一種利用工業(yè)廢料制備聚合雙酸鋁鐵的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用工業(yè)廢料制備聚合雙酸鋁鐵的方法，包括以下步驟：將工業(yè)副產(chǎn)廢鹽酸、含鋁污泥、硫酸按一定比例混合，攪拌至含鋁污泥全部溶解，常壓保溫?cái)嚢璺磻?yīng)，得到聚合雙酸鋁鐵半成品；投加氯化鐵、鋁酸鈣粉，充分?jǐn)嚢枞咳芙?，投加增效劑，常壓保溫?cái)嚢璺磻?yīng)，冷卻得到成品聚合雙酸鋁鐵。本發(fā)明的有益效果是：利用工業(yè)副產(chǎn)廢鹽酸和含鋁污泥，節(jié)約成本又免去處理廢酸和含鋁污泥的處理費(fèi)用，達(dá)到以廢治廢的目標(biāo)；通過控制合理的鋁鐵比例設(shè)計(jì)并制備高效凈水劑聚合雙酸鋁鐵，成品性質(zhì)穩(wěn)定，不溶物少，用于污水處理時(shí)絮凝效果好、礬花大，對污水中COD和濁度的去除率均優(yōu)于其他同類產(chǎn)品。
【專利說明】一種利用工業(yè)廢料制備聚合雙酸鋁鐵的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種利用工業(yè)廢料制備聚合雙酸鋁鐵的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展引發(fā)的環(huán)境問題已經(jīng)成為我國的亟待解決的問題，其中解決水 資源危機(jī)更是重中之重?；炷恋碜鳛槲鬯幚砉に囍械年P(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)之一，對整個(gè)工藝 流程的出水水質(zhì)和運(yùn)行成本起著不可替代的作用。目前我國應(yīng)用最廣泛的混凝劑為鋁鹽和 鐵鹽，其中聚合氯化鋁（PAC)具有投加量小，對水體的對水體pH值影響小，礬花形成速度 快、適宜的投加范圍廣等一系列優(yōu)點(diǎn)，但其產(chǎn)生的絮體沉淀物強(qiáng)度小、粒度小，導(dǎo)致污泥脫 水性差，水溫低時(shí)，混凝效果不理想；另一種廣泛應(yīng)用的混凝劑聚合硫酸鐵（PFS)水解速度 快，礬花形成速度快、絮體致密緊實(shí)，污泥脫水性好，在水溫較低時(shí)能較好地起到絮凝沉淀 作用。但是，大于一定濃度作有機(jī)廢水處理時(shí)，PFS中的部分鐵會形成金屬有機(jī)物而溶于水 中，使出水顯淺棕色，導(dǎo)致出水色度不達(dá)標(biāo)，且游離態(tài)鐵離子會造成二次污染。
[0003] 相比傳統(tǒng)絮凝劑PAC和PFS，聚合雙酸鋁鐵（PAFSC)作為一種新型復(fù)合型無機(jī)絮凝 劑，其兼具鋁鹽凈水效果優(yōu)越和鐵鹽沉降速度快的優(yōu)點(diǎn)。聚合雙酸鋁鐵（PAFSC)的聚體中 包含多種離子如Al 3+、Fe3+、SO4'Cl'每種離子對絮凝物聚體的結(jié)構(gòu)及吸附性能都能產(chǎn)生不 同的作用，多種離子的共同貢獻(xiàn)提高了絮凝效果和產(chǎn)品的穩(wěn)定性。CN200910112803. 5使用 含鐵三水鋁土礦、鹽酸和硫酸制備聚合雙酸鋁鐵，在90?100 °C下共反應(yīng)5?9h，其成品的 制備成本和能耗相對較高；而CN200910196018. 2采用硫酸亞鐵、鹽酸及雙氧水等原料制備 雙酸鋁鐵，其制備工藝相對復(fù)雜，且由于其反應(yīng)時(shí)間和溫度的控制，使成品鹽基度小，聚合 度低，影響其絮凝效果。