一種聚合氯化硫酸鋅鐵絮凝劑的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種以七水硫酸亞鐵、工業(yè)鹽酸、水玻璃、硫酸鋅為主要原料，制備出價(jià)廉、絮體大、沉降快、效果好的聚合氯化硫酸鋅鐵絮凝劑。本發(fā)明通過(guò)精確計(jì)量和設(shè)計(jì)氧化劑的投加方式，利用氯酸鈉在鹽酸酸性環(huán)境中對(duì)Fe()進(jìn)行氧化，制備工藝簡(jiǎn)單，單位制備成本低于市售產(chǎn)品。絮凝劑有效成分全鐵含量較高，無(wú)潛在危害元素，以有益元素鋅作為配合物，聚硅酸作為穩(wěn)定劑和助凝劑參與制備和絮凝反應(yīng)過(guò)程。實(shí)驗(yàn)表明，絮凝劑能有效用于給水和污水處理，對(duì)濁度、化學(xué)需氧量（COD）、總磷（TP）、總氮（TN）和藻類(lèi)廢水中的藻和葉綠素a具有很強(qiáng)的去除作用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種聚合氯化硫酸鋅鐵絮凝劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水處理劑制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及到一種聚合氯化硫酸鋅鐵絮凝劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]絮凝沉淀法作為一種成本較低的水處理方法被廣泛采用。絮凝過(guò)程是目前國(guó)內(nèi)外眾多水處理工藝中應(yīng)用最廣泛、最普遍的單元操作之一，是給水和廢水處理過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。絮凝效果的好壞往往決定了后續(xù)流程的運(yùn)行狀況、最終出水水質(zhì)和費(fèi)用，選用何種絮凝劑，對(duì)于提高出水水質(zhì)、降低制水成本有著重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
[0003]目前，使用的凈水劑品種很多，其中無(wú)機(jī)絮凝劑在水處理劑使用中占有主導(dǎo)作用。但是，這些凈水劑都存在一些不足，例如有機(jī)絮凝劑成本高、制備過(guò)程中某些單體存在毒性；無(wú)機(jī)絮凝劑在絮凝過(guò)程中鋁系絮凝劑絮體小、超量殘余鋁有潛在毒性，鐵系絮凝劑殘余色度高、儲(chǔ)存穩(wěn)定性差等問(wèn)題。而現(xiàn)有聚合硫酸鐵絮凝劑，在生產(chǎn)過(guò)程中都使用硫酸為酸化劑，增加了原料成本。
[0004]中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?00410012422.7，發(fā)明名稱(chēng)為“聚硅酸鋁鐵的特殊合成工藝”，公開(kāi)了一種絮凝劑的合成工藝，利用煉鐵廢渣和粉煤灰為原料，通過(guò)自行設(shè)計(jì)的合成工藝制備聚硅酸鋁鐵絮凝劑，其合成技術(shù)為煉鐵廢渣和粉煤灰等廢料的應(yīng)用提供了新的途徑，降低了聚硅酸鋁鐵絮凝劑的生產(chǎn)成本和水處理成本。但由于原材料來(lái)源于煉鐵廢渣和粉煤灰，有效成分提取所需的此1和氏304會(huì)增加聚硅酸鋁鐵絮凝劑的生產(chǎn)成本；再者，制備過(guò)程中的高溫和較高的壓力也增加了生產(chǎn)成本。
[0005]中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?01110161317.X，發(fā)明名稱(chēng)為“一種聚鐵絮凝劑的制備方法”，公開(kāi)了利用含鐵鹽、無(wú)機(jī)酸、無(wú)機(jī)堿、阻聚劑等原料在不同配比混合下，其制備的聚鐵絮凝劑具有穩(wěn)定性高、粘接架橋能力強(qiáng)、礬花形`成快且大、絮凝效果高等優(yōu)點(diǎn)。但是在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，針對(duì)不同的無(wú)機(jī)酸、氧化劑和穩(wěn)定劑，不同的投加量及投加方式會(huì)對(duì)Fe(III )轉(zhuǎn)化率、穩(wěn)定性、絮凝效果產(chǎn)生很大影響，但專(zhuān)利并未說(shuō)明具體制備方法。
