方法，其特征是聚合反應時加入的堿土金屬鹽為碳酸鈣。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的硅鈣復合型聚合氯化鋁鐵絮凝劑的生產(chǎn)方法，其特征是聚合反應時加入硅酸鈉的量以(Al3＋＝Fe3＋)的量計為2－20％，最佳劑量為5－10％。
5.根據(jù)權利要求2或3所述的硅鈣復合型聚合氯化鋁鐵絮凝劑的生產(chǎn)方法，其特征是快速聚合反應的最佳時間為60分鐘。
6.根據(jù)權利要求4所述的硅鈣復合型聚合氯化鋁鐵絮凝劑的生產(chǎn)方法，其特征是快速聚合反應的最佳時間為60分鐘。
全文摘要
一種硅鈣復合型聚合氯化鋁鐵絮凝劑及其生產(chǎn)方法。該絮凝劑化學式的平均組成為[(AlFe)
文檔編號C01G49/10GK1102166SQ9311951
公開日1995年5月3日 申請日期1993年10月23日 優(yōu)先權日1993年10月23日
發(fā)明者楊惠森, 周理君, 周昶 申請人:楊惠森, 周理君, 周昶