專利名稱:一種聚合氯化鐵鋁復(fù)合混凝劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種無機(jī)高分子混凝劑的制備方法,尤其是利用鹽酸酸洗廢液和鋁酸鈣粉制備聚合氯化鐵鋁復(fù)合混凝劑的制備方法,屬化學(xué)化工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
為改善鋼材表面結(jié)構(gòu)或?qū)Ρ砻孢M(jìn)行加工處理,常利用強(qiáng)酸的腐蝕作用對鋼材表面進(jìn)行清洗,以去除鋼材表面的銹蝕物,而當(dāng)清洗進(jìn)行到一定程度時,洗液中酸濃度降低,酸洗速率減慢,必須更換新酸以維持合適的酸洗速度,殘液外排即形成含有高濃度金屬離子及殘酸的酸洗廢液。酸洗廢液中一般含有0.05~5g/L的H+和60~250g/L的Fe2+,我國每年酸洗廢液排放量近百萬立方米。由于酸洗廢液會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染,目前已被列為危險廢物進(jìn)行管理。由于傳統(tǒng)的處理方法會產(chǎn)生大量泥渣且浪費(fèi)資源,近年來對鋼鐵酸洗廢水的處理和綜合利用上得到了一定的重視和研究,其中一個主要方面就是利用其作為生產(chǎn)無機(jī)混凝劑的原料,如制備聚合氯化鐵、聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁鐵等。
鐵鋁復(fù)合混凝劑是七十年代研究和發(fā)展起來的一種新型無機(jī)高分子混凝劑,它具有鋁鹽的優(yōu)良混凝性能和鐵鹽的沉降速度快、吸附性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),并克服了鐵鹽的出水不清、色度高和鋁鹽的礬花生成慢、礬花輕等缺點(diǎn)。
利用酸洗廢液(硫酸酸洗廢液或鹽酸酸洗廢液)制備聚合氯化鐵、聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁鐵混凝劑已有許多專利和文獻(xiàn),如中國專利申請?zhí)枮?00510101065.6、02115953.X、CN99102960.7、93118752.4、88105465.8的專利文獻(xiàn)。但這些專利和文獻(xiàn)報道的產(chǎn)品要么是以鐵鹽為單一組分的聚鐵混凝劑,要么是以鋁鹽為主的鋁鐵復(fù)合混凝劑。以鐵鹽為主的聚合氯化鐵鋁復(fù)合混凝劑還未見報道。且以酸洗廢液和鋁酸鈣粉為原料制備復(fù)合混凝劑聚合氯化鐵鋁復(fù)合混凝劑也未見報道。
利用酸洗廢液和鋁酸鈣粉為原料制備復(fù)合混凝劑聚合氯化鐵鋁,既可以發(fā)揮鐵、鋁混凝劑的長處,又能克服自各的缺點(diǎn)。既為酸洗廢液的綜合利用提供一種可行途徑,又能為混凝劑生產(chǎn)提供原料廉價的生產(chǎn)工藝,達(dá)到以廢治廢的目的,具有很好的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用鹽酸酸洗廢液和鋁酸鈣粉為主要原料來制備聚合氯化鐵鋁復(fù)合混凝劑的方法。
本發(fā)明一種聚合氯化鐵鋁復(fù)合混凝劑的制備方法,其特征在于具有以下的工藝過程和步驟a.原料的準(zhǔn)備采用鹽酸酸洗廢液和鋁酸鈣粉為主要原料;鹽酸酸洗液中的Fe2+濃度為75~90g/L;鋁酸鈣粉中的Al2O3含量為47~56%;b.取一定量的鹽酸酸洗廢液放置于反應(yīng)器中,在50~80℃溫度和攪拌條件下分批加入氯酸鹽類氧化劑,使二價鐵離子全部氧化為三價鐵離子;c.然后按鋁酸鈣粉和鹽酸酸洗廢液的質(zhì)量比為0.05~0.10的比例加入鋁酸鈣粉,在50~80℃溫度下攪拌反應(yīng)1~3小時,使物料中的鋁最大限度地溶于液相中并與鐵離子進(jìn)行復(fù)合聚合;d.然后趁熱過濾,得濾液,并按P/[Fe+Al]摩爾比=0.05~0.15的比例在濾液中加入磷酸鹽或磷酸二氫鹽穩(wěn)定劑,繼續(xù)攪拌反應(yīng);反應(yīng)結(jié)束,冷卻至室溫,即得液體聚合氯化鐵鋁復(fù)合混凝劑。