本專利采用采用工業(yè)副產(chǎn)鹽酸、含鋁污泥制備雙酸鋁鐵，其工藝簡 單，成本低廉，鹽基度高，目前，以此方法制備聚合雙酸鋁鐵的成果未見報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：基于上述問題，本發(fā)明提供一種利用工業(yè)廢料制備 聚合雙酸鋁鐵的方法，制得的產(chǎn)品用于污水處理時(shí)絮凝效果好、礬花大，對污水中COD和濁 度的去除率均優(yōu)于同類產(chǎn)品。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的一個(gè)技術(shù)方案是：一種利用工業(yè)廢料制備聚合雙 酸鋁鐵的方法，包括以下步驟：
[0006] (1)將工業(yè)副產(chǎn)廢鹽酸、含鋁污泥、硫酸按一定比例混合，投入反應(yīng)爸，攪拌至含鋁 污泥全部溶解，45?55°C常壓保溫?cái)嚢璺磻?yīng)0. 2?0. 5h，靜置0. 5h，得到聚合雙酸鋁鐵半 成品；
[0007] (2)向步驟（1)得到的聚合雙酸鋁鐵半成品中投加氯化鐵、鋁酸鈣粉，鋁酸鈣粉遇 水放熱使混合液升溫至80?85°C，充分?jǐn)嚢枞咳芙?，繼續(xù)加熱至90?105°C，投加增效 劑，常壓保溫?cái)嚢璺磻?yīng)1?2h，冷卻得到成品聚合雙酸鋁鐵。
[0008] 進(jìn)一步地，步驟（1)中工業(yè)副產(chǎn)廢鹽酸的酸度以HCl計(jì)為10?35%，以HCl計(jì)是 指HCl的重量百分比。
[0009] 進(jìn)一步地，步驟（1)中含鋁污泥包含Al (OH)3，其鋁含量以Al2O3計(jì)為6?40%，以 Al2O3計(jì)是指Al 203的重量百分比。
[0010] 進(jìn)一步地，步驟（1)中鹽酸、含鋁污泥和硫酸的混合比例按聚合雙酸鋁鐵半成品 中鋁含量、酸度、HCl與H 2SO4的質(zhì)量比來計(jì)算。
[0011] 進(jìn)一步地，聚合雙酸鋁鐵半成品中鋁含量以Al2O3計(jì)為4?5%，聚合雙酸鋁鐵半 成品的酸度以HCl計(jì)為0. 8?2%，聚合雙酸鋁鐵半成品中HCl與H2SO4的質(zhì)量比為5 :1? 7:1。
[0012] 進(jìn)一步地，步驟（2)中增效劑為偏硅酸納或三乙醇胺，其添加量為步驟（1)和步驟 (2)投加物料總量的0· 1?3%。
[0013] 進(jìn)一步地，步驟（2)中成品聚合雙酸鋁鐵的鋁含量以Al2O3計(jì)> 10%，全鐵含量以 Fe2O3計(jì)為1?3 %，鹽基度為70?85 %，不溶物< 1 %，以Fe 203計(jì)是指Fe 203的重量百分 比。
[0014] 本發(fā)明的有益效果是：利用工業(yè)副產(chǎn)廢鹽酸和含鋁污泥，節(jié)約成本又免去處理廢 酸和含鋁污泥的處理費(fèi)用，達(dá)到以廢治廢的目標(biāo)；通過控制合理的鋁鐵比例設(shè)計(jì)并制備高 效凈水劑聚合雙酸鋁鐵，成品性質(zhì)穩(wěn)定，不溶物少，用于污水處理時(shí)絮凝效果好、礬花大，對 污水中COD和濁度的去除率均優(yōu)于其他同類產(chǎn)品。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 現(xiàn)在結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，以下實(shí)施例旨在說明本發(fā)明而不是 對本發(fā)明的進(jìn)一步限定。
[0016] 實(shí)施例一
