專利名稱：含水聚硅酸鋁鐵廢水凈化劑及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理廢水用的凈化劑，特別是一種無機(jī)高分子廢水凈化劑及其生產(chǎn)方法。
絮凝沉淀法是目前應(yīng)用最廣的水處理方法之一。絮凝沉淀法中使用的絮凝劑主要有無機(jī)絮凝劑與有機(jī)絮凝劑兩大類。
市場上使用最廣的無機(jī)絮凝劑有鋁鹽和鐵鹽兩類無機(jī)高分子絮凝劑，近年來還出現(xiàn)了鋅鹽和鎂鹽絮凝劑，以及幾種鹽類的復(fù)合絮凝劑。現(xiàn)將有代表性的無機(jī)高分子絮凝劑分述如下堿式氯化鋁(PAC)堿式氯化鋁是一種將鋁鹽預(yù)先控制在適宜條件下而制成的帶有適量電荷和較大聚合度的無機(jī)高分子聚合體。它的最大優(yōu)點(diǎn)是一旦投入水中，可立即發(fā)揮作用。它的缺點(diǎn)是，成本高，污泥疏松，體積大。
活化硅酸活化硅酸是一種陰離子型無機(jī)高分子聚合物，也是一種很好的水質(zhì)凈化劑。它是以水玻璃即Na2O.3SiO2.xH2O為原料，加入活化劑，將其中以Na2O為代表的堿度加以中和，得到的活化硅酸。它的缺點(diǎn)是，由于廢水中的大部分膠粒是帶負(fù)電的，所以活化硅酸為陰離子型的絮凝劑，主要表現(xiàn)為橋連作用，而不是電中和作用；另外，由于活化硅酸存在著縮聚反應(yīng)，使用它必須在現(xiàn)場配置，所以，推廣使用受到一定的限制。而且價(jià)格較高。
目前應(yīng)用最廣的有機(jī)高分子絮凝劑是聚丙烯酰胺絮凝劑的系列產(chǎn)品。它的缺點(diǎn)是，絮凝體強(qiáng)度較小，易破碎；絮凝體含水率高，體積大；藥劑調(diào)制較麻煩；價(jià)格較高；存在一定毒性。
本發(fā)明的目的在于，提供一種價(jià)格低，混凝效果好的含水聚硅酸鋁鐵廢水凈化劑。本發(fā)明還提供了這種凈化劑的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明提供的含水聚硅酸鋁鐵廢水凈化劑，具有以下的化學(xué)組成式[NakFexAly(SiOR)z(SO4)p·nH2O]m式中各下標(biāo)的摩爾數(shù)分別為0.02≤k≤1.20，0.03≤x≤0.40，0.03≤y≤0.50，0.05≤z≤0.50，0≤p≤2.50，0≤q≤1.70，47≤n≤55，1≤m，2≤R≤4。
上述的含水聚硅酸鋁鐵廢水凈化劑的生產(chǎn)方法包括以下步驟a、取含鐵廢渣，過60目篩，按渣水重量比1∶20—1∶40加入水，得A品；b、將A品至于提取罐中，按鐵和氫離子摩爾比1∶3—1∶5加入鹽酸、硫酸、或者是按鹽酸與硫酸氫離子的摩爾比為1∶0.5—1∶2制成的鹽酸與硫酸的混合酸，在不斷攪拌下加熱煮沸提取1-2小時(shí)后，靜置、沉清，進(jìn)行渣液分離，所得濾液為B品；c、將B品置于聚合器中，按鐵鋁摩爾比1∶0.1—1∶10加入鋁鹽或鋁精液，在不斷攪拌下，使之完全活化成Fe3+與Al3+共聚物，控制pH＜5，得C品；d、取SiO2含量為3-8％的工業(yè)用水玻璃溶液置于活化器中，邊攪拌，邊加入鹽酸、硫酸、或者是按鹽酸與硫酸氫離子的摩爾比為1∶0.5—1∶2制成的鹽酸與硫酸的混合酸，控制pH＜5，活化20-30小時(shí)后，得D品；e、按鐵與二氧化硅摩爾比1∶0.1—1∶10將D品加入盛有C品的聚合器中，攪拌均勻后，聚合20-30小時(shí)后，得成品。
