專利名稱：一種利用鋁合金污泥制備多元共聚雙酸凈水劑的方法
技術領域：
一種利用鋁合金污泥制備多元共聚雙酸凈水劑的方法，通過利用其中的有用金屬，去除其中有害的重金屬來生產多元共聚雙酸凈水劑PAMZ，用于處理廢水效果極佳，屬于環保技術領域。
背景技術：
由于在鋁合金加工生產中會產生大量 的污泥，污泥中含有可以利用的成分(鋁、 鋅、鎂)和有害的成分(重金屬和其他雜質)，能否將其溶解并將有用的成分加以充分利用，并調整各種金屬的含量，把有害的成分進行分離，使之制成的產品具有合格的、穩定的質量，成為了鋁合金污泥處理及再利用的關鍵。在已有的處理該類污泥的技術中目前還沒有發現可實現此目的的技術。通過GB5085. 3-2007《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》的檢驗，若這種鋁合金的污泥中的重金屬含量超出最低限值，會列入《國家危險廢物名錄》屬于危險廢物，應按照危險廢物處置要求進行合法處置，不能進行簡單的傾倒或填埋，若重金屬含量低于最低限值，可以直接利用，不用再生產過程中去除重金屬。本發明就是提供了合法處置此危險廢物的技術，有效地解決了處理這種污泥的難題，并且創造了可觀的經濟效益， 消除了重金屬污泥對環境的污染風險。鋁合金本身含有鋁、鋅、鎂、銅等金屬，通過表面堿洗和酸洗工藝，以及生產鋁合金過程中要對鋁合金使用含有鉻和鎳的藥品進行表面氧化處理，從而會產生大量廢水，廢水中含有大量的鋁離子和少量的鋅、鎂離子以及重金屬離子鎳、鉻、銅等。這些廢水通過堿中和調節及混凝沉淀法進行處理，在處理過程中各種金屬離子大多會以金屬氫氧化物的形式沉淀，并通過壓濾機脫水后產生含有多種金屬離子的污泥，此污泥就是我們需要處理的污泥。通過分析可知，污泥的主要成分是含有大量Y-A100H的具有無定形結構的固體多孔物質，少量的氫氧化鋅、氫氧化鎂、氫氧化鎳、氫氧化鉻、氫氧化銅等氫氧化物以及80%左右的水。其中含有Y-A100H的無定形結構的固體多孔物質、氫氧化鋅、氫氧化鎂是本發明中可以利用的物質，而氫氧化鎳、氫氧化鉻、氫氧化銅等重金屬化合物是對環境和人體有害的，我們應該從產品中加以去除。
發明內容
本發明的目的就是利用鋁合金表面處理污泥最終生成多元共聚雙酸凈水劑的方法，以及在生產過程中得到的中間體母液A、母液B、母液C、多離子單酸體系M以及多元雙酸體系N，它們都能作為凈水劑產品處理各種不同類型的廢水。本發明的技術方案一種利用鋁合金污泥制備多元共聚雙酸凈水劑的方法，制備步驟如下其配方比例按按重量份數計(1)母液A的制備在反應釜a中加入質量濃度為50% -96%的硫酸20-30份，力口入含有多種金屬的鋁合金污泥70-80份攪拌反應1. 5-2h，使污泥完全溶解，生成母液A，集中儲存在儲槽A內；
(2)母液B的制備在反應釜b中加入質量濃度為10% -30%的鹽酸50-60份，力口入含有多種金屬的鋁合金污泥40-50份攪拌反應1. 5-2h，使污泥完全溶解，生成母液B，集中儲存在儲槽B內；(3)母液C的制備在反應釜c中加入質量濃度10%的含鐵廢酸30-40份，加入含有多種金屬的鋁合金污泥60-70份攪拌反應1. 5-2h，使污泥完全溶解，生成母液C，集中儲存在儲槽C內；(4)堿化劑K的制備在反應釜d中加入含有多種金屬的鋁合金污泥80-90份，力口入氫氧化鈉10-20份，攪拌反應1. 