專利名稱：聚合硅酸-鹽絮凝劑及制備方法
專利說明 本發(fā)明涉及一種處理用絮凝劑及制備方法，特別涉及聚合硅酸-鹽絮凝劑及制備方法。
在水處理中，用絮凝劑除去雜質(zhì)和懸浮態(tài)分散物質(zhì)，采用的絮凝劑有硫酸鋁、三氯化鐵，其它無機低分子絮凝劑、聚合氯化鋁、聚合硅酸和其它無機聚合絮凝劑，聚丙烯酰胺和其它有機聚合絮凝劑。
硫酸鋁絮凝劑價廉，但聚集速度低，形成的絮狀物小，在處理低溫水時，聚集作用進行得不充分。用硫酸鋁能大大降低堿度，必須與大量堿性化學(xué)藥品或其它助凝劑一起使用。
三氯化鐵處理水能形成大的絮狀物，與重金屬離子形成有效的共沉淀作用，但三氯化鐵腐蝕性高，它的穩(wěn)定性低，需和熟石灰一起使用，會產(chǎn)生大量污泥。
聚合氯化鋁絮凝力強，即使在低溫水中，絮狀物的形成速度也較快，因而被廣泛采用，缺點是聚合氯化鋁生產(chǎn)所用原料成份復(fù)雜、過程長，條件難控制，很難得到聚合能力相同的產(chǎn)品，價格也較貴。
聚合硫酸鐵雖效果高，但對設(shè)備腐蝕較大，投資多，水質(zhì)難控制。
CN87101246A介紹了日本一種水處理方法及絮凝劑，它采用高聚合硅酸和少量金屬鹽一起使用，最好使酸性的金屬鹽與聚合后的硅酸在酸性溶液中混合，用堿性的金屬鹽與聚合后的硅酸在堿性溶液中混合，該絮凝劑的優(yōu)點是在低溫水中有極強的聚集能力，水處理費用可比常規(guī)處理費用低，但因聚合硅酸用水玻璃制取，受原料限制，難大規(guī)模生產(chǎn)，而且聚合硅酸和金屬鹽需分別生產(chǎn)，貯藏、運輸和使用均較麻煩，不便推廣。另外變成凝膠的聚合硅酸，不能再用作絮凝劑。
聚丙烯酰胺和其它有機聚合絮凝劑，能以較快的速度形成較大的絮狀物。但有機絮凝劑的缺點難保證處理后的水總是安全無害。
本發(fā)明人先前提交的中國專利申請?zhí)?0107193.5，介紹了一種聚合硅酸-鹽液體絮凝劑及制備方法。它用高爐水礦渣為主要原料，或配少量鋁、鋁礬土、鐵、鋅，在常溫常壓下用鹽酸分步酸溶，熟化聚合，制得PH值2左右液體，聚合硅酸-鹽絮凝劑保存期達20-30天，凈水效果好，成本低，操作簡單，該法限于用鹽酸酸溶，而且液體絮凝劑只宜就近使用，否則運費高不經(jīng)濟。
本發(fā)明的目的是克服上述絮凝劑的缺點，研究一種絮凝劑，它不僅具有CN90107193.5所介紹的絮凝劑的優(yōu)點，生產(chǎn)原料易得，成本低，凈水效果好，生產(chǎn)方法簡單，而且可用其它無機酸生產(chǎn)，產(chǎn)品可以是好運輸、保存的固體，也可是適合就近使用的液體。
實現(xiàn)本發(fā)明的目的技術(shù)措施是用高爐水礦渣為主要原料，必要時配加少量鋁或鐵、鋁礬土，經(jīng)篩選除鐵塊、煤渣等雜質(zhì)后，不需粉碎，于常溫常壓下，用鹽酸或/和硫酸酸溶、聚合、濾去不溶物，得到的聚合硅酸-鹽濾液，PH1.5-4.0，聚合熟化3-6小時，然后用鹽酸或硫酸調(diào)整PH值到2左右，即得到液體絮凝劑，如絮凝劑保存期達20-30天，低溫干燥成固體即得到能長期保存的聚合硅酸-鹽固體絮凝劑。
所用高爐水礦渣成份重量%，SiO225-35，Al2O38-18，CaO35-45，Mg2.5-5.0，MnO0.5-3.0，F(xiàn)eO0.5-2.0，S0.5-1.5。
礦渣與鹽酸或/和硫酸的用量為每Kg礦渣加30%鹽酸1-1.67升或98%硫酸0.4升，或98%硫酸0.04升和30%鹽酸1.4-1.9升。
