專利名稱：：一種介孔吸附型鋁鹽復(fù)合混凝劑及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬化工
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種介孔吸附鋁鹽復(fù)合混凝劑及其生產(chǎn)方法，主要用于環(huán)境工程、給水排水工程。技術(shù)背景隨著工業(yè)污染的日益嚴(yán)重，開發(fā)和使用新型高效的吸附劑和混凝劑越來(lái)越引起人們的重視。介孔材料是一種孔徑在2—50納米的新型吸附劑，可以有效吸附水體中的有機(jī)和無(wú)機(jī)污染物，常用介孔材料包括二氧化硅凝膠、氧化鋁和柱狀粘土等。人工合成介孔材料具有孔徑分布窄的、性質(zhì)穩(wěn)定的功能化介孔吸附材料，成為國(guó)內(nèi)外眾研究熱點(diǎn)。例如四乙基硅氧垸水解形成的二氧化硅介孔材料，通過(guò)e—氨丙基三乙氧基硅氧烷或者e—巰基丙基三乙氧基硅氧垸改性后使介孔材料表面氨基或者巰基功能化，使之賦予絡(luò)合水體中重金屬的功能。如果采用非金屬官能團(tuán)，利于垸基，則表面則具有吸附水體中溶解性有機(jī)污染物的功能。混凝劑是一種高效去除引起水污染的細(xì)小懸浮顆粒的化學(xué)藥劑，可通過(guò)混凝使它們變?yōu)橐子诜蛛x的絮體從而從水中分離出來(lái)?；炷齽┑闹饕贩N仍然是鐵鹽和鋁鹽。我國(guó)從上世紀(jì)70年代初期開始研制無(wú)機(jī)高分子混凝劑聚合氯化鋁，30多年來(lái)我國(guó)聚合氯化鋁生產(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用得到了長(zhǎng)足發(fā)展，但是常規(guī)聚合氯化鋁對(duì)于溶解性有機(jī)物的去除效率一般在20%左右，而且在低溫下其效果更差，如何進(jìn)一步提高聚合氯化鋁的凝聚效果，尤其是如何提高其對(duì)于溶解性有機(jī)物和無(wú)機(jī)物的凝聚效果，成為目前急需解決的問題。2007年我國(guó)太湖流域發(fā)生大面積的水華污染，嚴(yán)重影響了供水安全和景觀用水，其最關(guān)鍵的問題是去除水體中的活性藻類和死亡后藻類釋放處的藻毒素、含氮含硫等污染物。因此新型水處理劑的開發(fā)應(yīng)該具有去除水體中膠體物，例如藻類、懸浮顆粒物和溶解性有機(jī)物的雙重作用。介孔吸附型鋁鹽復(fù)合混凝劑屬于無(wú)機(jī)高分子混凝劑，有許多優(yōu)點(diǎn)，如能夠去除一些常規(guī)混凝劑無(wú)法去除的細(xì)微分散狀態(tài)的分子，并且在凈水過(guò)程中生成的礬花較大、強(qiáng)度高、沉降速度快，在污水處理時(shí)對(duì)某些重金屬離子及COD、色度、惡臭等均有顯著的去除效果，對(duì)處理水pH值適應(yīng)范圍廣(pH=4-ll)，尤其對(duì)低溫低濁水和市政廢水的處理效果更理想。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目在于提出一種效果好、成本低、穩(wěn)定性好的介孔吸附鋁鹽復(fù)合混凝劑及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明提出的固體介孔吸附型鋁鹽復(fù)合混凝劑，該復(fù)合混凝劑由熱處理后的煤粉、二氧化硅、硫酸鋁和氯化銅組成，熱處理后的煤粉、二氧化硅、硫酸鋁、氯化銅的質(zhì)量比為1:(0.8-0.9):(1-1.5):(0.02-0.08)，二氧化硅粒徑小于200l-im。