5-2h，直至污泥完全溶解后集中儲存在儲槽D內；(5)多離子單酸體系M的制備在反應釜e中加入母液B 80_90份后加熱至 85-90°C，加入活性氧化鋁或鋁酸鈣粉10-20份，攪拌的同時控制活性氫氧化鋁或鋁酸鈣粉的加入量使PH值達到3-3. 5，加熱至100-105°C，攪拌反應2_3h后，得到多離子單酸體系M， 集中儲存在反應釜e中；(6)多元雙酸體系N的制備取反應釜e中的多離子單酸體系M 39_48份，儲槽A 中的母液A 30-40份和儲槽C中的母液C 20-30份，可溶性硫化物1_2份，均加入反應釜e 中攪拌反應30-50min，集中儲存在儲槽E內；通過板框壓濾機進行壓濾，濾液為多元雙酸體系N，集中儲存在儲槽N內，重金屬的硫化物及其他不溶物存在于濾餅中，濾餅委托有危險廢物處理資質的單位進行安全處置；(7)多元共聚雙酸凈水劑PAMZ的制備在反應釜f中加入儲槽N中的多元雙酸體系N 90-95份，加入ZnCl2調節多元雙酸體系N中的Zn2+的質量濃度至1 %，加入MgCl2調節多元雙酸體系N中的Mg2+的質量濃度至0. 5% ；緩緩加入堿化劑K 5-10份同時快速攪拌 1-1. 5h后，調節pH 3-3. 5，得到產品多元共聚雙酸凈水劑PAMZ并儲存于儲槽P中。所述含有多種金屬的鋁合金污泥是鋁合金表面處理廢水經污水處理后壓濾得到的；所述污泥中含有大量一水軟鋁石(Y-A100H)、固體多孔物質、氫氧化鋅、氫氧化鎂，以及重金屬化合物氫氧化鎳、氫氧化鉻和氫氧化銅等。固體多孔物質中大部分是晶體，小部分呈無定形結構。由于污泥中含有重金屬，屬于危險廢物，已列入了《國家危險廢物名錄》，要處理這種含有多種金屬的鋁合金污泥，必須申領各省環保廳頒發的“危險廢物經營許可證” 后嚴格按要求方可處置。所述母液A為污泥和硫酸反應生成的金屬離子Al3+、Zn2+、Mg2+、Ni2+、Cr3+、Cr6+、Cu2+ 以及SO42+的混合液；母液A作為污水處理凈水劑產品直接用于污水處理。所述母液B為污泥和鹽酸反應生成的金屬離子Al3+、Zn2+、Mg2+、Ni2+、Cr3+、Cr6+、Cu2+ 以及Cl—的混合液；母液B中加入活性氧化鋁或鋁酸鈣粉生成多離子單酸體系M ；母液B、多離子單酸體系M作為污水處理凈水劑產品直接用于不同種類的廢水處理。所述母液C為污泥和含鐵廢酸反應生成的金屬離子Al3+、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Mg2+、Ni2+、 Cr3\Cr6\Cu2+以及S042—和Cl—的混合液；母液C作為污水處理凈水劑產品直接用于污水處理。將母液A加入到多離子單酸體系M中，其目的是在M中引入硫酸根，形成雙酸體系；將母液C加入到多離子單酸體系M中，其目的是引入鐵離子；加入可溶性硫化物后壓濾，其目的是使M中重金屬離子與可溶性硫化物反應形成難溶的重金屬硫化物，加入可溶性硫化物可以是以下物質的一種或多種，無機硫化物硫化鈉、多硫化鈉、硫化鉀、硫化銨；有機硫化物乙二胺四乙酸二鈉、乙二胺四乙酸、二甲基二硫代氨基甲酸鈉、二甲氨基二硫代甲酸鈉、二乙基二硫代氨基甲酸鈉、N，N-雙(二硫代羧基)二乙烯三胺乙基聚合物、DTCR 重金屬捕集劑。其目的是將溶液中的重金屬離子與其反應生成難溶的重金屬硫化物，并通過分離將其去除，也可以通過離子交換法、電滲析或反滲透法將重金屬離子分離，但加入可溶性硫化物去除重金屬的方法更為簡單有效。