[0006]因此，研究一種原料來(lái)源廣泛且成本低、制備工藝簡(jiǎn)單、絮凝效果好且穩(wěn)定性高的產(chǎn)品就成現(xiàn)今研究的主要重點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明提供一種制備工藝簡(jiǎn)單、成本低、絮凝效果好的聚合氯化硫酸鋅鐵絮凝劑的制備方法。
[0008]本發(fā)明還提供一種質(zhì)量穩(wěn)定，不易發(fā)生沉淀或凝膠的聚合氯化硫酸鋅鐵絮凝劑。
[0009]實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種聚合氯化硫酸鋅鐵絮凝劑的制備方法，包括以下步驟:
O按照Cl/Fe的摩爾比為1.12~1.20:1的比例，將工業(yè)鹽酸加入七水硫酸亞鐵中，在50~80°C下攪拌下溶解進(jìn)行酸化；2)按照NaC103/Fe的摩爾比為0.166~0.172:1的比例，在攪拌下以lml/min的速度加入NaClO3水溶液進(jìn)行氧化，所述NaClO3水溶液的質(zhì)量百分濃度為40~45% ；
3)按照Z(yǔ)n/Fe的摩爾比為1:6~9的比例，在步驟2)中緩慢加入七水硫酸鋅，攪拌溶解并聚合反應(yīng)20~30min,得到聚合氯化硫酸鋅鐵液體,并繼續(xù)攪拌；
4)在步驟3)中加入緩慢聚硅酸溶液，在60~80°C下攪拌混合均勻，然后在攪拌條件下加入NaHCO3固體，加入量OH/Fe比0.2~0.4 ;其中NaHCO3固體的加入速度為0.1~0.8g/min ；
5)待步驟4)完成后，繼續(xù)以60r/min的速度攪拌反應(yīng)60~90min;最后，在常溫下靜置ld，即得聚合氯化硫酸鋅鐵絮凝劑。
[0010]進(jìn)一步，所述步驟4)中聚硅酸溶液的制備方法為:按照水玻璃和七水硫酸亞鐵中Si/Fe的摩爾比為1:9~15的比例稱(chēng)取水玻璃，然后用蒸餾水將水玻璃稀釋至質(zhì)量濃度為
2.5~3.0%，再加入工業(yè)鹽酸調(diào)節(jié)pH值為4.5~4.8，靜置30min使活化完全，最后再加入工業(yè)鹽酸調(diào)節(jié)pH值為1.5~1.8，即得聚硅酸溶液。
[0011]進(jìn)一步，所述工業(yè)鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14~16% (即濃鹽酸按1+1稀釋)。
[0012]所述步驟4)中NaHCO3固體的堿化度為0.2~0.3 。
[0013]進(jìn)一步，按照上述方法制備的聚合氯化硫酸鋅鐵絮凝劑，F(xiàn)e (III )的含量≥9%，鹽基度為7~16% ;所述聚合氯化硫酸鋅鐵絮凝劑質(zhì)量濃度為1%的水溶液的pH值為2.6~
3.1。
[0014]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果:
1、本發(fā)明制備方法利用價(jià)格較便宜的鈦白粉副產(chǎn)物七水合硫酸亞鐵、工業(yè)鹽酸、建筑材料水玻璃為主要原料，通過(guò)一定的物料配比和工藝條件，制備出無(wú)毒、成本低、絮體大沉降快，出水水質(zhì)好的聚合氯化硫酸鋅鐵絮凝劑。本發(fā)明使用鹽酸為酸化劑，氯酸鈉為氧化劑，按照精確計(jì)量和投加方式得到的聚合氯化硫酸鐵，成本低廉，F(xiàn)e(ni )轉(zhuǎn)化率高，制備工藝流程簡(jiǎn)單，均在常溫常壓下進(jìn)行，有利于推廣使用。
[0015]2、本發(fā)明制備的聚合氯化硫酸鋅鐵絮凝劑中有效成分全鐵含量較高，無(wú)潛在危害元素，以有益元素鋅作為配合物，聚硅酸作為穩(wěn)定劑和助凝劑參與制備和絮凝反應(yīng)過(guò)程。具有絮凝效率高、沉降速度快、污泥量少等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明絮凝劑能有效用于給水和污水處理，對(duì)濁度、化學(xué)需氧量(C0D)、總磷(TP)、總氮(TN)和藻類(lèi)廢水中的藻和葉綠素a具有很強(qiáng)的去除作用，去除率達(dá)到95%以上；絮體粒徑大、沉降速度快，有利于減少水處理構(gòu)筑物的初期建設(shè)成本。
