專利名稱：鐵鋁共聚凈水劑及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及水處理劑產品及其制造方法，尤其涉及一種鐵鋁共聚凈水劑及其制造方法。
用于凈水處理的方法主要包括化學法、物理法、微生物法等，應用較普遍的當屬化學法，其相對于物理法和微生物法具有投資少，操作簡便的優(yōu)點?；瘜W法進行的水處理中，使用的凈水劑包括鋁鹽和鐵鹽凈水劑、聚丙烯酰胺類助凝劑及聚合鋁(PAC)凈水劑等。
目前國內外普遍采用化學絮凝法，即使用鋁鹽或鐵鹽凈水劑，利用鋁離子或鐵離子在水中水解反應形成絮狀沉淀來達到凈水目的。在實際應用中，發(fā)現(xiàn)已有的鋁鹽凈水劑形成絮凝緩慢且形成的絮狀不實，沉淀也慢，尤其是在處理低溫、低濁度水時效果尤為不理想；鐵鹽凈水劑雖然在處理低溫低濁度水時效果好于鋁鹽，而且絮凝和沉淀較快，但其脫色能力差，甚至還會增加原水的色度，同時這種鐵鹽的穩(wěn)定性不高，要想達到理想的效果，必須與熟石灰同時使用，而熟石灰本身又會帶進大量的污泥，后處理中需要增加排污次數(shù)，不僅減少了產水量，對由此產生的污泥進行焙燒又會造成對環(huán)境的二次污染；再有，鐵鹽的用量增大還會腐蝕設備。
聚丙烯酰胺類的助凝劑主要用于高濁度水的絮凝處理，對于低濁度水一般無效果，而且投入量過大還會對人體帶來危害。
當前公認水處理效果較好的凈水劑是聚合鋁(PAC)，但其中的氧化鋁含量較高，與國家關于在凈化生活飲用水中時必須使用鐵鹽或低鋁凈水劑的要求不相吻合，據(jù)文獻報道，PAC的典型生產方法是以煤礦石或礬土高溫焙燒后的萃取物為原料，先加熱酸解，經(jīng)回流、調pH值，再進行聚合反應，生產工藝復雜，若條件控制有差異，則很難得到聚集能力相同的產品，所以生產投資大，用于水處理的成本自然也高，大多數(shù)中小企業(yè)均難以負擔。
鑒于上述原因，對于水處理領域來講，開發(fā)和使用價廉高效，尤其是適用于低溫低濁度水的凈化處理的低鋁高效凈水劑，是一項急待解決的課題。
本發(fā)明的目的在于針對上述已有產品的缺陷，研究提供一種新型的鐵鋁共聚凈水劑，該凈水劑中氧化鋁含有量低于同類產品，但凈水效果優(yōu)于同類產品。
本發(fā)明同時提供了上述新型鐵鋁共聚凈水劑的制造方法，該方法利用反應物自身的放熱實現(xiàn)聚合，簡化了生產工藝。
本發(fā)明提供的鐵鋁共聚凈水劑，為一種pH值在5.0～7.0，密度1.30～1.35的粘稠狀產品，其中的氧化鐵含量＞5％重量，氧化鋁含量＞9％重量，氧化鈣含量＞6％重量，優(yōu)選是以鹽酸、鐵粉、鋁酸鈣粉為原料聚合得到的液體產品。
根據(jù)本發(fā)明的第二個目的，該鐵鋁共聚凈水劑的制造方法如下以鹽酸、鐵粉、鋁酸鈣粉為原料，重量比為濃度14～16％的鹽酸溶液1000，氧化鐵含量＞80％的鐵粉150，含鋁酸鈣＞55％的鋁酸鈣粉300；該凈水劑的制造過程為先將鹽酸溶液加入反應池，攪拌同時加入鐵粉，反應物溫度達到30～40℃時加入鋁酸鈣粉，當反應物溫度達到100℃開始聚合時，繼續(xù)攪拌反應10～30分鐘，停止攪拌，反應物靜置沉淀20～60分鐘后，濾去沉淀。
本發(fā)明凈水劑的制造生產工藝簡單，易于操作，本發(fā)明人經(jīng)多次實驗和分析認為，一定比例的氧化鐵和鋁酸鈣與鹽酸作用放出的熱量總和可滿足整個反應過程對熱量的要求，完全可以代替目前的蒸汽加熱來加速反應的完成，所以本發(fā)明的特點之一是直接利用氧化鐵和鋁酸鈣與鹽酸作用放熱來完成聚合反應，不需使用反應釜及蒸汽加熱，生產周期短，不需另外加熱，簡化了操作，降低了生產成本。
