專利名稱：用粉煤灰和硫酸亞鐵生產(chǎn)聚硅酸鋁鐵復(fù)合絮凝劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理用高分子絮凝劑，具體涉及聚硅酸鋁鐵的制備方法。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外研制開發(fā)的聚合鋁硅絮凝劑大致可分為兩類一類是在聚合硫酸鋁中引入硅后制成的產(chǎn)品，如聚合硫酸鋁硅絮凝劑(PASS)；另一類是以活化硅酸為基礎(chǔ)，加入鋁鹽后制成的產(chǎn)品，如聚合硅酸鋁鹽(PSAS)。前者制備工藝較為復(fù)雜，對原料、設(shè)備均有較高的要求；后者制備工藝簡單、價廉，但有效濃度含量較低，穩(wěn)定性較差，難以商業(yè)化，僅適合于水廠現(xiàn)場制備投加。聚硅酸鋁鐵絮凝劑是在聚硅酸及傳統(tǒng)鋁鹽、鐵鹽等絮凝劑的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的復(fù)合絮凝劑，具有電中和吸附架橋作用，絮凝效果好，受到水處理界的極大關(guān)注。
目前，我國燃煤電廠粉煤灰的年排放量已經(jīng)達到一億多噸，而其利用率僅為30％左右，大量粉煤灰堆積于灰場，不僅占用了大量的土地資源，而且嚴重污染了環(huán)境。因此，粉煤灰的綜合利用一直是環(huán)保研究領(lǐng)域中熱門的課題之一。如何充分開發(fā)利用粉煤灰，提高其利用的附加值，使之變廢為寶，這是當(dāng)前技術(shù)領(lǐng)域要解決的難題。
由于粉煤灰與聚硅酸鋁鐵具有相似的元素組成，相關(guān)科研工作者探索了以粉煤灰為原料制備聚硅酸鋁鐵的方法。
2005年3月16日有一件發(fā)明名稱為《聚硅酸鋁鐵的特殊合成工藝》的中國發(fā)明專利申請公開，公開號為CN1594082A。它的主要技術(shù)內(nèi)容是以粉煤灰和煉鐵礦渣為主要原料，制備工藝包括了聚合鋁鐵的制備、聚合硅酸的制備以及聚合硅酸鋁鐵的制備等共八步過程。該工藝存在如下不足之處它所使用的原輔料組分較多，包括有粉煤灰、煉鐵礦渣、氫氧化鈉、碳酸鈉、硫酸和鹽酸；并對原料有特殊要求，F(xiàn)e2O3含量為40-50％的煉鐵廢渣20-40％，F(xiàn)e2O3含量為4％-10％、Al2O3含量為20-30％、SiO2含量為40-60％的粉煤灰；工藝過程復(fù)雜，制備條件苛刻，需要在一定的壓力條件(0.5-0.6MPa)下進行。因此，若用于工業(yè)化，其工藝設(shè)備投資費用、生產(chǎn)操作費用等均較高，用于廢水處理成本過高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，擬提供一種區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)方案的用粉煤灰和硫酸亞鐵生產(chǎn)聚硅酸鋁鐵復(fù)合絮凝劑的方法，使之助劑種類少，工藝過程及條件簡單，生產(chǎn)設(shè)備投資費用較少，操作費用低，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，質(zhì)量優(yōu)良。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，所采取的技術(shù)方案如下。
一種用粉煤灰和硫酸亞鐵生產(chǎn)聚硅酸鋁鐵復(fù)合絮凝劑的方法，包括用粉煤灰為原料，其特征在于它由三步過程組成(一)初級產(chǎn)品的制備將粉煤灰、硫酸亞鐵、工業(yè)純堿按重量比1∶0.8～1.2∶0.5～0.8充分混合，再將混合物在800-900℃溫度條件下，焙燒0.5-2小時，自然冷卻后即為初級產(chǎn)品。
(二)初級產(chǎn)品的浸漬將步驟(一)制得的初級產(chǎn)品與體積比為1∶1的工業(yè)鹽酸按重量比1∶5～20在40-90℃溫度條件下攪拌浸漬2-4小時，然后室溫靜置陳化1-2小時。
(三)產(chǎn)品的分離將步驟(二)陳化后的浸漬產(chǎn)物進行離心過濾分離，濾液即為聚硅酸鋁鐵產(chǎn)品；濾渣為未反應(yīng)的粉煤灰，作為原料返回步驟(一)中循環(huán)使用。
本發(fā)明通過前述工藝步驟所得產(chǎn)品，固體溶出率達到90％-95％，在3個月內(nèi)未出現(xiàn)凝膠，產(chǎn)品性能比較穩(wěn)定。
本發(fā)明方法所制備的聚硅酸鋁鐵產(chǎn)品，通過模擬和實際造紙廢水處理絮凝試驗，結(jié)果表明該產(chǎn)品絮凝效果好，沉降時間短，較同類產(chǎn)品具有較好的脫色和去除COD的效果，脫色率為92.9％，COD去除率為84.1％，是一種新型水處理復(fù)合絮凝劑。
