專利名稱：：改性聚合氯化鐵混凝劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種以鹽酸鋼鐵酸洗廢液為原料，氯酸鈉、硅酸鈉為改性劑制備改性聚合氯化鐵混凝劑的方法。
背景技術(shù)：
：混凝劑是城市給水、城市污水和工業(yè)廢水處理工藝中最基本的處理技術(shù)之一，盡管影響混凝效果的因素很多，但混凝劑是決定性的。鹽酸鋼鐵酸洗廢液是制備混凝劑聚合氯化鐵的理想原料，然而由于鐵離子水解聚合性能不甚理想，生成的聚合氯化鐵不僅穩(wěn)定性差，而且混凝效果不甚理想，尤其是處理后的水質(zhì)由于殘余鐵的存在色度難以達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致聚合氯化鐵未能像聚合氯化鋁那樣為市場(chǎng)所接受。對(duì)聚合氯化鐵進(jìn)行適當(dāng)改性以提高其聚合與混凝性能成聚合氯化鐵研發(fā)的切入點(diǎn)，聚硅鐵混凝劑就是其中的一類。關(guān)于聚硅鐵混凝劑(或絮凝劑)研究與專利報(bào)道中較多，專利(申請(qǐng)?zhí)?00410093848.X，下同)報(bào)道采用工業(yè)酸洗廢液和氧化鐵皮為主要原料先制備聚合氯化鐵，再加入聚硅酸，在高剪切條件下進(jìn)一步發(fā)生聚合反應(yīng)，便可制備出穩(wěn)定的聚硅酸氯化鐵絮凝劑；專利(200810069642.1)提供了以鐵礦石為原料制備優(yōu)質(zhì)凈水劑聚硅酸硫酸鐵，其由硫酸鐵制備、聚硅酸制備與聚硅酸硫酸鐵制備三部分組成；專利(200910300930.8)提供了共聚硅酸鹽絮凝劑，該方法是在合成聚合氯化鋁、聚合氯化鋁鐵、聚合氯化鐵或聚合硫酸鐵等絮凝劑的中后期或與聚合氯化鋁、聚合氯化鋁鐵、聚合氯化鐵或聚合硫酸鐵等液體絮凝劑，加入高氯硅烷與上述聚合物發(fā)生共聚反應(yīng)合成共聚硅鹽絮凝劑；專利(200510010426.6)提供了一種能提高有機(jī)物去除能力的氧化型、不同硅鐵比的聚硅酸鐵混凝劑及其制備工藝，該工藝采用共聚法，原料采用工業(yè)產(chǎn)品或工業(yè)級(jí)副產(chǎn)品，如水玻璃、硫酸亞鐵、氯酸鈉、次氯酸鈉等，制備方法為將低聚合度的活化硅酸和酸性硫酸亞鐵溶液混合后，加入氧化劑、添加劑及穩(wěn)定劑后熟化，制得液體產(chǎn)品，或進(jìn)一步固化成固形產(chǎn)品；專利(200810137481.5)提供了一種聚硅鐵鋅混凝劑及其制備方法，聚硅鐵鋅混凝劑由水玻璃、稀硫酸溶液、碳酸氫鈉、硫酸亞鐵、硫酸鋅和氧化劑制成，制備方法為1)制備聚硅酸溶液、2)制備聚硅鐵鋅溶液、3)采用逆向接觸式噴霧干燥法或并流接觸式噴霧干燥法將聚硅鐵鋅溶液干燥，即得產(chǎn)品；專利(200810137438.9)提出了一種聚硅鐵混凝劑及其制備方法，該發(fā)明的聚鐵硅混凝劑由水玻璃、稀酸溶液、硫酸亞鐵和氯酸鈉制成，該發(fā)明的聚硅鐵混凝劑的制備方法按照如下步驟進(jìn)行1)將水玻璃加入到稀酸溶液中，反應(yīng)后制得活化硅酸，2)將硫酸亞鐵與氯酸鈉加入到剩余的稀酸溶液中制備聚合硫酸鐵，3)向聚合硫酸鐵中加入制備的活化硅酸，即得到聚硅鐵混凝劑；專利(01114516.1)提供了固體型聚合硅酸硫酸鐵及生產(chǎn)方法，以硫酸亞鐵、硅酸鈉為原料，于反應(yīng)容器中用硝酸將硫酸亞鐵氧化為硫酸鐵與活性硅酸(用鹽酸調(diào)節(jié)硅酸鈉溶液pH值制得)發(fā)生共聚反應(yīng)，在調(diào)聚穩(wěn)定劑的作用下，通入硫酸聚合得到半成品，經(jīng)陳化、粉碎后即得到固體型聚合硅酸硫酸鐵成品?？