專利名稱：高效絮凝破乳劑及其制造方法
專利說(shuō)明 本發(fā)明屬于水處理技術(shù)，涉及一種處理生活飲用水、乳化液等各種工業(yè)廢水的高效絮凝破乳劑及制造方法。
目前使用的水處理絮凝劑是一種有限的高分子鋁鹽，因其生產(chǎn)受熱解工藝的限制，而致產(chǎn)品的聚合度非常有限，所含中心離子和配位體也只能是單一的，在聚合度和多種離子復(fù)合方面存在嚴(yán)重不足;其現(xiàn)有生產(chǎn)工藝為 高嶺土或(焦寶石、鋁礦石、鋁釩土、輕燒粉、煤矸石、鋁氧粉) ↓ 粗碎 ↓ 細(xì)磨(球磨機(jī)、出料粒度-100#目篩) ↓ 焙燒(700～800℃) ↓ 蒸氣→酸浸 ↓ 壓濾(板框壓濾機(jī)) ↓ 濾液(Alcl3溶液) Ca(OH)2蒸汽→蒸發(fā)結(jié)晶 ↓ 中和-母液←離心過(guò)濾(三足離心機(jī)) |↓ 液體 結(jié)晶氯化鋁(Alcl3、6H2O) ↓ 熱解(熱解爐、Hcl廢酸+H2O→吸收塔) ↓ 堿式氯化鋁 H2O ↓ 聚合烘干→包裝 現(xiàn)有生產(chǎn)工藝存在一定缺陷 1、浸出和液固分離時(shí)產(chǎn)生廢酸; 2、六水三氯化鋁的結(jié)晶長(zhǎng)達(dá)12～14小時(shí)，電耗、能耗高; 3、加熱分解中，廢酸量大，熱解爐腐蝕快，電耗高，水不溶物高; 4、熱解后的堿式氯化鋁難溶于水，不易使用; 5、六水氯化鋁熱解時(shí)產(chǎn)生大量氯化氫氣體，不易回收、污染環(huán)講。
6、生產(chǎn)成本高，產(chǎn)量低，效率差。
本發(fā)明的目的在于，改變先濃縮結(jié)晶，離心機(jī)過(guò)濾、熱解，再用水聚合的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法，提供一種高效絮凝破乳劑及制造方法，從而解決現(xiàn)有生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品存在的不足，提供一種聚合度高，功能多的高效復(fù)合高分子絮凝劑。
本發(fā)明提供的在Alcl3溶液基礎(chǔ)上的新型制造方法，可有效地強(qiáng)化生產(chǎn)，大大縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，改善生產(chǎn)環(huán)講，又可使產(chǎn)品性能顯著提高。
本發(fā)明的技術(shù)方案為在Alcl3溶液基礎(chǔ)上直接投加復(fù)合聚合劑使溶液到充分聚合后用轉(zhuǎn)筒烘干即可。
其復(fù)合聚合劑可為高鋁酸鈣粉(高鋁水泥)，并添加硫酸鋁用以起增聚和吸潮作用，在一定情況下也可添加硫酸。
該聚合過(guò)程可在耐酸聚合釜中進(jìn)行，溫度控制在≥80℃左右，可利用蒸汽進(jìn)行加熱。
本發(fā)明的高效絮凝破乳劑，是以鋁鐵離子為中心離子，無(wú)機(jī)陰離子、硫酸根、氯離子為配位離子，以配位鏈結(jié)合的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)型多功能高聚絡(luò)合體。
本發(fā)明生產(chǎn)方法為(以高嶺土等作原料投籃Alcl3) ↓(省去中間現(xiàn)有工藝過(guò)程) 濾液(Alcl3溶液) ↓ (耐酸聚合釜)復(fù)合聚合劑←蒸汽(加熱溫度≥80℃) ↓ 稍加沉淀 ↓ 轉(zhuǎn)筒烘干 ↓ 包裝→入庫(kù) 原有工藝的反應(yīng)過(guò)程 由于H3O+的存在，受到化學(xué)平衡的影響，熱解后的堿式氯化鋁聚合反應(yīng)的聚合度是非常有限的，分子量最高達(dá)到3000左右。所含正電荷也不可能高，一般只有4～6個(gè)電荷，最新的研究成果是通過(guò)核磁共振測(cè)定，認(rèn)為聚合鋁的活性組分為Al13形成的Al13O4(OH)24(H2O)7+12，SO4取代AlO4而形成新的球簇離子〔SO4Al12(OH)24(H2O)12〕10+，所以，堿式氯化鋁只能稱謂有限高分子混凝劑。
鑒此，本發(fā)明采用在Alcl3溶液中直接投加高鋁水泥和硫酸鋁(或硫酸)的聚合方法，使聚合度或分子量達(dá)到最高值，并使正電荷達(dá)到最大值，并具有多核多功能的復(fù)合高分子型，使凝聚效能大大提高。