本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，提供了一條以燃煤電廠固體廢棄物粉煤灰和生產(chǎn)鈦白粉的副產(chǎn)物硫酸亞鐵為主要原料，制備聚硅酸鋁鐵高效復(fù)合絮凝劑的新生產(chǎn)工藝，解決了原料利用率低，產(chǎn)品穩(wěn)定性差，活性硅酸鹽容易形成凝膠導(dǎo)致產(chǎn)品失效的問題；簡化了工藝過程，大大縮短了生產(chǎn)時間，投資少，操作費用低，產(chǎn)品穩(wěn)定性好，性能優(yōu)良；同時為粉煤灰和生產(chǎn)鈦白粉的副產(chǎn)物硫酸亞鐵的利用提供了新的途徑，提高了資源綜合利用率，也降低了聚硅酸鋁鐵的生產(chǎn)成本和污水處理成本，具有很強的經(jīng)濟效益、環(huán)保效益和社會效益。
具體實施例方式
下面列舉多個實施例來進一步說明本發(fā)明方法的具體實施方式
，以及實施例產(chǎn)品處理造紙廢水的良好效果。要指出的是本發(fā)明方法并不局限于所舉實施例。
實施例1稱取2.5Kg粉煤灰、2.5Kg硫酸亞鐵和1.5Kg純堿充分混合，然后將其于850℃條件下焙燒50分鐘，自冷至室溫，得初級產(chǎn)品。
將初級產(chǎn)品用體積比為1∶1的工業(yè)鹽酸70Kg在80℃溫度條件下浸漬3小時，室溫靜置陳化2小時，離心過濾得液態(tài)產(chǎn)物聚硅酸鋁鐵，產(chǎn)品保存3個月未出現(xiàn)凝膠。
實施例2稱取2.5Kg粉煤灰、2.5Kg克硫酸亞鐵和2Kg克純堿充分混合，然后將其于850℃條件下焙燒40分鐘，自冷至室溫，得初級產(chǎn)品。
將初級產(chǎn)品用體積比為1∶1的工業(yè)鹽酸80Kg于70℃溫度條件下浸漬3小時，室溫靜置陳化2小時，離心過濾得液態(tài)產(chǎn)物聚硅酸鋁鐵，產(chǎn)品保存3個月不出現(xiàn)凝膠。
實施例3稱取2.5Kg粉煤灰、2.5Kg硫酸亞鐵和2Kg純堿充分混合，然后將其于850℃條件下焙燒30分鐘，自冷至室溫，得初級產(chǎn)品。
將初級產(chǎn)品用體積比為1∶1的工業(yè)鹽酸80Kg于60℃溫度條件下浸漬3小時，室溫靜置陳化1小時，離心過濾得液態(tài)產(chǎn)物聚硅酸鋁鐵，產(chǎn)品保存3個月不出現(xiàn)凝膠。
實施例4將實施例3制備的保存了至少2個月后的產(chǎn)品聚硅酸鋁鐵與市售同類產(chǎn)品用于處理實際造紙廢水對比實驗，結(jié)果如下表

注PAC、PFS分別為市售聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵。
由對比實驗可以發(fā)現(xiàn)，聚硅酸鋁鐵與市售同類產(chǎn)品聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵相比，具有較好的脫色和去除COD的效果。在處理模擬污水及造紙污水、生活污水實驗中還發(fā)現(xiàn)聚硅酸鋁鐵具有投加量小，且礬花大而密實，絮體成層沉降，沉降速度快，處理效果好的特點。
權(quán)利要求
1.一種用粉煤灰和硫酸亞鐵生產(chǎn)聚硅酸鋁鐵復(fù)合絮凝劑的方法，包括用粉煤灰為原料，其特征在于它由三步過程組成(一)初級產(chǎn)品的制備，將粉煤灰、硫酸亞鐵、工業(yè)純堿按重量比1∶0.8～1.2∶0.5～0.8充分混合，再將混合物在800-900℃溫度條件下，焙燒0.5-2小時，自然冷卻后即為初級產(chǎn)品；(二)初級產(chǎn)品的浸漬，將步驟(一)制得的初級產(chǎn)品與體積比為1∶1的工業(yè)鹽酸按重量比1∶5～20在40-90℃溫度條件下攪拌浸漬2-4小時，然后室溫靜置陳化1-2小時；(三)產(chǎn)品的分離，將步驟(二)陳化后的浸漬產(chǎn)物進行離心過濾分離，濾液即為聚硅酸鋁鐵產(chǎn)品，濾渣返回步驟(一)作原料循環(huán)使用。
全文摘要
本發(fā)明屬于水處理用高分子絮凝劑，是一種用粉煤灰和硫酸亞鐵生產(chǎn)聚硅酸鋁鐵復(fù)合絮凝劑的方法。它由初級產(chǎn)品的制備、初級產(chǎn)品的浸漬、產(chǎn)品的分離三步過程組成。本發(fā)明方法提供了一條以燃煤電廠固體廢棄物粉煤灰和生產(chǎn)鈦白粉的副產(chǎn)物硫酸亞鐵為主要原料，制備高效復(fù)合絮凝劑的新生產(chǎn)工藝，解決了原料利用率低，產(chǎn)品穩(wěn)定性差，活性硅酸鹽容易形成凝膠導(dǎo)致產(chǎn)品失效的問題；簡化了工藝過程，大大縮短了生產(chǎn)時間，投資少，操作費用低，產(chǎn)品穩(wěn)定性好，性能優(yōu)良；同時為粉煤灰和生產(chǎn)鈦白粉的副產(chǎn)物硫酸亞鐵的利用提供了新的途徑，提高了資源綜合利用率，也降低了聚硅酸鋁鐵的生產(chǎn)成本和污水處理成本，具有很強的經(jīng)濟效益、環(huán)保效益和社會效益。
文檔編號C02F1/52GK1830828SQ20061005414
公開日2006年9月13日 申請日期2006年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月17日
發(fā)明者曹平, 趙麗穎, 吳渝, 黃力武, 李波 申請人:重慶市化工研究院