[0016]3、本發(fā)明利用氯酸鈉在鹽酸酸性環(huán)境中對(duì)Fe(n )進(jìn)行氧化，降低生產(chǎn)成本；通過(guò)精確計(jì)量和設(shè)計(jì)氧化劑的投加方式，F(xiàn)e(m )轉(zhuǎn)化率大大增加。
[0017]4、本發(fā)明的制備方法以硫酸鋅作為配合物參與聚合，增強(qiáng)絮凝劑的正電性，提高絮體沉降速度以及鐵鹽穩(wěn)定性；以水玻璃作為阻聚劑和助凝劑參與制備絮凝劑。
[0018]5、本發(fā)明方法制備的聚合氯化硫酸鋅鐵絮凝劑，F(xiàn)e (III )含量≥9%，鹽基度7%—16%，產(chǎn)品1%水溶液pH 2.6—3.1。而且絮凝劑的質(zhì)量穩(wěn)定，儲(chǔ)存6個(gè)月內(nèi)不會(huì)發(fā)生沉淀或凝膠現(xiàn)象，絮凝效率不會(huì)減弱；使用方便，按照所需質(zhì)量直接投入水體水力混勻即可；可適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，用于給水處理和污、廢水處理。【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實(shí)施例本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。值得說(shuō)明的是本發(fā)明中各種原料及有效成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為:七水硫酸亞鐵為89%，水玻璃(以SiO2計(jì))為28%，工業(yè)鹽酸為31%，氯酸鈉為99%，七水硫酸鋅為92%，碳酸氫鈉為99%。
[0020]實(shí)施例1:
一種聚合氯化硫酸鋅鐵絮凝劑的制備方法，包括以下步驟:
1)稱(chēng)取63g七水硫酸亞鐵置于燒杯中，然后加入49ml加入工業(yè)鹽酸(1+1)，在60°C下以60r/min的速度攪拌進(jìn)行酸化并溶解完全；
2)稱(chēng)取3.55g NaClO3固體溶解于5ml水中配制NaClO3水溶液，并以lml/min的速度在步驟I)中加入配置好的NaClO3水溶液，繼續(xù)攪拌lOmin，使氯化完全；
3)按照Z(yǔ)n/Fe的摩爾比為1:7的比例，在步驟2)中緩慢加入8.2g七水硫酸鋅，攪拌溶解并聚合反應(yīng)20min,得到聚合氯化硫酸鋅鐵液體,并繼續(xù)攪拌；
4)在步驟3)中加入緩慢聚硅酸溶液，在60°C下攪拌混合均勻，然后在攪拌條件下加入堿化度為0.3的NaHCO3固體5.1g ;其中NaHCO3固體的加入速度為0.7g/min。
[0021]所述聚硅酸溶液的制備方法為:按照水玻璃和七水硫酸亞鐵中Si/Fe的摩爾比為I:9的比例稱(chēng)取水玻璃4.76g，然后用蒸餾水將水玻璃稀釋至44.44ml，再加入9.8ml工業(yè)鹽酸(濃鹽酸按1+1稀釋)調(diào)節(jié)pH值為4.5，在25°C的水浴中靜置30min使活化完全，最后再加入工業(yè)鹽酸(濃鹽酸按1+1稀釋)調(diào)節(jié)pH值為1.6~1.8，即得聚硅酸溶液。
[0022]5)待步驟4)完成`后，繼續(xù)以60r/min的速度攪拌反應(yīng)lh，然后取出，在常溫下靜置ld，即得聚合氯化硫酸鋅鐵絮凝劑。
[0023]經(jīng)檢測(cè)，外觀(guān):深棕色液體，粘稠，易溶于水，稀釋后成紅褐色；
密度:1.39g/ml ;鹽基度:11% ;聚硅酸濃度:1.2%。
[0024]實(shí)施例2:
一種聚合氯化硫酸鋅鐵絮凝劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
1)稱(chēng)取63g七水硫酸亞鐵置于燒杯中，然后加入49ml加入工業(yè)鹽酸(濃鹽酸按1+1稀釋)，在70°C下以60r/min的速度攪拌進(jìn)行酸化溶解；
2)稱(chēng)取3.55g NaClO3固體溶解于5ml水中，并以lml/min的速度將NaClO3水溶液加入步驟I)的反應(yīng)溶液中，繼續(xù)攪拌IOmin,使氯化完全；
3)按照Z(yǔ)n/Fe的摩爾比為1:6的比例，在步驟2)中緩慢加入9.69g七水硫酸鋅，攪拌溶解并聚合反應(yīng)20min,得到聚合氯化硫酸鋅鐵液體,并繼續(xù)攪拌；
4)在步驟3)中加入緩慢聚硅酸溶液，在70°C的水浴鍋中攪拌混合均勻，然后在攪拌條件下加入堿化度為0.4的NaHCO3固體6.7g ;其中NaHCO3固體的加入速度為0.7g/min ；
