專利名稱：聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑及其制備方法
技術領域：
本發明涉及水處理用絮凝劑及其制備方法。
背景技術：
絮凝是一種重要的水質凈化方法，在飲用水處理和污水處理中應用廣泛。在飲用水處理中，絮凝沉淀是去除原水中懸浮物和膠體的有效手段；在污水處理中，可以作為生化處理前的預處理，也可以與生化處理同步強化進行，可以高效去除懸浮物，提高污水的可生化性。目前生產上常用的聚硅酸金屬鹽復合混凝劑在使用時需要外加大量的堿化劑，例如 NaOH等，來增強混凝劑的堿化度和聚合程度，使水處理的成本增高。
發明內容
本發明是要解決現有的聚硅酸金屬鹽復合混凝劑需要外加的堿化劑來增強混凝劑的堿化度和聚合程度，使水處理的成本增高的技術問題，而提供聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑及其制備方法。本發明的聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑按重量份數比由35 45份的硅酸鹽、25 40 份的鋁鹽、25 40份的鐵鹽、0. 1 30份的輔劑A和0. 1 30份的輔劑B制成，其中硅酸鹽為硅酸鈉或硅酸鉀，鋁鹽為硫酸鋁或氯化鋁，鐵鹽為硫酸鐵或氯化鐵，輔劑A為磷酸鹽、 氧化鈣、聚丙烯酰胺和殼聚糖中的一種或其中幾種的組合，輔劑B為氫氧化鈉、氫氧化鉀、 碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉或碳酸氫鉀。本發明的聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑的制備方法按以下步驟進行一、按重量份數比稱取35 45份的硅酸鹽、25 40份的鋁鹽、25 40份的鐵鹽、0. 1 30份的輔劑A和 0. 1 30份的輔劑B ；二、將步驟一稱取的硅酸鹽配制成濃度為0. lmol/L 0. 2mol/L的水溶液，然后調節溶液的pH為2 4，攪拌20min 40min，然后靜置IOmin 20min，得到聚硅酸溶液；三、將步驟一稱取的鋁鹽、鐵鹽、輔劑A和輔劑B加入到步驟二得到的聚硅酸溶液中并混合均勻，得到聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑；其中步驟一中的硅酸鹽為硅酸鈉或硅酸鉀， 鋁鹽為硫酸鋁或氯化鋁；鐵鹽為硫酸鐵或氯化鐵；輔劑A為磷酸鹽、氧化鈣、PAM和殼聚糖中的一種或其中幾種的組合；輔劑B為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉或碳酸氫鉀。本發明的聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑為透明、均一的液體，pH為0.4 1.5。本發明的聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑中的鋁鹽、高鐵鹽以及聚硅酸鹽聚合而成的無機或無機-有機高分子物質，因而充分發揮了該復合絮凝劑各組分的良好的電性-中和、吸附架橋以及網捕卷掃作用。鋁鹽、鐵鹽的復合能充分發揮鋁、鐵絮凝劑的優點，鋁鹽絮凝劑絮體大，脫色性能好、鐵鹽絮凝劑絮體密實、沉降速度快等特點。復合絮凝劑在在水中的水解物具有為三價陽離子，具有較高正電荷的羥基多核絡合物，對帶負電荷的膠體顆粒以及磷酸根產生電性-中和作用以及締合吸附作用，形成水溶性低的離子締合物。輔劑B的引入，促使復合絮凝劑在水解過程中形成大量氫氧化物絮體沉淀其內部有很大的比表面積，具有很強的吸附能力，可以吸附一部分膠體和顆粒物，同時絮體沉淀時也可以網捕卷掃雜質顆粒物，從而達到除污效果。聚硅酸鹽和金屬鹽的聚合，增長了絮凝劑的分子鏈、增大了其分子量，大大提高了絮凝劑粘結聚集、吸附架橋效能。本絮凝劑可用于飲用水除濁、生活污水除懸浮物和COD、工業廢水除濁除色等，并對廢水中的磷有很好的去除的效果，對水溫和PH值適應能力強。利用該復合絮凝劑處理溫度為 15°C 的生活污水(SS 100 200mg/L ；COD, 350 500mg/L ；PO43T3, 3 5mg/L ；NH4+_N， 30 50mg/L ；)時，其對懸浮物、COD和Ρ0/—-Ρ均有很好的去除效果，去除率分別可達99%、 75%和99% ；而且投加量低，在投加量為80mg/L時，即可達到最佳效果。在常溫條件下，絮凝劑最佳投加量相應減小到60mg/L。本發明的聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑具有投量少、去除效果更好、溫度、PH值以及水質適用范圍廣等優點，且不需要另加其他試劑，成本低，可廣泛用于水處理領域。
具體實施例方式具體實施方式