與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明利用鋁鹽和鐵鹽與硅酸的聚合作用，向活性硅酸中加入一定濃度的高價(jià)金屬離子，不僅能夠有效減緩硅酸溶膠的縮聚過程，同時(shí)，由于金屬離子的加入，還能改變活性硅酸的ξ電位，將使帶負(fù)電的活性硅酸轉(zhuǎn)化為帶正電的陽離子型高分子聚合物，不僅增強(qiáng)電中和作用，而且壓縮膠粒雙電層，增強(qiáng)活性硅酸的絮凝作用。從而大大改善了絮凝劑的絮凝特性。具有原料來源廣泛、投資少、生產(chǎn)工藝簡單、處理廢水效果好、可簡化廢水處理工藝、處理成本低的特點(diǎn)。特別適合于處理造紙廢水、印染廢水等堿性廢水。
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
附

圖1是本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程圖。
實(shí)施例1，制備1噸氯化物型含水聚硅酸鋁鐵廢水凈化劑。
a、取過60目篩的含鐵50％的廢鐵渣21千克，按渣水重量比1∶25加入525千克水，得A品；b、將A品置于提取罐中，按鐵和氫離子摩爾比1∶5加入濃度33％的工業(yè)鹽酸82千克，在不斷攪拌下加熱煮沸提取1.5小時(shí)后，靜置、沉清，進(jìn)行渣液分離，所得濾液為B品；
c、將B品置于聚合器中，按鐵鋁摩爾比1∶1.7，加入97％的氯化鋁64千克，在不斷攪拌下，使之完全活化成Fe3+與Al3+共聚物，得C品；d、取SiO2含量為25％的工業(yè)用水玻璃溶液60千克，水240千克，制得SiO2含量為5％的水玻璃溶液并置于活化器中。在攪拌條件下，加入鹽酸，控制pH＜5即可，活化22小時(shí)后，得D品；e、將D品加入盛有C品的聚合器中，加水稀釋到1噸刻度，攪拌均勻，聚合24小時(shí)后，可得鐵∶鋁∶二氧化硅的摩爾比為1∶1.7∶0.67的氯化物型含水聚硅酸鋁鐵廢水凈化劑。用其處理還原型染料廢水，可使廢水中的COD從480mg/l降到144mg/l，去除率70％；濁度從13.9度降到0.57度，去除率95.9％；色度從256度降到4度，去除率98.4％；BOD5從53.3mg/l降到34.2mg/l，去除率35.9％。
實(shí)施例2，制備1噸復(fù)合型含水聚硅酸鋁鐵廢水凈化劑。
a、取過60目篩的含鐵90％的廢鐵屑13千克，按渣水重量比1∶23加入300千克水，得A品；b、將A品置于提取罐中，按鐵和氫離子摩爾比1∶5加入混合酸59千克，混合酸由濃度33％的工業(yè)鹽酸22千克和濃度98％的工業(yè)硫酸37千克混合制成。在不斷攪拌下加熱煮沸提取2小時(shí)后，靜置、沉清，進(jìn)行渣液分離，所得濾液為B品；c、將B品置于聚合器中，按鐵鋁摩爾比1∶0.78加入22.9克/升鋁精液165升，在不斷攪拌下，用混合酸調(diào)pH＜5，使之完全活化成Fe3+與Al3+共聚物，得C品；d、取SiO2含量為25％的工業(yè)用水玻璃溶液29千克，水175千克，制得SiO2含量為5％的水玻璃溶液并置于活化器中。在攪拌條件下，加入鹽酸，控制pH＜5，活化28小時(shí)后，得D品；e、將D品加入盛有C品的聚合器中，同時(shí)加水到1噸刻度，攪拌均勻，聚合28小時(shí)后，可得鐵∶鋁∶二氧化硅的摩爾比為1∶0.78∶0.67的復(fù)合型含水聚硅酸鋁鐵廢水凈化劑。用其處理還原型染料廢水，可使廢水中的COD從480mg/l降到112mg/l，去除率76.7％；濁度從13.9度降到0.19度，去除率98.6％；色度從256度降到4度，去除率98.4％；BOD5從53.3mg/l降到29.4mg/l，去除率44.9％。
實(shí)施例3，制備1噸硫酸鹽型含水聚硅酸鋁鐵廢水凈化劑。