在儲槽N中加入ZnCl2、MgCl2其目的是調節Zn2+、Mg2+濃度是最終產品多元共聚雙酸凈水劑PAMZ中Zn2+、Mg2+含量保持恒定。在N中加入堿化劑K，其目的是增加體系的pH值、提高堿化度，使體系聚合最終得到產品多元共聚雙酸凈水劑PAMZ。所述含有多種金屬的鋁合金污泥生產 之前必須按GB 5085. 3-2007《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》進行的檢驗，若這種鋁合金的污泥中的重金屬含量超出最低限值的話， 應加入硫化物，若不添加硫化物，生成的母液A、母液B、母液C、多離子單酸體系M會含有少量的重金屬，可作為凈水劑直接用于污水處理，且有可能會增加污水中的重金屬含量的風險，但絕不允許直接用于生活飲用水的處理。若重金屬含量未超出最低限值的話，則無需加入硫化物。加入硫化物可以是以下物質的一種或多種，無機硫化物硫化鈉、多硫化鈉、硫化鉀、硫化銨；有機硫化物乙二胺四乙酸二鈉、乙二胺四乙酸、二甲基二硫代氨基甲酸鈉、二甲氨基二硫代甲酸鈉、二硫代氨基甲酸鈉、雙(二硫代羧基)二乙烯三胺乙基聚合物、DTCR。所述母液A、母液B、母液C、多離子單酸體系M和多元雙酸體系N均可作為污水處理凈水劑產品用于污水處理，處理效果各不相同，具體種類選用應做小試后才可確定 ’母液 A、母液B、母液C、多離子單酸體系M中含有重金屬，若要作為凈水劑直接用于污水處理有可能會增加污水中的重金屬含量，導致排放水重金屬含量超標，若要使用應先做試驗，確保排放水中重金屬排放含量達標，但絕不允許直接用于生活飲用水的處理。由于多元共聚雙酸凈水劑PAMZ中存在的鋁、鐵、鎂、鋅離子在廢水中進行水解形成負電荷，從而會吸附大量帶正電荷的污染物，且鐵、鎂和鋅離子的存在可以協同鋁離子產生協同效應，吸附更多的污染物產生更大的絮凝體，從而更容易進行分離。這樣可以相對地減少凈水劑的用量，加快廢水的分離速度，增加廢水的COD去除率，提高廢水的脫色率，提高廢水的處理量。對于COD、色度相對較高的印染廢水通過多元共聚雙酸凈水劑PAMZ處理后COD、色度的去除率比其他普通的凈水劑有明顯的提高。對污泥進行的硫酸化、鹽酸化以及用堿化劑K堿化，其目的就是在最終產品多元共聚雙酸凈水劑PAMZ中引入不同的酸根，并進行堿化聚合。由于廢水中的成分非常復雜， 單一成分的凈水劑往往不能進行針對性地處理，引入多種酸根離子可以破壞廢水中的多種不同的穩定基團，使廢水更容易被處理，提高廢水的去除率。如含油廢水中由于乳化劑的作用，普通凈水劑不容易將廢水進行油水分離，引入多種酸根后，破壞了含油廢水的穩定基團，打破了油水平衡使油和水更容易被分離。本發明的有益效果通過大量的試驗以及現場使用后總結本產品多元共聚雙酸凈水劑PAMZ與其他普通的凈水劑相比存在以下優點①用量少，節約單位廢水量的用藥成本；②適應性廣，適用于各種廢水，對同種廢水能有效降低各階段的負荷沖擊，避免處理過程中頻繁調整藥劑添加量；
③礬花大，形成的絮凝體容易沉 降；④COD、色度的去除率相對較高；⑤破乳性能效果明顯，處理印染廢水、含油廢水、洗毛廢水是最佳選擇。
圖1制備多元共聚雙酸凈水劑PAMZ的工藝流程