本發(fā)明提出的固體介孔吸附型鋁鹽復(fù)合混凝劑的生產(chǎn)方法，具體步驟為在室溫條件下，將熱處理后的煤粉、二氧化硅、硫酸鋁和氯化銅混合，攪拌均勻，在常溫下研磨至粒徑小于200目，完成原料間發(fā)生的反應(yīng)，即得到所需產(chǎn)品；其中熱處理后的煤粉、二氧化硅、硫酸鋁、氯化銅的質(zhì)量比為l:(0.8-0.9):(1-1.5):(0.02-0.08)，二氧化硅粒徑小于200Wn。本發(fā)明中，熱處理后的煤粉是由80(TC以上煤粉脫除有機(jī)物后，與濃度15—30%的鹽酸在55-65'C溫度下反應(yīng)2—4小時(shí)，再經(jīng)烘干而得，所得煤粉比表面積大于5.0m7g，平均孔徑為5—8咖。其中，煤粉處理前的化學(xué)成分為Si02:49_52%;A1203:30_38%;Fe203:5—12%;Ca0:3—6%;Mg0:<1%;S03:<1%;燒失量1—5%;大于5.0m7g，平均孔徑為22—25nm。本發(fā)明所得混凝劑指標(biāo)為比表面積20—50m7g;平均孔徑11一15nm;水溶性總鐵1_5%;水溶性氧化鋁含量3—15%。本發(fā)明制備的介孔吸附型鋁鹽復(fù)合混凝劑在水處理的過(guò)程中具有物理吸附和化學(xué)絮凝的雙重作用，一方面固體顆粒表面形成了許多凹槽和孔穴，能有效吸附脫穩(wěn)膠粒，同時(shí)充當(dāng)凝結(jié)晶核形成大的顆粒；另一方面，由于介孔顆粒物參與鋁鹽、鐵鹽水解離子的聚合過(guò)程，從而形成更大分子量的聚合物，因而在吸附和架橋絮凝過(guò)程中可以更大優(yōu)勢(shì)發(fā)揮大分子的絮凝效果。因此對(duì)懸浮顆粒、某些重金屬離子及C0D、色度、惡臭等均有顯著的去除效果，尤其是對(duì)于低溫低濁度水的處理效果更佳，且絮體形成速度快，礬花密實(shí)，沉降速度快，其特性完全可以彌補(bǔ)采用常規(guī)聚合氯化鋁等往往形成的絮體輕，不容易沉淀等不足。本發(fā)明采用一步法生產(chǎn)固體介孔吸附鋁鹽復(fù)合混凝劑，制備方法簡(jiǎn)單，原料易得，成本低，在使用過(guò)程中可先配成懸濁液然后再加入待處理的水中，操作方便，處理有機(jī)物污染水和藻類污染水效果好，具有非常好的應(yīng)用價(jià)值。圖1為本發(fā)明實(shí)施例2混凝劑投加量與濁度去除率的關(guān)系圖。具體實(shí)施方式下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例l:在室溫條件下，向聚四氯乙烯容器中分別加入50g800'C以上在有氧條件下處理的煤粉與50mL鹽酸，攪拌均勻，反應(yīng)2小時(shí)，反應(yīng)溫度為60。C，待反應(yīng)完全后過(guò)濾、烘干，將10g熱處理煤粉、8g超細(xì)二氧化硅、10g硫酸鋁、0.2g氯化銅，混合均勻，在常溫下研磨至粒徑小于200目，即得到固體介孔吸附鋁鹽復(fù)合混凝劑產(chǎn)品。該產(chǎn)物指標(biāo)如下比表面積39.8m2/g;平均孔徑12.4nm;總鐵3.5%;水溶性氧化鋁含量12.7%;鹽基度32.1%。以藻華發(fā)生時(shí)的太湖水為原水，用上述方法制備的固體介孔吸附鋁鹽復(fù)合混凝劑進(jìn)行混凝除藻實(shí)驗(yàn)。處理水樣體積為500ml，混凝劑投加量為1000ppm。投加混凝劑后，首先在300轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢鑜分鐘，然后在50轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?0分鐘，再靜止20分鐘后，由燒杯中部取上清液，測(cè)定出水水質(zhì)。處理結(jié)果見說(shuō)明書附表l。表1本發(fā)明對(duì)太湖藻水的處理效果<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)施例2:在室溫條件下，向聚四氯乙烯容器中分別加入50g800。