所述聚硅酸溶液的制備方法為:按照水玻璃和七水硫酸亞鐵中Si/Fe的摩爾比為1:12的比例稱(chēng)取水玻璃3.57g，然后用蒸餾水將水玻璃稀釋至33.3ml，再加入7.8ml工業(yè)鹽酸(濃鹽酸按1+1稀釋)調(diào)節(jié)PH值為4.5，在25°C的水浴中靜置30min使活化完全，最后再加入工業(yè)鹽酸(濃鹽酸按1+1稀釋)調(diào)節(jié)PH值為1.6~1.8，即得聚硅酸溶液。
[0025]5)待步驟4)完成后，繼續(xù)以60r/min的速度攪拌反應(yīng)lh，然后取出，在常溫下靜置ld，即得聚合氯化硫酸鋅鐵絮凝劑。[0026]經(jīng)檢測(cè)，本實(shí)施例得到的聚合氯化硫酸鋅鐵絮凝劑為深棕色液體粘稠，易溶于水，稀釋后成紅褐色；聚合氯化硫酸鋅鐵絮凝劑中Fe(III )的濃度為10.2%，鹽基度為13%，聚硅酸的質(zhì)量濃度為1%。
[0027]最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本 發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種聚合氯化硫酸鋅鐵絮凝劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)按照Cl/Fe的摩爾比為1.12~1.20:1的比例，將工業(yè)鹽酸加入七水硫酸亞鐵中，在50~80°C下攪拌下溶解進(jìn)行酸化； 2)按照NaC103/Fe的摩爾比為0.166~0.172:1的比例，在攪拌下以lml/min的速度加入NaClO3水溶液進(jìn)行氧化，所述NaClO3水溶液的質(zhì)量百分濃度為40~45% ； 3)按照Z(yǔ)n/Fe的摩爾比為1:6~9的比例，在步驟2)中緩慢加入七水硫酸鋅，攪拌溶解并聚合反應(yīng)20~30min,得到聚合氯化硫酸鋅鐵液體,并繼續(xù)攪拌； 4)在步驟3)中加入緩慢聚硅酸溶液，在60~80°C下攪拌混合均勻，然后在攪拌條件下加入NaHCO3固體，加入量OH/Fe比0.2~0.4 ;其中NaHCO3固體的加入速度為0.1~0.8g/min ； 5)待步驟4)完成后，繼續(xù)以60r/min的速度攪拌反應(yīng)60~90min;最后，在常溫下靜置ld，即得聚合氯化硫酸鋅鐵絮凝劑。
2.如權(quán)利要求1所述的聚合氯化硫酸鋅鐵絮凝劑的制備方法，其特征在于，所述步驟4)中聚硅酸溶液的制備方法為:按照水玻璃和七水硫酸亞鐵中Si/Fe的摩爾比為1:9~15的比例稱(chēng)取水玻璃，然后用蒸餾水將水玻璃稀釋至質(zhì)量濃度為2.5-3.0%，再加入工業(yè)鹽酸調(diào)節(jié)PH值為4.5~4.8，靜置30min使活化完全，最后再加入工業(yè)鹽酸調(diào)節(jié)pH值為1.5~1.8，即得聚硅酸溶液。
3.如權(quán)利要求1 或2所述的聚合氯化硫酸鋅鐵絮凝劑的制備方法，其特征在于，所述工業(yè)鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14~16%，即濃鹽酸按1+1稀釋。
4.如權(quán)利要求1所述的聚合氯化硫酸鋅鐵絮凝劑的制備方法，其特征在于，所述步驟4)中NaHCO3固體的堿化度為0.2~0.3。
5.一種聚合氯化硫酸鋅鐵絮凝劑，其特征在于，采用權(quán)利要求1~3中任意一項(xiàng)所述的聚合氯化硫酸鋅鐵絮凝劑的制備方法得到；所述聚合氯化硫酸鋅鐵絮凝劑中Fe(III )的含量> 9%，鹽基度為7~16% ;所述聚合氯化硫酸鋅鐵絮凝劑質(zhì)量濃度為1%的水溶液，其pH值為2.6~3.1。
【文檔編號(hào)】C02F1/52GK103771572SQ201410048666
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年2月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月12日
【發(fā)明者】鄭懷禮, 陳偉, 薛文文, 楊青青, 孫永軍, 李風(fēng)亭, 周于皓, 范偉, 唐曉旻 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)