傊?，上述方法要么是先制備聚硅酸，所制備的聚硅酸再與鐵進(jìn)行聚合制備聚硅鐵；要么是先制備聚合鐵和聚硅酸，然后將聚硅酸與聚合鐵混合成聚硅鐵；專利(200310108445.3)介紹固體混凝劑聚硅硫酸鐵一步法生產(chǎn)方法，在室溫條件下，將固體原料一水硫酸亞鐵與硅酸鈉、硝酸和硫酸混合、攪拌、反應(yīng)，從而完成原料間發(fā)生的氧化、聚合反應(yīng)，得到固體聚硅硫酸鐵產(chǎn)品。該方法首先會(huì)有二氧化氮廢氣產(chǎn)生，其次大量使用硝酸最為氧化劑對(duì)操作人員來講具有一定的危險(xiǎn)性，最后大部分藥劑為固態(tài)的情況下，混合及反應(yīng)的均勻性、充分性難以得到保障。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服聚合氯化鐵聚合與混凝效果差，尤其是處理后水質(zhì)色度難以達(dá)標(biāo)的難題，提供了一種簡(jiǎn)便、安全、高效的改性聚合氯化鐵混凝劑的制備方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是1)鹽酸鋼鐵酸洗廢液的凈化將機(jī)械加工行業(yè)的鹽酸鋼鐵酸洗廢液中加入足量的廢鐵屑及鹽酸鋼鐵酸洗廢液質(zhì)量15%的碳粉，消耗其中的游離鹽酸，反應(yīng)完畢過濾，濾液即為凈化后的亞鐵離子含量為1015X的鹽酸鋼鐵酸洗廢液，調(diào)整濾液pH值為15;2)先將工業(yè)水玻璃加水配成Si02的質(zhì)量濃度為15%的溶液，然后向其中加入氯酸鈉攪拌均勻即得混合液，在反應(yīng)器中加入凈化后的鹽酸鋼鐵酸洗廢液，開啟攪拌器，控制攪拌速度為100500r/min，溫度為050°C，勻速緩慢加入工業(yè)水玻璃與氯酸鈉的混合液，控制加料時(shí)間為15h加料完畢攪拌0.21.Oh出料，室溫陳化2448h即得改性聚合氯化鐵混凝劑，所述的工業(yè)水玻璃與氯酸鈉的混合液中工業(yè)水玻璃及氯酸鈉的用量以反應(yīng)器中亞鐵離子的含量為計(jì)量依據(jù)，分別按照摩爾比硅鐵=1:110，氯酸鈉鐵=1:6。本發(fā)明將工業(yè)水玻璃和氯酸鈉混合成混合液，在攪拌條件下加入到凈化后的鹽酸鋼鐵酸洗廢液中，使亞鐵氧化后生成的三價(jià)鐵立即與硅進(jìn)行互穿網(wǎng)絡(luò)式聚合，得到聚合性能良好的無機(jī)高分子。本發(fā)明所制備的混凝劑粘稠狀產(chǎn)品室溫下穩(wěn)定期超過1個(gè)月，可以滿足實(shí)際需要；原料以鹽酸酸洗廢液為主要原料，將廢棄物資源化與廢水處理有機(jī)結(jié)合，達(dá)到以廢治廢；工業(yè)水玻璃來源豐富、價(jià)格低廉，氧化劑氯酸鈉來源豐富，反應(yīng)溫度低，節(jié)省能源；反應(yīng)步驟少，操作安全簡(jiǎn)便、無二次污染；用于高嶺土模擬水樣處理和草漿中段廢水的深度處理，混凝沉淀后，濁度、色度等指標(biāo)去除效果好，且投藥量小。