一本實施方式的聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑按重量份數比由35 45份的硅酸鹽、25 40份的鋁鹽、25 40份的鐵鹽、0. 1 30份的輔劑A和0. 1 30份的輔劑B制成，其中硅酸鹽為硅酸鈉或硅酸鉀，鋁鹽為硫酸鋁或氯化鋁，鐵鹽為硫酸鐵或氯化鐵，輔劑A為磷酸鹽、氧化鈣、聚丙烯酰胺和殼聚糖中的一種或其中幾種的組合，輔劑B為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉或碳酸氫鉀。本實施方式中當輔劑A為組合物時，各輔劑以任意比組合。本實施方式中當輔劑B為組合物時，各輔劑以任意比組合。本實施方式的絮凝劑可用于飲用水除濁、生活污水除懸浮物和COD、工業廢水除濁除色等，并對廢水中的磷有很好的去除的效果，對水溫和PH值適應能力強。利用該復合絮凝劑處理溫度為15°C的生活污水(SS 100 200mg/L ；COD, 350 500mg/L ；Ρ043Τ，3 5mg/L ；NH4+-N, 30 50mg/L ；)時，其對懸浮物、COD和Ρ0/—-Ρ均有很好的去除效果，去除率分別可達99%、75%和99%;而且投加量低，在投加量為80mg/L時，即可達到最佳效果。在常溫條件下，絮凝劑最佳投加量相應減小到60mg/L。本實施方式的聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑具有投量少、去除效果更好、溫度、PH值以及水質適用范圍廣等優點，且不需要另加其他試劑，成本低，可廣泛用于水處理領域。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑按重量份數比由37 42份的硅酸鹽、觀 38份的鋁鹽、觀 38份的鐵鹽、0. 5 28 份的輔劑A和0. 5 觀份的輔劑B制成。其他與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一不同的是聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑按重量份數比由40份的硅酸鹽、30份的鋁鹽、30份的鐵鹽、10份的輔劑A和10份的輔劑B制成。其他與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑按重量份數比由40份的硅酸鹽、35份的鋁鹽、32份的鐵鹽、15份的輔劑A和 18份的輔劑B制成。其他與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
五本實施方式的聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑的制備方法按以下步驟進行一、按重量份數比稱取35 45份的硅酸鹽、25 40份的鋁鹽、25 40份的鐵鹽、0. 1 30份的輔劑A和0. 1 30份的輔劑B ；二、將步驟一稱取的硅酸鹽配制成濃度為 0. lmol/L 0. 2mol/L的水溶液，然后調節溶液的pH為2 4，攪拌20min 40min，然后靜置IOmin 20min，得到聚硅酸溶液；三、將步驟一稱取的鋁鹽、鐵鹽、輔劑A和輔劑B加入到步驟二得到的聚硅酸溶液中并混合均勻，得到聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑；其中步驟一中的硅酸鹽為硅酸鈉或硅酸鉀，鋁鹽為硫酸鋁或氯化鋁；鐵鹽為硫酸鐵或氯化鐵；輔劑A為磷酸鹽、氧化鈣、PAM和殼聚糖中的一種或其中幾種的組合；輔劑B為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉或碳酸氫鉀。本實施方式制備的絮凝劑可用于飲用水除濁、生活污水除懸浮物和COD、工業廢水除濁除色等，并對廢水中的磷有很好的去除的效果，對水溫和PH值適應能力強。利用該復合絮凝劑處理溫度為15°C的生活污水(SS 100 200mg/L ；COD, 350 500mg/L ；ΡΟ,-Ρ， 3 5mg/L ；NH4+-N, 30 50mg/L ；)時，其對懸浮物、COD和Ρ0/—-Ρ均有很好的去除效果，去除率分別可達99^^75%和99% ；而且投加量低，在投加量為80mg/L時，即可達到最佳效果。在常溫條件下，絮凝劑最佳投加量相應減小到60mg/L。本實施方式的聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑具有投量少、去除效果更好、溫度、PH值以及水質適用范圍廣等優點，且不需要另加其他試劑，成本低，可廣泛用于水處理領域。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
五不同的是步驟一中按重量份數比稱取38 42份的硅酸鹽、觀 38份的鋁鹽、28 38份的鐵鹽、0. 5 28份的輔劑A和 0.5 觀份的輔劑B。其它與具體實施方式
五相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
五不同的是步驟一中按重量份數比稱取40份的硅酸鹽、30份的鋁鹽、32份的鐵鹽、25份的輔劑A和20份的輔劑B。其它與具體實施方式
五相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
五至七之一不同的是步驟二中硅酸鹽水溶液的濃度為0. 12mol/L 0. 18mol/L。其他與具體實施方式
五至七之一相同。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