具體實施例方式實施例1 一種利用鋁合金污泥制備多元共聚雙酸凈水劑的方法，步驟如下其配方比例按按重量份數計(1)母液A的制備在反應釜a中加入質量濃度為96%的硫酸20份，加入污泥80 份攪拌反應2h，使污泥完全溶解，生成母液A，集中儲存在儲槽A內。(2)母液B的制備在反應釜b中加入質量濃度為30%的鹽酸50份后加入污泥70 份攪拌反應2h，使污泥完全溶解，生成母液B，集中儲存在儲槽B內。(3)母液C的制備在反應釜c中加入質量濃度10%的含鐵廢酸30份后加入污泥 60份攪拌反應2h，使污泥完全溶解，生成母液C，集中儲存在儲槽C內。(4)堿化劑K的制備在反應釜d中將氫氧化鈉(片堿)10份與污泥90份反應， 完全溶解后生成堿化劑K，并存放在儲槽D內。(5)多離子單酸體系M的制備在反應釜e中加入母液B 90份后加熱至85°C，加入活性氧化鋁或鋁酸鈣粉10份攪拌加熱至105°C反應2h，pH值達到3后，得到多離子單酸體系M。(6)多元雙酸體系N的制備取多離子單酸體系M 48份，儲槽A中的母液A 30份， 儲槽C中的母液C 20份加入反應釜e中攪拌后，再加入硫化鈉1份攪拌30min，集中儲存在儲槽E內，并通過板框壓濾機進行壓濾，濾液就是多元雙酸體系N，集中儲存在儲槽N內。 由于重金屬離子與可溶性硫化物反應后生成硫化物不溶于水，通過壓濾機壓濾后重金屬的硫化物及其他不溶物存在于濾餅中，因此濾液中只有Al、Zn、Mg、Fe、等金屬離子和Cl—和 SO/—酸根離子，形成了多元雙酸體系N。(7)多元共聚雙酸凈水劑PAMZ的制備在反應釜f中加入儲槽N中的多元雙酸體系N 95份，加入ZnCl2、MgCl2攪拌，使N中的Zn2+、Mg2+的含量分別達到1%,0.5%ο緩緩加入堿化劑K 5份并快速攪拌Ih后，使體系PH達到3. 5后聚合得到產品多元共聚多雙酸凈水劑PAMZ并儲存于儲槽P中。實施例2 —種利用鋁合金污泥制備多元共聚雙酸凈水劑的方法，步驟如下其配方比例按按重量份數計(1)母液A的制備在反應釜a中加入含量為70%的硫酸25份后加入污泥75份攪拌反應1. 5h，使污泥完全溶解，生成母液A，集中儲存在儲槽A內。(2)母液B的制備在反應釜b中加入含量為20%的鹽酸55份后加入污泥45份攪拌反應1. 5h，使污泥完全溶解，生成母液B，集中儲存在儲槽B內。(3)母液C的制備在反應釜c中加入質量濃度10%的含鐵廢酸35份后加入污泥 65份攪拌反應1. 5h，使污泥完全溶解，生成母液C，集中儲存在儲槽C內。
(4)堿化劑K的制備在反應釜d中將氫氧化鈉(片堿)15份與污泥85份反應， 完全溶解后生成堿化劑K，并存放在儲槽D內。 (5)多離子單酸體系M的制備在反應釜e中加入母液B 85份后加熱至90°C后加入活性氧化鋁或鋁酸鈣粉15份攪拌至10(TC反應2h，pH值達到3. 5后，得到多離子單酸體系M。(6)多元雙酸體系N的制備取多離子單酸體系M 45份，儲槽A中的母液A 35份， 儲槽C中的母液C 18份加入反應釜e中攪拌，再加入硫化鉀0. 5份攪拌50min，集中儲存在儲槽E內，并通過板框壓濾機進行壓濾，濾液就是多元雙酸體系N，集中儲存在儲槽N內，重金屬的硫化物及其他不溶物存在于濾餅中，濾餅委托有危險廢物處理資質的單位進行安全處置。(7)多元共聚雙酸凈水劑PAMZ的制備在反應釜f中加入儲槽N中的多元雙酸體系N 90份，加入ZnCl2^MgCl2攪拌，使N中的Zn2+、Mg2+的含量分別達到1%>0.5%,緩緩加入堿化劑K 10份并快速攪拌1. 