a、取過60目篩的含鐵50％的廢鐵渣15千克，按渣水重量比1∶25加入375千克水，得A品；b、將A品置于提取罐中，按鐵和氫離子摩爾比1∶5加入濃度98％的工業(yè)硫酸27.5千克，在不斷攪拌下加熱煮沸提取1.5小時(shí)后，靜置、沉清，進(jìn)行渣液分離，所得濾液為B品；c、將B品置于聚合器中，按鐵鋁摩爾比1∶1.09，加入22.9克/升鋁精液144升，在不斷攪拌下，使之完全活化成Fe3+與Al3+共聚物，得C品；d、取SiO2含量為25％的工業(yè)用水玻璃溶液43千克，水173千克，制得SiO2含量為5％的水玻璃溶液并置于活化器中。在攪拌條件下，加入硫酸，控制pH＜5，活化24小時(shí)后，得D品；e、將D品加入盛有C品的聚合器中，加水稀釋到1噸刻度，攪拌均勻，聚合24小時(shí)后，可得鐵∶鋁∶二氧化硅的摩爾比為1∶1.09∶1.64的硫酸鹽型含水聚硅酸鋁鐵廢水凈化劑。用其處理硫化分散型染料廢水，PH從12降到8.2，COD從512mg/l降到130mg/l，去除率74.6％；濁度從18.1度降到0.8度，去除率95.6％；色度從256度降到4度，去除率98.4％；BOD5從93.5mg/l降到28.4mg/l，去除率69.7％。
本發(fā)明采用含鐵廢渣作為原料，旨在廢物利用，當(dāng)然也可用鐵鹽作為B品，這樣可以省略步驟a、b。
權(quán)利要求
1.含水聚硅酸鋁鐵廢水凈化劑，其特征在于具有以下的化學(xué)組成式[NakFexAly(SiOR)z(SO4)p·nH2O]m式中各下標(biāo)的摩爾數(shù)分別為0.02≤k≤1.20，0.03≤x≤0.40，0.03≤y≤0.50，0.05≤z≤0.50，0≤p≤2.50，0≤q≤1.70，47≤n≤55，1≤m，2≤R≤4。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含水聚硅酸鋁鐵廢水凈化劑的生產(chǎn)方法，其特征在于，該生產(chǎn)方法包括以下步驟a、取含鐵廢渣，過60目篩，按渣水重量比1∶20—1∶40加入水，得A品；b、將A品置于提取罐中，按鐵和氫離子摩爾比1∶3—1∶5加入鹽酸、硫酸、或者是按鹽酸與硫酸氫離子的摩爾比為1∶0.5—1∶2制成的鹽酸與硫酸的混合酸，在不斷攪拌下加熱煮沸提取1-2小時(shí)后，靜置、沉清，進(jìn)行渣液分離，所得濾液為B品；c、將B品置于聚合器中，按鐵鋁摩爾比1∶0.1—1∶10加入鋁鹽或鋁精液，控制pH＜5，在不斷攪拌下，使之完全活化成FFe3+與Al3+共聚物，得C品；d、取SiO2含量為3-8％的工業(yè)用水玻璃溶液置于活化器中，邊攪拌，邊加入鹽酸、硫酸、或者是按鹽酸與硫酸的氫離子摩爾比為1∶0.5—1∶2制成的鹽酸與硫酸的混合酸，控制pH＜5，活化20-30小時(shí)后，得D品；e、按鐵與二氧化硅摩爾比1∶0.1—1∶10將D品加入盛有C品的聚合器中，攪拌均勻，聚合20-30小時(shí)后，得成品。
全文摘要
含水聚硅酸鋁鐵廢水凈化劑,其特征在于具有以下的化學(xué)式組成:[Na
文檔編號C02F1/52GK1328970SQ00113030
公開日2002年1月2日 申請日期2000年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月15日
發(fā)明者程鴻德, 梁寧, 湯順林, 彭紹松, 林劍, 袁芷云, 李鵬翔 申請人:中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所, 中國科學(xué)院環(huán)境地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室