本發(fā)明所得到的產(chǎn)品適應(yīng)于飲用水生產(chǎn)以及工業(yè)廢水深度處理。具體實(shí)施方式實(shí)施例l:1)鹽酸鋼鐵酸洗廢液的凈化將機(jī)械加工行業(yè)的鹽酸鋼鐵酸洗廢液中加入足量的廢鐵屑及鹽酸鋼鐵酸洗廢液質(zhì)量1%的碳粉，消耗其中的游離鹽酸，反應(yīng)完畢過濾，濾液即為凈化后的亞鐵離子含量為15X的鹽酸鋼鐵酸洗廢液，調(diào)整濾液pH值為5;2)先將工業(yè)水玻璃(模數(shù)1.62.0)加水配成Si02的質(zhì)量濃度為5%的溶液，然后向其中加入氯酸鈉(工業(yè)品，氯酸鈉含量95%以上)攪拌均勻即得混合液，在反應(yīng)器中加入凈化后的鹽酸鋼鐵酸洗廢液，開啟攪拌器，控制攪拌速度為300r/min，溫度為50°C，勻速緩慢加入工業(yè)水玻璃與氯酸鈉的混合液，控制加料時(shí)間為5h加料完畢攪拌0.2h出料，室溫陳化24h即得改性聚合氯化鐵混凝劑，所述的工業(yè)水玻璃與氯酸鈉的混合液中工業(yè)水玻璃及氯酸鈉的用量以反應(yīng)器中亞鐵離子的含量為計(jì)量依據(jù)，分別按照摩爾比硅鐵=i:io，氯酸鈉鐵=i:6。實(shí)施例2:1)鹽酸鋼鐵酸洗廢液的凈化將機(jī)械加工行業(yè)的鹽酸鋼鐵酸洗廢液中加入足量的廢鐵屑及鹽酸鋼鐵酸洗廢液質(zhì)量3%的碳粉，消耗其中的游離鹽酸，反應(yīng)完畢過濾，濾液即為凈化后的亞鐵離子含量為10X的鹽酸鋼鐵酸洗廢液，調(diào)整濾液pH值為1;2)先將工業(yè)水玻璃(模數(shù)1.62.0)加水配成Si02的質(zhì)量濃度為3%的溶液，然后向其中加入氯酸鈉(工業(yè)品，氯酸鈉含量95%以上)攪拌均勻即得混合液，在反應(yīng)器中加入凈化后的鹽酸鋼鐵酸洗廢液，開啟攪拌器，控制攪拌速度為100r/min，溫度為Ot:，勻速緩慢加入工業(yè)水玻璃與氯酸鈉的混合液，控制加料時(shí)間為lh加料完畢攪拌O.6h出料，室溫陳化36h即得改性聚合氯化鐵混凝劑，所述的工業(yè)水玻璃與氯酸鈉的混合液中工業(yè)水玻璃及氯酸鈉的用量以反應(yīng)器中亞鐵離子的含量為計(jì)量依據(jù)，分別按照摩爾比硅鐵=i:5，氯酸鈉鐵=i:6。實(shí)施例3:1)鹽酸鋼鐵酸洗廢液的凈化將機(jī)械加工行業(yè)的鹽酸鋼鐵酸洗廢液中加入足量的廢鐵屑及鹽酸鋼鐵酸洗廢液質(zhì)量5%的碳粉，消耗其中的游離鹽酸，反應(yīng)完畢過濾，濾液即為凈化后的亞鐵離子含量為13X的鹽酸鋼鐵酸洗廢液，調(diào)整濾液pH值為3;2)先將工業(yè)水玻璃(模數(shù)1.62.0)加水配成Si02的質(zhì)量濃度為1%的溶液，然后向其中加入氯酸鈉(工業(yè)品，氯酸鈉含量95%以上)攪拌均勻即得混合液，在反應(yīng)器中加入凈化后的鹽酸鋼鐵酸洗廢液，開啟攪拌器，控制攪拌速度為500r/min，溫度為25。C，勻速緩慢加入工業(yè)水玻璃與氯酸鈉的混合液，控制加料時(shí)間為3h加料完畢攪拌1.Oh出料，室溫陳化48h即得改性聚合氯化鐵混凝劑，所述的工業(yè)水玻璃與氯酸鈉的混合液中工業(yè)水玻璃及氯酸鈉的用量以反應(yīng)器中亞鐵離子的含量為計(jì)量依據(jù)，分別按照摩爾比硅鐵=i:i，氯酸鈉鐵=i:6。