本發(fā)明中所述的鹽酸酸洗廢液中的Fe2+濃度最適宜為75~85g/L;所述的鋁酸鈣粉中的Al2O3含量最適宜為50~55%;所述的鋁酸鈣粉和鹽酸酸洗廢液的最適宜質(zhì)量比為0.07~0.09;所述的攪拌反應(yīng)其最適宜的反應(yīng)溫度為60~75℃;最適宜的反應(yīng)時間為1.5~2.5小時。
本發(fā)明方法具有如下的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)(1)本發(fā)明利用酸洗廢液和鋁酸鈣粉為原料,可以大大降低聚合氯化鐵鋁的制造成本;由于該產(chǎn)品主要用于生活污水和工業(yè)廢水的凈化處理,因此也可以大大降低廢水處理的成本;并有利于該新型混凝劑的推廣應(yīng)用。
(2)對酸洗廢液進(jìn)行綜合利用,在降低無機(jī)高分子混凝劑生產(chǎn)成本的同時,又能提高其環(huán)境價值,達(dá)到以廢治廢目的,實現(xiàn)酸洗廢液的資源化及綜合利用。
(3)聚合鐵鋁混凝劑中亞鐵含量會影響其水處理性能,采用氧化當(dāng)量高的氯酸鹽氧化劑,可以有效地把二價鐵離子氧化為三價鐵離子,使產(chǎn)品中Fe2+離子濃度低于0.1%。
(4)采用磷酸鹽作為穩(wěn)定劑,可克服聚合鐵鋁混凝劑不穩(wěn)定的缺點(diǎn),使產(chǎn)品具有良好的穩(wěn)定性,不會產(chǎn)生沉淀。
(5)本發(fā)明方法工藝簡單,操作容易方便,制得的聚合氯化鐵鋁混凝劑性能優(yōu)良,質(zhì)量穩(wěn)定。
具體實施例方式
現(xiàn)將本發(fā)明的具體實施例敘述于后。
實施例1取比重為1.157的鹽酸酸洗廢液347.1g(300mL)于反應(yīng)釜中,常壓下,在攪拌和一定溫度(60~75℃)條件下定量分批加入7.7g氯酸鈉氧化劑。然后加入20.0g鋁酸鈣粉,攪拌反應(yīng)1.5~2.5小時。最后趁熱過濾,在濾液中加入7.4g磷酸二氫鈉穩(wěn)定劑,攪拌溶解即得Fe2O3百分含量為9.30%,Al2O3百分含量為2.72%,鹽基度為4.95%,F(xiàn)e2+濃度低于0.1%的穩(wěn)定性聚合氯化鐵鋁。
實施例2稱取比重為1.157的鹽酸酸洗廢液347.1g(300mL)于反應(yīng)釜中,常壓下,在攪拌和一定溫度(60~75℃)條件下定量分批加入7.7g氯酸鈉氧化劑。然后加入25.0g鋁酸鈣粉,攪拌反應(yīng)1.5~2.5小時。最后趁熱過濾,在濾液中加入23.4g磷酸鈉穩(wěn)定劑,攪拌溶解即得Fe2O3百分含量為7.78%,Al2O3百分含量為3.34%,鹽基度為6.44%,F(xiàn)e2+濃度低于0.1%的穩(wěn)定性聚合氯化鐵鋁。
實施例3取比重為1.229的鹽酸酸洗廢液368.7g(300mL)、工業(yè)鹽酸74mL和15mL蒸餾水于反應(yīng)釜中,常壓下,在攪拌和一定溫度(60~75℃)條件下定量分批加入8.3g氯酸鈉氧化劑。然后加入32.4g鋁酸鈣粉,攪拌反應(yīng)1.5~2.5小時。最后趁熱過濾,在濾液中加入30.6g磷酸鈉穩(wěn)定劑,攪拌溶解即得Fe2O3百分含量為7.77%,Al2O3百分含量為3.15%,鹽基度為6.17%,F(xiàn)e2+濃度低于0.1%的穩(wěn)定性聚合氯化鐵鋁。
實施例4取比重為1.229的鹽酸酸洗廢液368.7g(300mL),常壓下,在攪拌和一定溫度(60~75℃)條件下定量分批加入8.3g氯酸鈉氧化劑。然后加入30.0g鋁酸鈣粉,攪拌反應(yīng)1.5~2.5小時。最后趁熱過濾,在濾液中加入5.9g磷酸鈉穩(wěn)定劑,攪拌溶解即得Fe2O3百分含量為5.86%,Al2O3百分含量為3.59%,鹽基度為7.87%,F(xiàn)e2+濃度低于0.1%的穩(wěn)定性聚合氯化鐵鋁。