制備過程是先在容器中加入一定量水，再按上述礦渣與酸量一次或分批加入到容器中，并不斷地攪拌，控制PH值在1.5-4.0，過濾除渣后，濾液熟化3-6小時，用硫酸或鹽酸調(diào)整PH值到1.8-2.2，即得穩(wěn)定的聚合硅酸-鹽液體絮凝劑，將其在＜80℃下干燥成固體得固體絮凝劑產(chǎn)品，可長期保存，使用時用水溶解即可。
如需配加少量鋁、鐵、鋁礬土?xí)r，可將水礦渣和鋁、鐵、鋁礬土分別用硫酸或/和鹽酸酸溶，然后混合在一起，混合液的酸度亦控制在PH1.5-4.0，下面工藝同單用礦渣時相同。
本聚合硅酸-鹽絮凝劑液體主要成份除水外含SiO24.5-5.5%，Al2O31.2-4.0%，F(xiàn)e＜0.2%，Ca3.0-3.5%，Cl-6.0-8.5%，SO-24＜7.5%，Mg＜1%，PH1.8-2.2，本絮凝劑存放20-30天不凝膠。在＜80℃下干燥后得含水約30-40%的聚合硅酸-鹽絮凝劑固體產(chǎn)品。
本絮凝劑與硫酸鋁凈水效果比較如表1。
表1 本絮凝劑與硫酸鋁的凈水效果 原水PH7.4，水溫20℃ 實施例1 鹽酸溶解法 在盛有400ml水的容器中加入30%的鹽酸150ml，分次加入水礦渣90g，在反應(yīng)溫度低于40℃并不斷地攪拌下反應(yīng)半小時左右，當(dāng)PH在3.0-3.2時過濾、濾液熟化3-6小時，此液中含SiO25.5%，Al2O32.0%，F(xiàn)e＜0.2%，Ca3.5%，Mg＜1%，Cl-8.2%，該液劑保存3-4天不凝膠，用5%硫酸調(diào)整PH值到1.8左右，得產(chǎn)品，此產(chǎn)品保存20-30天不凝膠。
實施例2 硫酸溶解法 在盛有400ml水的容器內(nèi)加入98%的硫酸22ml，分次加入水礦渣55g，不斷地攪拌、控制溶解溫度低于40℃，當(dāng)PH到1.8時過濾，聚合6小時后的液劑中含SiO25.3%，Al2O31.5%，F(xiàn)e＜0.2%，Mg＜1%，Ca3.1%，SO-247.2%，成品可保存20-30天，若有沉淀搖勻不影響凈水效果，但上清液比下沉液凈水效果稍差。
實施例3 硫酸+鹽酸溶解法 在盛有400ml水的容器內(nèi)分別加入98%硫酸3.5ml，30%鹽酸150ml，分次加入水礦渣共80g，控制溫度不超過50℃，在不斷地攪拌下反應(yīng)半小時后過濾、濾液聚合4小時后用5%硫酸調(diào)整PH值到＜2.2，該液劑中含SiO25.4%，Al2O31.6%，F(xiàn)e＜0.2%，Ca3.0%，Cl-7.0%，SO-241.2%，Mg＜1.0%。該成品保存20-30天不凝膠。
實施例4 鹽酸+硫酸分段溶解法 在盛有400ml水的容器中加入98%硫酸1ml、30%鹽酸30ml、加入水礦渣17.5g，常溫反應(yīng)6小時過濾。
在上述濾液中加入98%硫酸0.5ml，30%鹽酸20ml、水礦渣17.5mlg，常溫下反應(yīng)6小時過濾。
在上述第2步的濾液中加入98%硫酸0.5ml，30%鹽酸20ml，水礦渣17.5g常溫下反應(yīng)6小時后過濾，所得濾液用硫酸或鹽調(diào)整PH值到1.8-2.0即為聚合硅酸-鹽液體絮凝劑，測得溶液中含SiO25.3%，Al2O31.2%，F(xiàn)e＜0.2%，Ca3.7%，Cl-7.5%，SO-240.6%，Mg＜1%。
實施例5 酸溶鋁+酸溶水礦渣法 1、在盛有100ml水的容器中加入30%的鹽酸50ml，分次加入鋁屑5g，反應(yīng)完全為止。
2、在盛有300ml水、30%鹽酸100ml的容器中，分次加入水礦渣50g，反應(yīng)半小時。