5h后，使體系PH達到3后聚合得到產品多元共聚多雙酸凈水劑PAMZ并儲存于儲槽P中。實施例3 —種利用鋁合金污泥制備多元共聚雙酸凈水劑的方法，步驟如下其配方比例按按重量份數計(1)母液A的制備在反應釜a中加入含量為50%的硫酸30份后加入污泥80份攪拌反應2h，使污泥完全溶解，生成母液A，集中儲存在儲槽A內。(2)母液B的制備在反應釜b中加入含量為10%的鹽酸60份后加入污泥50份攪拌反應2h，使污泥完全溶解，生成母液B，集中儲存在儲槽B內。(3)母液C的制備在反應釜c中加入質量濃度10%的含鐵廢酸40份后加入污泥 70份攪拌反應2h，使污泥完全溶解，生成母液C，集中儲存在儲槽C內。(4)堿化劑K的制備在反應釜d中將氫氧化鈉(片堿)20份與污泥80份反應， 完全溶解后生成堿化劑K，并存放在儲槽D內。(5)多離子單酸體系M的制備在反應釜e中加入母液B 80份后加熱至90°C后加入活性氧化鋁或鋁酸鈣粉20份攪拌至105°C反應2h，pH值達到3后，得到多離子單酸體系 M0(6)多元雙酸體系N的制備取多離子單酸體系M 40份，儲槽A中的母液A 29份， 儲槽C中的母液C 28份加入反應釜e中攪拌后，再加入可溶性硫化物3份攪拌30min，集中儲存在儲槽E內，并通過板框壓濾機進行壓濾，濾液就是多元雙酸體系N，集中儲存在儲槽 N內，重金屬的硫化物及其他不溶物存在于濾餅中，濾餅委托有危險廢物處理資質的單位進行安全處置。(7)多元共聚雙酸凈水劑PAMZ的制備在反應釜f中加入儲槽N中的多元雙酸體系N 93份，加入ZnCl2^MgCl2攪拌，使N中的Zn2+、Mg2+的含量分別達到1%>0.5%,緩緩加入堿化劑K 7份并快速攪拌Ih后，使體系PH達到3. 5后聚合得到產品多元共聚多雙酸凈水劑PAMZ并儲存于儲槽P中。應用實施例1多元共聚雙酸凈水劑PAMZ與凈水劑聚合氯化鋁PAC、凈水劑聚合硫酸鐵PFS、凈水劑聚合氯化鋁鐵PFAC比較，處理印染廢水500mL水樣1和500mL水樣2，添加量均為0. 2 %，處理前后脫色率和COD去除率如表1和表2所示。表1印染廢水脫色率
權利要求
1.一種利用鋁合金污泥制備多元共聚雙酸凈水劑的方法，其特征是制備步驟如下 其配方比例按重量份數計(1)母液A的制備在反應釜a中加入質量濃度為50%-96%的硫酸20-30份，加入含有多種金屬的鋁合金污泥70-80份攪拌反應1. 5-2h，使多種金屬的鋁合金污泥完全溶解， 生成母液A，集中儲存在儲槽A內；(2)母液B的制備在反應釜b中加入質量濃度為10%-30%的鹽酸50-60份，加入含有多種金屬的鋁合金污泥40-50份攪拌反應1.5-2h，使多種金屬的鋁合金污泥完全溶解， 生成母液B，集中儲存在儲槽B內；(3)母液C的制備在反應釜c中加入質量濃度含酸量為10%的含鐵廢酸30-40份，加入含有多種金屬的鋁合金污泥60-70份攪拌反應1. 5-2h，使多種金屬的鋁合金污泥完全溶解，生成母液C，集中儲存在儲槽C內；(4)堿化劑K的制備在反應釜d中加入含有多種金屬的鋁合金污泥80-90份，加入氫氧化鈉10-20份，攪拌反應1. 5-2h，直至多種金屬的鋁合金污泥完全溶解后集中儲存在儲槽D內；(5)多離子單酸體系M的制備在反應釜e中加入母液B80-90份后加熱至85_90°C， 加入活性氧化鋁或鋁酸鈣粉10-20份，攪拌的同時使pH值達到3-3. 