本發(fā)明實施例中所制得的聚合氯化鐵鋁(PFAC)與其他混凝劑對污水或廢水中COD和濁度去除效果的對比見下表1和表2。
表1 聚合氯化鐵鋁(PFAC)與聚合硫酸鐵(PFS)混凝劑對城市生活污水中COD和濁度去除效果的對比
注原水濁度為45.5NTU,COD為184.6mg/L;PFS(Fe2O3=15.1%,B=15.8%);PFAC(Fe2O3=5.9%,Al2O3=3.4%,B=8.0%);投藥量以氧化物計。B為鹽基度。
從表1所示結(jié)果可見,在相同最佳投加量條件下,聚合氯化鐵鋁(PFAC)混凝劑對生活污水中COD和濁度去除效果比聚合硫酸鐵(PFS)要好,COD和濁度去除率分別可提高4~15%和6~13%。
表2 聚合氯化鐵鋁(PFAC)與聚合氯化鋁(PAC)混凝劑對感光膠生產(chǎn)廢水中COD和濁度去除效果的對比
注原水濁度為594NTU,COD為678.0mg/L;PAC(Al2O3=10.9%,B=71.8%);PFAC(Fe2O3=5.9%,Al2O3=3.4%,B=8.0%)。在混凝反應(yīng)時均加入5ppm陽離子聚丙烯酰胺(PAM)助凝劑。B為鹽基度。
從表2所示結(jié)果可見,雖然所投加的聚合氯化鐵鋁混凝劑濃度(9.3%,以Fe2O3+Al2O3計)低于聚合氯化鋁混凝劑濃度(10.9%,以Al2O3計),但其在相同體積投加量時,聚合氯化鐵鋁(PFAC)混凝劑對感光膠生產(chǎn)廢水中COD和濁度去除效果比聚合氯化鋁(PAC)要好,COD和濁度去除率分別可提高6%和3%左右。
權(quán)利要求
1.一種聚合氯化鐵鋁復(fù)合混凝劑的制備方法,其特征在于具有以下的工藝過程和步驟a.原料的準(zhǔn)備采用鹽酸酸洗廢液和鋁酸鈣粉為主要原料;鹽酸酸洗廢液中的Fe2+濃度為75~90g/L;鋁酸鈣粉中的Al2O3含量為47~56%;b.取一定量的鹽酸酸洗廢液放置于反應(yīng)器中,在50~80℃溫度和攪拌條件下分批加入氯酸鹽類氧化劑,使二價鐵離子全部氧化為三價鐵離子;c.然后按鋁酸鈣粉和鹽酸酸洗廢液的質(zhì)量比為0.05~0.10的比例加入鋁酸鈣粉,在50~80℃溫度下攪拌反應(yīng)1~3小時,使物料中的鋁最大限度地溶于液相中并與鐵離子進(jìn)行復(fù)合聚合;d.然后趁熱過濾,得濾液,并按P/[Fe+Al]摩爾比=0.05~0.15的比例在濾液中加入磷酸鹽或磷酸二氫鹽穩(wěn)定劑,繼續(xù)攪拌反應(yīng);反應(yīng)結(jié)束,冷卻至室溫,即得液體聚合氯化鐵鋁復(fù)合混凝劑。
2.如權(quán)利要求1所述的一種聚合氯化鐵鋁復(fù)合混凝劑,其特征在于所述的鹽酸酸洗廢液中的Fe2+濃度最適宜為75~85g/L;所述的鋁酸鈣粉中的Al2O3含量最適宜為50~55%;所述的鋁酸鈣粉和鹽酸酸洗廢液的最適宜質(zhì)量比為0.07~0.09;所述的攪拌反應(yīng)其最適宜的反應(yīng)溫度為60~75℃;最適宜的反應(yīng)時間為1.5~2.5小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無機(jī)高分子混凝劑的制備方法,尤其是利用鹽酸酸洗廢液和鋁酸鈣粉制備聚合氯化鐵鋁復(fù)合混凝劑的制備方法,屬化學(xué)化工技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的特點(diǎn)在于根據(jù)鹽酸酸洗廢液游離酸含量及含鐵量,控制其中的Fe
文檔編號C02F1/52GK101074128SQ20071004274
公開日2007年11月21日 申請日期2007年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月26日
發(fā)明者邱慧琴, 藍(lán)偉, 喻艷菁, 張潔, 盛偉佳 申請人:上海大學(xué)