本發(fā)明聚合反應(yīng)過(guò)程 Alcl3溶液中因PH值很低，酸度很大，10g～20g/升游離酸，因此與水泥中的Al2O3、Fe2O3繼續(xù)反應(yīng)生產(chǎn)新的Alcl3、Fecl3，水泥中含有碳酸鈣與硫酸鋁發(fā)生反應(yīng)生成聚合硫酸鋁，與Fecl3反應(yīng)生成聚合氯化鐵和聚合硫酸鐵 Al2(CO3)3在水溶液中不穩(wěn)定，隨即發(fā)生如下水解 為了破壞浸取反應(yīng)中所產(chǎn)生的H3O+的化學(xué)平衡 開(kāi)始進(jìn)行聚合反應(yīng) Al3+在水溶液中，以水合離子狀態(tài)存在，離子式應(yīng)為〔Al(H2O)6〕3+，結(jié)構(gòu)式為
在空間的排布為正八面體，這叫單體鋁離子。
活性Al(OH)3中的羥基CH-可以緩和地，在適當(dāng)條件下取代水合鋁離子間的H2O，而起架橋作用，使鋁離子成鏈狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)式為
其為鋁的雙聚體。
開(kāi)始形成絡(luò)合物。兩個(gè)雙聚體在活性Al(OH)3存在的條件下，又進(jìn)一步相互聚合，以右旋180°的方向，取代右端的一個(gè)H2O，形成鋁的四聚體，不但分子量增大，而且電子荷由3+升至7+，形成Al3O4(OH)24(H2O)7+12 2〔Al2(H2O)7(OH)3〕3+→〔Al4(H2O)11(OH)7〕+2H2O 結(jié)構(gòu)式
繼而按照上述絡(luò)合方式形成九聚體，十四聚體……直至達(dá)到最高值聚合度為80%，PH＝3.9沉淀在釜中。
本發(fā)明中的復(fù)合聚合劑采用高鋁酸鈣粉(高鋁水泥)而不采用CaCO3是由以下考慮 1、含鋁量太低，溶液中生成Cacl2干燥后的產(chǎn)品潮解，冬天膨脹，夏天成泥漿狀，產(chǎn)品不穩(wěn)定。
2、凈水效果差，絮病體龐大，給人一種假象，沉降雖快，但余濁太高和一般的聚合鋁沒(méi)有多大區(qū)別。
本發(fā)明為由多種高分子通過(guò)化學(xué)反應(yīng)復(fù)合而成的一種高效絮凝破乳劑，其是較高分子PAm和無(wú)機(jī)高分子絮凝劑聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁、聚合氯化鐵、聚合硫酸鐵等更為優(yōu)越的新產(chǎn)品。
本發(fā)明及生產(chǎn)方法的優(yōu)點(diǎn)在于 1、原料來(lái)源廣泛，可因地制宜就地取材。
2、縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能，一個(gè)年產(chǎn)1000噸的廠采用本發(fā)明可節(jié)省投資100萬(wàn)元左右，生產(chǎn)成本可降低600元/噸左右。
3、產(chǎn)品功能齊全(1)、能使乳化液破乳;(2)、能壓縮膠體顆粒雙電層，降低

電位，破壞水化膜;(3)、能吸附架橋，使絮凝體大而密實(shí);(4)、反應(yīng)速度快速，凝聚效能不受原水PH值和低水溫的影響等。
4、產(chǎn)品安全可靠，對(duì)人畜無(wú)毒無(wú)害，可用于生活飲用水的處理。
5、產(chǎn)品反應(yīng)快，用量少，用于凝聚破乳的投加量比現(xiàn)用聚合鋁減少了3～4倍。
表1高效絮凝破乳劑質(zhì)量指標(biāo) 產(chǎn)品新產(chǎn)品PAC日本產(chǎn)品 外觀淺棕色液體灰黑粘稠濁液無(wú)色或淡黃液體 Al O(重量%)4～510.5～13.110-11 比重1.111.18～1.2071.19 PH>3.7～2.83.5～5.0 聚合度(%)80～8550～8045～60 重金屬Pb含量<10/<10 (PPm) SO(%)適量/<3.5 Fe O適量// 穩(wěn)定性一年以上不定90天以上 表2高效絮凝破乳劑與PAC室內(nèi)絮凝效果對(duì)比 藥劑投加量(PPm、Al O)水樣濁度 -060° PAC116° 破乳絮凝劑14° 從表1和表2結(jié)果看到，高效絮凝破乳劑新產(chǎn)品含Al2O3比PAC低，但絮凝效果卻高3倍。這樣，高效絮凝劑不但耗料少，更重要的是投入的藥劑所帶入的雜質(zhì)和處理后留下的殘鋁大大減少，這對(duì)飲用水的水質(zhì)提高，保證人體健康是十分重要的。
表3高效絮凝破乳劑與PAC室內(nèi)處理黑色金屬加工使用乳化液效果對(duì)比 藥劑投加量油(mg/l)去除率浮渣量水處理量 (mg/l)原水處理后%ml(t/h) PAC4008530.06540100 破乳劑20080.431.3795.515500 表4高效絮凝破乳劑與PAC室內(nèi)處理有色金屬 加工使用乳化液效果對(duì)比 藥劑投加量COD(mg/l)去除率透光率 原水處理后%% PAC6008300465043.952.0 破乳劑250830092088.9264 表3與表4表明，高效絮凝破乳劑投放量?jī)H為PAC的1/2，折合Al2O3用量約為1/4，不但節(jié)省鋁原料，水處理量還提高3倍，平均除油率高于93%，平均COD去除率高于85%，效果提高3倍。