本發(fā)明方法用到的原料中，氧化鐵粉是煉鐵的原料，亦稱鐵粉，主要成份是氧化鐵，鋁酸鈣粉則是耐火材料，主要包括氧化鋁和氧化鈣，這兩種原料均可直接由生產廠家購得；另一種原料是鹽酸溶液，本發(fā)明中鹽酸的使用量是以16～18％的鹽酸為定量基準，但沒有特別限定，也可以使用不同濃度的鹽酸進行換算來確定生產中具體的投入量，使用濃度高于所述濃度的鹽酸時，需以相應量的水或稀鹽酸予以稀釋調整，根據(jù)實際情況，可以直接購買化工原料，也可以使用其它行業(yè)的廢酸，經(jīng)換算配制成14～16％的所需濃度即可使用。
本發(fā)明的制備工藝通過以下反應過程實現(xiàn)
得到的產品中含有氧化鐵＞5％，氧化鋁＞9％，氧化鈣＞6％。用于凈水處理時，產品中的上述金屬氧化物及鐵、鋁和鈣離子在水中由于水解反應形成膠體狀的聚合物，在水中產生強烈的吸附和架橋作用，壓縮膠體液顆粒的擴散層，使懸浮在水中的帶電微粒相互粘結聚集而沉淀出來，達到凈水目的。
本發(fā)明要求鋁酸鈣粉中氧化鋁含量＞55％，鐵粉中氧化鐵含有量＞80％，但若得到的原料中這兩種成份的含量低于要求，亦可通過含有量的換算重新確定原料配比，這對于該領域的普通技術人員是很容易完成的。
本發(fā)明凈水劑制造工藝中除了原料及其比例的確定、鹽酸濃度的確定外，投料時間也是技術關鍵之一，即應該是先向鹽酸溶液中投入鐵粉，攪拌使反應物的溫度達到30～40℃時再加入鋁酸鈣粉，繼續(xù)完成反應，根據(jù)本發(fā)明，鋁酸鈣粉的投料溫度優(yōu)選為35～40℃之間，并且鋁酸鈣粉應快速加入，反應溫度達到100℃時，反應物開始聚合，其中的鐵鹽將置換出部分鋁鹽而轉化為高分子聚合物，此時繼續(xù)反應一段時間，經(jīng)沉淀后的濾液即為本發(fā)明的凈水劑產品。
本發(fā)明的產品之所以稱是鐵鋁共聚凈水劑，是由于該凈水劑中的鐵鹽和鋁鹽之間不是簡單的機械混合狀態(tài)，而是經(jīng)化學反應后的聚合狀態(tài)，發(fā)明人采用簡單的試驗即得到證明在本發(fā)明的鐵鋁共聚凈水劑中加入KF溶液沒有沉淀生成，而在單體的水合鐵鹽和水合鋁鹽中分別加入KF溶液后均出現(xiàn)白色沉淀，說明單體的水合鐵、水合鋁均與KF發(fā)生了化學反應。由此可以認為本發(fā)明凈水劑中鐵和鋁的金屬形態(tài)不是離子態(tài)而是聚合態(tài)，同時本發(fā)明最終得到的產物是一種黃色粘稠狀，也可證明其中共聚反應的發(fā)生。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術的區(qū)別在于提供了一種鐵鋁共聚的新型凈水劑，其中的氧化鋁含量低于目前普遍使用的同類產品2倍多(為達到凈水效果，目前使用的凈水劑的標準是氧化鋁含量不低于10％，多數(shù)產品達到20％左右)，同時存在一定量的鐵鹽，使用結果相同用量下，本發(fā)明的鐵鋁共聚凈水劑的處理效果明顯優(yōu)于氧化鋁含量為30％的聚合鋁(PAC)和聚合鐵(PFC)凈水劑，能獲得理想的絮凝效果。可以說是有效地綜合了聚合鋁和聚合鐵的優(yōu)點，克服了這兩種凈水劑的缺陷。