5，加熱至100_105°C， 攪拌反應2-3h后，得到多離子單酸體系M，集中儲存在反應釜e中；(6)多元雙酸體系N的制備取反應釜e中的多離子單酸體系M39-48份，儲槽A中的母液A 30-40份和儲槽C中的母液C 20-30份，可溶性硫化物1_2份，均加入反應釜e中攪拌反應30-50min，集中儲存在儲槽E內；通過板框壓濾機進行壓濾，濾液為多元雙酸體系N， 集中儲存在儲槽N內，重金屬的硫化物及其他不溶物存在于濾餅中；(7)多元共聚雙酸凈水劑PAMZ的制備在反應釜f中加入儲槽N中的多元雙酸體系 N 90-95份，加入氯化鋅調節多元雙酸體系N中的Zn2+的質量濃度至1%，加入氯化鎂調節多元雙酸體系N中的Mg2+的質量濃度至0. 5% ；緩緩加入堿化劑K 5-10份同時快速攪拌 1-1. 5h后，調節pH值3-3. 5，得到產品多元共聚雙酸凈水劑PAMZ。
2.根據權利要求1所述一種利用鋁合金污泥制備多元共聚雙酸凈水劑的方法，其特征是所述可溶性硫化物為無機硫化物或有機硫化物中的一種或多種；無機硫化物硫化鈉、 多硫化鈉、硫化鉀或硫化銨；有機硫化物乙二胺四乙酸二鈉、乙二胺四乙酸、二甲基二硫代氨基甲酸鈉、N，N-二甲氨基二硫代甲酸鈉、二乙基二硫代氨基甲酸鈉、N，N-雙(二硫代羧基)二乙烯三胺乙基聚合物或DTCR重金屬捕集劑。
3.根據權利要求1所述一種利用鋁合金污泥制備多元共聚雙酸凈水劑的方法，其特征是所述含有多種金屬的鋁合金污泥中含有一水軟鋁石Y-A100H、氫氧化鋅、氫氧化鎂，以及重金屬化合物氫氧化鎳、氫氧化鉻和氫氧化銅。
4.根據權利要求1所述一種利用鋁合金污泥制備多元共聚雙酸凈水劑的方法，其特征是所述母液A為污泥和硫酸反應生成的金屬離子Al3+、Zn2+、Mg2+、Ni2+、Cr3+、Cr6+、Cu2+以及 SO42+的混合液。
5.根據權利要求1所述一種利用鋁合金污泥制備多元共聚雙酸凈水劑的方法，其特征是所述母液B為污泥和鹽酸反應生成的金屬離子Al3+、Zn2+、Mg2+、Ni2+、Cr3+、Cr6+、Cu2+以及 CF的混合液。
6.根據權利要求1所述一種利用鋁合金污泥制備多元共聚雙酸凈水劑的方法，其特征是所述母液C為污泥和含鐵廢酸反應生成的金屬離子Al3+、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Mg2+、Ni2+、Cr3+、 Cr6+、Cu2+以及S042_和Cl_的混合液。
全文摘要
本發明涉及一種利用鋁合金污泥制備多元共聚雙酸凈水劑的方法，特征是生產步驟如下通過處理污泥制備母液A、母液B、母液C、堿化劑K、多離子單酸體系M和多元雙酸體系N；在反應釜f中加入多元雙酸體系N、氯化鋅、氯化鎂、堿化劑K，快速攪拌調節pH值得到產品多元共聚雙酸凈水劑PAMZ。經共聚得到多元共聚雙酸凈水劑PAMZ，處理過程中的中間產品和最終產品均可作為污水處理凈水劑產品用于污水處理。本發明有效地解決了處理鋁合金污泥的難題，并且創造了可觀的經濟效益，消除了重金屬污泥對環境的污染風險。
文檔編號C02F1/00GK102260029SQ20111013582
公開日2011年11月30日 申請日期2011年5月25日 優先權日2011年5月25日
發明者童益 申請人:童益