五至七之一不同的是步驟二中硅酸鹽水溶液的濃度為0. 15mol/L。其他與具體實施方式
五至七之一相同。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
五至九之一不同的是步驟二中攪拌時間為25min 35min。其他與具體實施方式
五至九之一相同。
具體實施方式
十一本實施方式與具體實施方式
五至九之一不同的是步驟二中攪拌時間為30min。其他與具體實施方式
五至九之一相同。
具體實施方式
十二 本實施方式與具體實施方式
五至十一之一不同的是步驟二中靜置時間為12min 18min。其他與具體實施方式
五至i^一之一相同。
具體實施方式
十三本實施方式與具體實施方式
五至十一之一不同的是步驟二中靜置時間為15min。其他與具體實施方式
五至十一之一相同。
具體實施方式
十四本實施方式的聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑的制備方法按以下步驟進行一、稱取4. 26g的硅酸鈉、2. 4g的硫酸鋁、2. 4g的硫酸鐵、0. 5g的殼聚糖和0. 5g的碳酸氫鈉；二、將步驟一稱取的硅酸鈉配制成濃度為0. 15mol/L的水溶液，然后調節溶液的 PH為1. 4，攪拌30min，然后靜置lOmin，得到聚硅酸溶液；三、將步驟一稱取的硫酸鋁、硫酸鐵、殼聚糖和碳酸氫鉀加入到步驟二得到的聚硅酸溶液中并混合均勻，得到聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑。
本實施方式的聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑為透明、均一的棕黃色液體，pH為1. 0。利用本實施方式制備的聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑處理溫度為15°C的生活污水，其中生活污水中 SS 為 150mg/L、COD 為 400mg/L、PO43T 為 5mg/L、NH4+-N 為 48mg/L ；按聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑的投加量為60mg/L，將本實施方式制備的聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑加入到待處理的生活污水中，以120轉/分的速度攪拌15分鐘，然后再以40轉/分的速度攪拌 15分鐘，然后靜置30min，完成對生活污水的處理。結果表明，本實施方式制備的聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑對生活污水中的懸浮物、COD和Ρ0/—-Ρ均有很好的去除效果，去除率分別可達 99%、75%和 99%。
具體實施方式
十五本實施方式的聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑的制備方法按以下步驟進行一、4. 26g的硅酸鉀、2. 4g的硫酸鋁、2. 4g的硫酸鐵、0. 5g的殼聚糖、0. 5g聚丙烯酰胺和0. 5g的碳酸氫鉀；二、將步驟一稱取的硅酸鉀配制成濃度為0. 15mol/L的水溶液，然后調節溶液的PH為1.2，攪拌30min，然后靜置15min，得到聚硅酸溶液；三、將步驟一稱取的硫酸鋁、硫酸鐵、殼聚糖和碳酸氫鉀加入到步驟二得到的聚硅酸溶液中并混合均勻，得到聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑。本實施方式的聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑為透明、均一的棕黃色液體，pH為1. 2。利用本實施方式制備的聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑處理制藥廢水，處理制藥廢水 制藥廢水中SS為1590mg/L、COD為9750mg/L ；按聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑的投加量為 60mg/L，將本實施方式制備的聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑加入到待處理的制藥廢水中，以120 轉/分的速度攪拌15分鐘，然后再以40轉/分的速度攪拌15分鐘，然后靜置30min，完成對生活污水的處理。結果表明本實施方式制備的聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑對制藥廢水中的懸浮物、COD均有很好的去除效果，處理后SS為566mg/L、C0D為6800mg/L，出水的去除率分別可達65%和30%。
權利要求