本發(fā)明提供的凈水劑產品的凈化水效果已被大量實踐所證明，其對處理高溫、高濁度水和低溫、低濁度水均有特效，當水溫高達90℃時不會出現(xiàn)翻池，水濁度高達幾千度時也不需投加助凝劑；反之，當水溫低至1℃，水濁度僅4度，使用本發(fā)明產品仍然能達到絮凝快、絮狀物大、沉淀快的最佳凈化效果。
經(jīng)有關監(jiān)測部門的鑒定，本發(fā)明產品的各項指標均達到國家規(guī)定標準，且一次混凝達標率為100％，對源水的色度、渾濁度、臭和味、肉眼可見物等都有顯著的凈化作用；經(jīng)毒理學檢測結果，通過本發(fā)明凈水劑凈化的生活飲用水達到國家規(guī)定的各項衛(wèi)生指標，不會對人體帶來危害。由此可得出結論，本發(fā)明提供的凈水劑可廣泛應用于城市生活飲用水源水凈化處理、工業(yè)用水的凈化處理、城市污水處理、市政建設排放及各種工業(yè)廢水的凈化處理。
實施例原料濃度30～32％的鹽酸溶液500公斤，水500公斤，氧化鐵含量＞80％的鐵粉150公斤，含鋁酸鈣＞55～58％的鋁酸鈣粉300公斤，先將鹽酸溶液加入反應池，攪拌同時加入鐵粉，反應物溫度達到35～40℃時快速加入鋁酸鈣粉，繼續(xù)攪拌，當反應物溫度達到100℃開始聚合時，繼續(xù)反應15分鐘，停止攪拌，反應物靜置沉淀30分鐘后，濾去沉淀，濾液即是本發(fā)明的鐵鋁共聚凈水劑。
該產品經(jīng)牡丹江市自來水公司中心實驗室的檢測，結果如下
該凈水劑用于水處理的混凝效果檢測結果如下
權利要求
1.一種鐵鋁共聚凈水劑，其是氧化鐵含量＞5％重量，氧化鋁含量＞9％重量，氧化鈣含量＞6％重量，pH值在5.0～7.0，密度為1.30～1.35的粘稠狀液體凈水劑。
2.權利要求1所述的鐵鋁共聚凈水劑，其特征在于，是以鹽酸、鐵粉、鋁酸鈣粉為原料經(jīng)聚合反應得到的液體凈水劑。
3.一種鐵鋁共聚凈水劑的制造方法，是以鹽酸、鐵粉、鋁酸鈣粉為原料，重量比為濃度14～16％的鹽酸溶液1000，氧化鐵含量＞80％的鐵粉150，含鋁酸鈣＞55％的鋁酸鈣粉300；該凈水劑的制造過程為先將鹽酸溶液加入反應池，攪拌過程中加入鐵粉，反應物溫度達到30～40℃時加入鋁酸鈣粉，自反應物溫度達到100℃開始聚合時，繼續(xù)攪拌反應10～30分鐘，停止攪拌，靜置沉淀20～60分鐘后，濾去沉淀。
4.權利要求3所述的制造方法，其中，鐵粉與鹽酸反應的溫度達到35～40℃時快速加入鋁酸鈣粉。
5.權利要求3或4所述的制造方法，其中，原料的重量比為濃度30～32％的鹽酸500，水500，氧化鐵含量＞80％的鐵粉150，含鋁酸鈣＞55％的鋁酸鈣粉300。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鐵鋁共聚的新型凈水劑,其是氧化鐵含量>5%重量,氧化鋁含量>9%重量,氧化鈣含量>6%重量,pH值在5.0～7.0,密度為1.30～1.35的粘稠狀液體凈水劑,制備方法是以鹽酸、鐵粉、鋁酸鈣粉為原料經(jīng)聚合反應得到,整個過程不需使用反應釜及蒸汽加熱,生產周期短,不需另外加熱,簡化了操作,降低了生產成本。本發(fā)明提供的凈水劑對源水的色度、渾濁度、臭和味、肉眼可見物等都有顯著的凈化作用。
文檔編號C02F1/54GK1270930SQ0010769
公開日2000年10月25日 申請日期2000年5月26日 優(yōu)先權日2000年5月26日
發(fā)明者柳生, 陳井坤 申請人:柳生, 陳井坤