[0017] 將濃度為31. 19%的工業(yè)副產(chǎn)廢鹽酸80公斤、鋁含量（以Al2O3計(jì)）為24. 60% 的含鋁污泥50公斤、濃度為98%的硫酸4公斤、水100公斤投入反應(yīng)釜中攪拌混合均勻， 升溫到45°C時(shí)，常壓保溫?cái)嚢璺磻?yīng)0. 2h。靜置0. 5h，排掉底部細(xì)渣，取上清液得半成品氯 化鋁和硫酸鋁混合物。然后向反應(yīng)釜中投加全鐵含量（以Fe2O 3計(jì)）為15. 34%、鹽酸酸度 為2. 68 %的氯化鐵原料50公斤和鋁含量（以Al2O3計(jì)）為51. 97%、氧化鈣35. 45 %的鋁 酸鈣粉40公斤以調(diào)節(jié)鹽基度，充分?jǐn)嚢?，鋁酸鈣粉遇水放熱會使混合液升溫至80°C，加入 30%的偏硅酸鈉3. 5公斤作為穩(wěn)定劑，繼續(xù)加熱至105°C，攪拌的同時(shí)常壓保溫反應(yīng)lh，冷 卻得成品PAFSC。成品PAFSC鋁含量（以Al 2O3計(jì)）為10. 10%，全鐵含量（以Fe 203計(jì)）為 2. 34%，鹽基度為74. 74%，不溶物〈1 %。
[0018] 實(shí)施例二
[0019] 將濃度為15. 69%的工業(yè)副產(chǎn)廢鹽酸180公斤、鋁含量（以Al2O3計(jì)）為18. 69% 的含鋁污泥70公斤、濃度為98%的硫酸4. 8公斤投入反應(yīng)釜中攪拌混合均勻，升溫到50°C 時(shí)，常壓保溫?cái)嚢璺磻?yīng)0. 5h。靜置0. 5h，排掉底部細(xì)渣，取上清液得半成品氯化鋁和硫酸鋁 混合物。然后向反應(yīng)釜中投加全鐵含量（以Fe2O 3計(jì)）為15. 34%、鹽酸酸度為2. 68%的氯 化鐵原料50公斤和鋁含量（以Al2O3計(jì)）為51. 97%、氧化鈣為35. 45 %的鋁酸鈣粉50公 斤以調(diào)節(jié)鹽基度，充分?jǐn)嚢?，鋁酸鈣粉遇水放熱會使混合液升溫至85°C，加入30 %的三乙 醇胺3. 5公斤作為穩(wěn)定劑，繼續(xù)加熱至KKTC，攪拌的同時(shí)常壓保溫反應(yīng)I. 5h，冷卻得成品 PAFSC。成品PAFSC鋁含量（以Al2O3計(jì)）為10. 9%，全鐵含量（以Fe2O3計(jì)）為2· 14%，鹽 基度為78. 97 %，不溶物〈1 %。
[0020] 實(shí)施例三
[0021] 將濃度為18. 30%的工業(yè)副產(chǎn)廢鹽酸140公斤、鋁含量（以Al2O3計(jì)）為10. 9%的 含鋁污泥115公斤、濃度為98%的硫酸5. 2公斤投入反應(yīng)釜中攪拌混合均勻，升溫到55°C 時(shí)，常壓保溫?cái)嚢璺磻?yīng)0. 3h。靜置0. 5h，排掉底部細(xì)渣，取上清液得半成品氯化鋁和硫酸 鋁混合物。然后向反應(yīng)釜中投加全鐵含量（以Fe2O 3計(jì)）為15. 34%、鹽酸酸度為2. 68% 的氯化鐵原料50公斤和鋁含量（以Al2O3計(jì)）為51. 97%、氧化鈣為35. 45%的鋁酸鈣粉 45公斤以調(diào)節(jié)鹽基度，充分?jǐn)嚢?，鋁酸鈣粉遇水放熱會使混合液升溫至82°C，加入30%的 偏硅酸鈉3. 5公斤作為穩(wěn)定劑，繼續(xù)加熱至90°C，攪拌的同時(shí)常壓保溫反應(yīng)2h，冷卻得成品 PAFSC。成品PAFSC鋁含量（以Al2O3計(jì)）10. 01 %，全鐵含量（以Fe 203計(jì)）為2. 14%，鹽基 度為77. 34%，不溶物〈1 %。