C以上在有氧條件下處理的煤粉與50mL鹽酸，攪拌均勻，反應(yīng)3小時(shí)，反應(yīng)溫度為6(TC，待反應(yīng)完全后過(guò)濾、烘干，將10g熱處理煤粉、8g超細(xì)二氧化硅、12g硫酸鋁、0.2g氯化銅，混合均勻，在常溫下研磨至粒徑小于200目，即得到固體介孔吸附鋁鹽復(fù)合混凝劑產(chǎn)品。該產(chǎn)物指標(biāo)如下比表面積43.8m7g;平均孔徑14.4,總鐵3.6%;水溶性氧化鋁含量13.7%;鹽基度30.1%。以某大學(xué)三好塢水為原水，用上述方法制備的固體介孔吸附型鋁鹽復(fù)合混凝劑進(jìn)行混凝實(shí)驗(yàn)。處理水樣體積為500ml，混凝劑投加量分別為25ppm，50卯m，75卯m，100ppm，125ppm，150ppm。投加混凝劑后，首先在300轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?分鐘，然后在50轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?0分鐘，再靜止20分鐘后，由燒杯中部取上清液，測(cè)定出水濁度。處理結(jié)果見圖l。從圖中可以看出此類混凝劑對(duì)于含藻水的濁度去除具有非常好的效果。權(quán)利要求1、一種固體介孔吸附型鋁鹽復(fù)合混凝劑，其特征在于該復(fù)合混凝劑由熱處理后的煤粉、二氧化硅、硫酸鋁和氯化銅組成，熱處理后的煤粉、二氧化硅、硫酸鋁、氯化銅的質(zhì)量比為1∶(0.8-0.9)∶(1-1.5)∶(0.02-0.08)，二氧化硅粒徑小于200μm。2、一種如權(quán)利要求1所述的固體介孔吸附鋁鹽復(fù)合混凝劑的生產(chǎn)方法，其特征在于具體步驟為在室溫條件下，將熱處理后的煤粉、二氧化硅、硫酸鋁和氯化銅混合，攪拌均勻，在常溫下研磨至粒徑小于200目，完成原料間發(fā)生的物理混合反應(yīng)，即得到所需產(chǎn)品；其中熱處理后的煤粉、二氧化硅、硫酸鋁、氯化銅的質(zhì)量比為1:(0.8-0.9):(1-1.5):(0.02-0.08)，二氧化硅粒徑小于200Mm。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體介孔吸附型鋁鹽復(fù)合混凝劑的生產(chǎn)方法，其特征在于熱處理后的煤粉是由80(TC以上煤粉脫除有機(jī)物后，與質(zhì)量濃度為15—30^的鹽酸在55-65'C溫度下反應(yīng)2—4小時(shí)，再經(jīng)烘干而得。全文摘要本發(fā)明屬化工
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種介孔吸附鋁鹽復(fù)合混凝劑及其生產(chǎn)方法。該復(fù)合混凝劑由熱處理后的煤粉、二氧化硅、硫酸鋁和氯化銅組成，熱處理后的煤粉、二氧化硅、硫酸鋁、氯化銅的質(zhì)量比為1∶(0.8-0.9)∶(1-1.5)∶(0.02-0.08)。具體步驟為在室溫條件下，將固體原料熱處理煤粉、二氧化硅、硫酸鋁、氯化銅混合，攪拌均勻，從而完成原料間發(fā)生的氧化聚合反應(yīng)，得到所需產(chǎn)品。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，原料易得，成本低，處理有機(jī)物污染水和藻類污染水效果好，具有廣泛的開發(fā)價(jià)值和應(yīng)用前景。文檔編號(hào)C02F1/52GK101327980SQ20081004042公開日2008年12月24日申請(qǐng)日期2008年7月10日優(yōu)先權(quán)日2008年7月10日發(fā)明者喬俊蓮,張冰如,李風(fēng)亭,丹柳申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)