應(yīng)用效果對(duì)比1、對(duì)地表水的混凝處理效果<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>注(1)高嶺土模擬水樣濁度36NTU。(2)聚合硫酸鐵(粉末狀，全鐵含量19%，鹽基度14%)，聚合氯化鋁(粉末狀，八1203含量28%;鹽基度56%)，本發(fā)明(全鐵含量12%，固含量58%)(3)混凝劑投加量聚合硫酸鐵50mg/L;聚合氯化鋁50mg/L;本發(fā)明75mg/L。2、對(duì)草漿中段廢水的混凝處理效果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>注(1)草漿中段廢水二次沉淀池出水水質(zhì)C0D&220mg/L，SS80mg/L，色度75。(2)聚合硫酸鐵(粉末狀，全鐵含量19%，鹽基度14%)，聚合氯化鋁(粉末狀，八1203含量28%;鹽基度56%)，本發(fā)明(固含量58%)(3)混凝劑投加量聚合硫酸鐵100mg/L;聚合氯化鋁100mg/L;本發(fā)明150mg/L。權(quán)利要求改性聚合氯化鐵混凝劑的制備方法，其特征在于，按如下步驟制備1)鹽酸鋼鐵酸洗廢液的凈化將機(jī)械加工行業(yè)的鹽酸鋼鐵酸洗廢液中加入足量的廢鐵屑及鹽酸鋼鐵酸洗廢液質(zhì)量1～5％的碳粉，消耗其中的游離鹽酸，反應(yīng)完畢過濾，濾液即為凈化后的亞鐵離子含量為10～15％的鹽酸鋼鐵酸洗廢液，調(diào)整濾液pH值為1～5；2)先將工業(yè)水玻璃加水配成SiO2的質(zhì)量濃度為1～5％的溶液，然后向其中加入氯酸鈉攪拌均勻即得混合液，在反應(yīng)器中加入凈化后的鹽酸鋼鐵酸洗廢液，開啟攪拌器，控制攪拌速度為100～500r/min，溫度為0～50℃，勻速緩慢加入工業(yè)水玻璃與氯酸鈉的混合液，控制加料時(shí)間為1～5h加料完畢攪拌0.2～1.0h出料，室溫陳化24～48h即得改性聚合氯化鐵混凝劑，所述的工業(yè)水玻璃與氯酸鈉的混合液中工業(yè)水玻璃及氯酸鈉的用量以反應(yīng)器中亞鐵離子的含量為計(jì)量依據(jù)，分別按照摩爾比硅∶鐵＝1∶1～10，氯酸鈉∶鐵＝1∶6。全文摘要改性聚合氯化鐵混凝劑的制備方法，將機(jī)械加工行業(yè)的鹽酸鋼鐵酸洗廢液中加入足量的廢鐵屑及碳粉，反應(yīng)完畢過濾，濾液即為凈化后的鹽酸鋼鐵酸洗廢液；在反應(yīng)器中加入凈化后的鹽酸鋼鐵酸洗廢液，開啟攪拌器，勻速緩慢加入工業(yè)水玻璃與氯酸鈉的混合液，室溫陳化即得改性聚合氯化鐵混凝劑。本發(fā)明將工業(yè)水玻璃和氯酸鈉混合成混合液，在攪拌條件下加入到凈化后的鹽酸鋼鐵酸洗廢液中，使亞鐵氧化后生成的三價(jià)鐵立即與硅進(jìn)行互穿網(wǎng)絡(luò)式聚合，得到聚合性能良好的無機(jī)高分子。文檔編號(hào)C01G49/10GK101717123SQ200910219229公開日2010年6月2日申請(qǐng)日期2009年12月1日優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日發(fā)明者周慶芳,孫根行,歐陽晏穎,連培聰,郭昌梓申請(qǐng)人:浙江溫州輕工研究院