3、將1、2步的液相混合，邊混邊攪拌，然后加入水礦渣約50g，控制PH值到3.8-4.0時過濾，濾液熟化4小時，所得液劑中含SiO24.5%，Al2O34.0%，F(xiàn)e＜0.2%，Ca3.2%，Cl6.2%，Mg＜1%，可較長時間保存，如＜80℃下干燥成固體可長時期保存，固體產(chǎn)品含水30-40%重量。
實施例1、2、3、4液體產(chǎn)品均可在低于80℃下干燥成含水30-40%固體，使用時稍加粉碎，然后加水溶解即可。即使輕度膠凝聚合，粉碎水溶解后，仍可作凈水劑用。
用實施例1、2、3、4、5所得絮凝劑在20℃下，PH7.4時凈水效果與硫酸鋁凈水效果比較如表2。
表2 用本絮凝劑凈化水30分鐘，投藥量30ml/l水，溫度20℃，其凈化水水質(zhì)常規(guī)分析結(jié)果列于表3。
表3 項目 凈化前原水 凈化水 顏色 土黃色 無色 混濁度 500 ＜5 PH值 7.4 7.3 總硬度 95.5 98.0 氯化物mg/l 7.6 8.0 總Fe mg/l 0.38 0.05 Mn+2mg/l 0 0 Zn+2mg/l 0 0 Cu+2mg/l 0.13 0.007 Pb+2mg/l 0 0 AS mg/l 0 0 Cr+6mg/l 0 0 Cd+2mg/l 0 0 Hg+2mg/l 0 0 氰化物mg/l 0 0 氟化物mg/l 0.22 0.12 由表3數(shù)據(jù)可見，用本絮凝劑凈水，凈化后水質(zhì)完全符合飲用水標準。
權(quán)利要求
1、一種水處理用聚合硅酸-鹽絮凝劑，其特征是液劑除水外含SiO24.5-5.5%，Al2O31.2-4.4%，F(xiàn)e＜0.2%，Ca3.0-3.5%，Mg＜1.0%，Cl6.0-8.5%，SO4-2＜7.5%，PH值為1.8-2.2，固體含水30-40%，其他成份相互比值同液劑。
2、制備權(quán)利要求1絮凝劑的方法，以主要成份%為SiO225-35，CaO35-45，Al2O38-18，Mg2.5-5.0，MnO0.5-3.0，F(xiàn)e0.5-2.0，S0.5-1.5的高爐水礦渣為原料，或配加少量鋁，鐵，鋁礬土、礦渣除去鐵塊，煤渣雜質(zhì)，用水和無機酸常溫常壓下溶解、聚合，并不斷地攪拌、濾去不溶物，熟化3-6小時，調(diào)整PH值到1.8-2.2，得液體聚合硅酸-鹽絮凝劑，其特征是水礦渣不需破碎、無機酸為鹽酸或/和硫酸，1Kg礦渣用30%鹽酸1.0-1.67升，或98%硫酸0.4升，或98%硫酸0.04升和30%鹽酸1.4-1.9升，酸溶時控制PH值到1.5-4.0，濾液熟化后調(diào)整PH值到1.8-2.2得的液體絮凝劑，在＜80℃下干燥成含水30-40%重量的固體絮凝劑產(chǎn)品。
全文摘要
一種聚合硅酸-鹽絮凝劑及制備方法、液劑含％SiO24.5-5.5，Al2O31.2-4.4，F(xiàn)e＜0.2，Ca3.0-3.5，Mg＜1.0，Cl-6.0-8.5，SO4-2＜7.5，pH為1.8-2.2，固體為此液劑在＜80℃下干燥所得含水30-40％的產(chǎn)物。該絮凝劑以水礦渣為主要原料，在常溫常壓下用鹽酸或/和硫酸溶解，濾去殘渣、聚合熟化3-6小時，然后調(diào)整pH值到2左右而制得，此液劑保存20-30天不凝膠，固體可長期貯存，即使輕度聚合，經(jīng)粉碎溶解后仍可作凈水劑用，凈水效果優(yōu)于硫酸鋁、成本低、操作簡單。
文檔編號C02F1/52GK1050708SQ9010870
公開日1991年4月17日 申請日期1990年10月28日 優(yōu)先權(quán)日1990年10月28日
發(fā)明者張伯溫, 吳位能 申請人:張伯溫, 吳位能