[0022] 本發(fā)明聚合雙酸鋁鐵效果評價(jià)方法：
[0023] 1、某污水處理廠二沉水試驗(yàn)
[0024] 污水來源為某污水處理廠二沉水，其COD為103. 5mg/L，分別取相同投加量量的 聚合氯化鋁（PAC)、聚合氯化鋁鐵（PAFC)、聚合硫酸鋁鐵（PACX-2)和成品聚合雙酸鋁鐵 (PAFSC)作為絮凝劑加入二沉水中，比較COD去除水平。結(jié)果見表1。
[0025] 表1不同絮凝劑對某污水處理廠二沉水的COD去除率

【權(quán)利要求】
1. 一種利用工業(yè)廢料制備聚合雙酸鋁鐵的方法，其特征是：包括以下步驟： (1) 將工業(yè)副產(chǎn)廢鹽酸、含鋁污泥、硫酸按一定比例混合，投入反應(yīng)爸，攪拌至含鋁污泥 全部溶解，45?55°C常壓保溫?cái)嚢璺磻?yīng)0. 2?0. 5h，靜置0. 5h，得到聚合雙酸鋁鐵半成品； (2) 向步驟（1)得到的聚合雙酸鋁鐵半成品中投加氯化鐵、鋁酸鈣粉，鋁酸鈣粉遇水放 熱使混合液升溫至80?85°C，充分?jǐn)嚢枞咳芙?，繼續(xù)加熱至90?105°C，投加增效劑，常 壓保溫?cái)嚢璺磻?yīng)1?2h，冷卻得到成品聚合雙酸鋁鐵。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用工業(yè)廢料制備聚合雙酸鋁鐵的方法，其特征是：所 述的步驟（1)中工業(yè)副產(chǎn)廢鹽酸的酸度以HC1計(jì)為10?35%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用工業(yè)廢料制備聚合雙酸鋁鐵的方法，其特征是：所 述的步驟（1)中含鋁污泥包含八1(011)3，其鋁含量以41203計(jì)為6?40%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用工業(yè)廢料制備聚合雙酸鋁鐵的方法，其特征是：所 述的步驟（1)中鹽酸、含鋁污泥和硫酸的混合比例按聚合雙酸鋁鐵半成品中鋁含量、酸度、 HC1與H2S04的質(zhì)量比來計(jì)算。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種利用工業(yè)廢料制備聚合雙酸鋁鐵的方法，其特征是：所 述的聚合雙酸鋁鐵半成品中鋁含量以A1203計(jì)為4?5%，聚合雙酸鋁鐵半成品的酸度以 HC1計(jì)為0. 8?2%，聚合雙酸鋁鐵半成品中HC1與H2S04的質(zhì)量比為5 :1?7 :1。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用工業(yè)廢料制備聚合雙酸鋁鐵的方法，其特征是：所 述的步驟（2)中增效劑為偏硅酸納或三乙醇胺，其添加量為步驟（1)和步驟（2)投加物料 總量的〇. 1?3%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用工業(yè)廢料制備聚合雙酸鋁鐵的方法，其特征是：所 述的步驟（2)中成品聚合雙酸鋁鐵的鋁含量以A1203計(jì)為> 10%，全鐵含量以Fe 203計(jì)為 1?3%，鹽基度為70?85%，不溶物< 1%。
【文檔編號】C02F1/52GK104495995SQ201410779630
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月16日
【發(fā)明者】鄭曉冬, 蔣銀峰, 王桂玉 申請人:江蘇永葆環(huán)保科技股份有限公司