本發(fā)明具體實(shí)施例 可以用高嶺土、鋁礦石、焦寶石、鋁釩土、輕燒粉、煤矸石等為原料，制得Alcl3溶液，在液體Alcl3的基礎(chǔ)上采用直接投加復(fù)合聚合劑的方法使其聚合，控制溫度在≥80℃左右，該聚合反應(yīng)可在耐酸反應(yīng)釜中進(jìn)行。
其復(fù)合聚合劑可為高鋁酸鈣粉(即高鋁水泥)，并添加硫酸鋁用以增聚和吸潮。
1、在耐酸反應(yīng)釜中置入20Be°Alcl3溶液。
2、在Alcl3溶液中加入一定量的固體硫酸鋁，其加入量可為溶液的2～10%(重量比)，并加水用以控制此時(shí)d＝18Be°，攪拌均勻。
3、向反應(yīng)釜中加入一定量的耐火高鋁水泥，其加入量可為Alcl3溶液的4～20%(重量比)，其高鋁水泥可分為三次加入即第一次加入1/2左右的量，快速攪拌，以≥80℃溫度加熱，使反應(yīng)保持速度，反應(yīng)時(shí)，不能停止攪拌，并補(bǔ)充水，以為反應(yīng)保持原體積。
反應(yīng)1小時(shí)后，每隔1小時(shí)，先后投加耐火高鋁水泥1/4，共三個(gè)小時(shí)加完。
4、保持反應(yīng)6小時(shí)(加前反應(yīng)過(guò)程)，用精密試紙測(cè)量PH＝3.8為反應(yīng)終點(diǎn)(若PH值未達(dá)規(guī)定值，可延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間)，即放入貯液池中24小時(shí)左右以為水不溶物沉淀(也可加少量水以為能快速放出)。
5、除去殘?jiān)占蠈右后w，將液體置于通有蒸汽的轉(zhuǎn)筒上烘干包裝即成。
權(quán)利要求
1、一種高效絮凝破乳劑及其制造方法，其可以高嶺土、焦寶石、鋁礦石、鋁釩土、輕燒粉、煤矸石、鋁氧粉等為原料，制得AlCl3溶液，本發(fā)明的特征是在AlCl3溶液中直接投加復(fù)合聚合劑使其充分聚合，其復(fù)合聚合劑中至少有高鋁酸鈣粉即高鋁水泥，聚合時(shí)的加熱溫度控制在≥80℃。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效絮凝破乳劑及其制造方法，其特征在于復(fù)合聚合劑中可以有硫酸鋁，以為起增聚和吸潮作用。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效絮凝破乳劑及其制造方法，其特征在于作為復(fù)合聚合劑主要組分的高鋁酸鈣粉即高鋁水泥的投入量為Alcl3溶液的4～20%(重量比)。
4、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高效絮凝破乳劑及其制造方法，其特征在于硫酸鋁的投入量為Alcl3溶液的2～10%(重量比)。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效絮凝破乳劑及其制造方法，其特征在于作為增聚和吸潮作用的也可以是硫酸。
全文摘要
本發(fā)明屬于水處理技術(shù)，涉及一種處理生活飲用水、乳化液等各種工業(yè)廢水的高效絮凝破乳劑及其制造方法，其是以高嶺土等為原料制得AlCl3溶液后，直接投加復(fù)合聚合劑使其充分聚合，復(fù)合聚合劑中至少應(yīng)有高鋁酸鈣粉即高鋁水泥，還添加用以起增聚和防潮作用的硫酸鋁或硫酸。采用本發(fā)明制得的絮凝破乳劑聚合度高，乙電荷達(dá)到最大值，并具有多核多功能的作用，使凝聚效能大大提高；采用本方法可降低設(shè)備及生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期并提高生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)C02F1/52GK1089239SQ92115310
公開(kāi)日1994年7月13日 申請(qǐng)日期1992年12月31日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月31日
發(fā)明者簡(jiǎn)景華 申請(qǐng)人:機(jī)械電子工業(yè)部機(jī)械第十設(shè)計(jì)研究院