1.聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑，其特征在于聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑按重量份數比由 35 45份的硅酸鹽、25 40份的鋁鹽、25 40份的鐵鹽、0. 1 30份的輔劑A和0. 1 30份的輔劑B制成，其中硅酸鹽為硅酸鈉或硅酸鉀，鋁鹽為硫酸鋁或氯化鋁，鐵鹽為硫酸鐵或氯化鐵，輔劑A為磷酸鹽、氧化鈣、聚丙烯酰胺和殼聚糖中的一種或其中幾種的組合，輔劑B為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉或碳酸氫鉀。
2.根據權利要求1所述的聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑，其特征在于聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑按重量份數比由37 42份的硅酸鹽、觀 38份的鋁鹽、觀 38份的鐵鹽、0. 5 28 份的輔劑A和0. 5 觀份的輔劑B制成。
3.根據權利要求1所述的聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑，其特征在于聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑按重量份數比由40份的硅酸鹽、30份的鋁鹽、30份的鐵鹽、10份的輔劑A和10份的輔劑B制成。
4.如權利要求1所述的聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑的制備方法，其特征在于聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑的制備方法按以下步驟進行一、按重量份數比稱取35 45份的硅酸鹽、 25 40份的鋁鹽、25 40份的鐵鹽、0. 1 30份的輔劑A和0. 1 30份的輔劑B ；二、 將步驟一稱取的硅酸鹽配制成濃度為0. lmol/L 0. 2mol/L的水溶液，然后調節溶液的pH 為2 4，攪拌20min 40min，然后靜置IOmin 20min，得到聚硅酸溶液；三、將步驟一稱取的鋁鹽、鐵鹽、輔劑A和輔劑B加入到步驟二得到的聚硅酸溶液中并混合均勻，得到聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑；其中步驟一中的硅酸鹽為硅酸鈉或硅酸鉀，鋁鹽為硫酸鋁或氯化鋁； 鐵鹽為硫酸鐵或氯化鐵；輔劑A為磷酸鹽、氧化鈣、PAM和殼聚糖中的一種或其中幾種的組合；輔劑B為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉或碳酸氫鉀
5.根據權利要求4所述的聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑的制備方法，其特征在于步驟一中按重量份數比稱取38 42份的硅酸鹽、觀 38份的鋁鹽、觀 38份的鐵鹽、0. 5 觀份的輔劑A和0. 5 觀份的輔劑B。
6.根據權利要求4或5所述的聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑的制備方法，其特征在于步驟一中按重量份數比稱取40份的聚硅酸、30份的鋁鹽、32份的鐵鹽、25份的輔劑A和20份的輔劑B。
7.根據權利要求4或5所述的聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑的制備方法，其特征在于步驟二中硅酸鹽水溶液的濃度為0. 12mol/L 0. 18mol/L。
8.根據權利要求4或5所述的聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑的制備方法，其特征在于步驟二中攪拌時間為25min 35min。
9.根據權利要求4或5所述的聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑的制備方法，其特征在于步驟二中靜置時間為12min 18min。
全文摘要
聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑及其制備方法，它涉及水處理用絮凝劑及其制備方法。本發是解決了現有的聚硅酸金屬鹽復合混凝劑需要外加的堿化劑來增強混凝劑的堿化度和聚合程度，使水處理的成本增高的技術問題。聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑按重量份數比由硅酸鹽、鋁鹽、鐵鹽、輔劑A和輔劑B制成，輔劑A為磷酸鹽、氧化鈣、聚丙烯酰胺和殼聚糖中的一種或其中幾種的組合；輔劑B為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉或碳酸氫鉀。將硅酸鹽水溶液，調節pH后攪拌靜置，得到聚硅酸溶液，然后加入鋁鹽、鐵鹽、輔劑A和輔劑B并混合均勻，得到聚硅酸金屬鹽復合絮凝劑。本絮凝劑不需要另加其他試劑，成本低，可用于水處理領域。
文檔編號C02F1/52GK102249387SQ20111019600
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月13日 優先權日2011年7月13日
發明者張卉, 李偉光, 田文德, 郭旋 申請人:哈爾濱工業大學