專利名稱：廢水處理用聚硅硫酸鐵型復(fù)合凈水劑制法的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明屬于凈水劑，主要是用于城市污水處理的高分子凈水劑制法。
背景技術(shù)：
聚合硫酸鐵(PFS)是一種性能較好的水處理劑，混凝速度快，但是處理后的水的色度值較高，液體PFS若長(zhǎng)期放置，會(huì)有黃色沉淀產(chǎn)生，具有不穩(wěn)定性。這種不穩(wěn)定性隨著產(chǎn)品鹽基度的增大而增大。為提高穩(wěn)定性，可降低其鹽基度及硫酸根的濃度。另外在制備過程中，添加一定量的草酸、WDJ、六偏磷酸、十二烷基苯磺酸、油酸可改善體系的穩(wěn)定性。
鑒于單一的聚合硫酸鐵存在聚合度不高，對(duì)聚鐵鹽進(jìn)行復(fù)合改性成為新近研究的熱點(diǎn)。一方面可通過在合成過程中加入某種添加劑使其插入聚合鐵的分子網(wǎng)絡(luò)中或與之形成配合物。另一方面通過在鐵鹽體系中引入陽(yáng)離子或陰離子，對(duì)聚合鐵鹽絮凝劑進(jìn)行復(fù)合改性。一般可預(yù)先分別羥基化聚合后加以混合，也可先混合再加以羥基化聚合，通過復(fù)合改性可以提高絮凝劑的聚合度并通過協(xié)同作用，彌補(bǔ)單一鐵鹽絮凝劑某些性能的不足。
在制備聚合硫酸鐵的過程中引入硅酸根離子可制得復(fù)合型凈水劑聚硅硫酸鐵(PFSS)，研究表明PFSS具有比PFS更好的混凝效果，形成絮凝體速度快，絮凝體顆粒大易于沉降分離。在硫酸鐵聚合時(shí)中加入一定量的硅酸，聚合后形成一種復(fù)合凈水劑，一方面可以提高混凝效果，另一方面可以減少用聚合硫酸鐵處理后水的色度。目前人們正在進(jìn)行這方面的研究，可望將這類凈水劑推廣和應(yīng)用。采用聚合硫酸鐵等作為凈水劑基本組成的發(fā)明專利(951058339，961190825)所公開的凈水劑制法工藝較復(fù)雜，成本較高，不便操作。
本發(fā)明提供一種以聚硅硫酸鐵為基本組成的復(fù)合型凈水劑的制法，該方法工藝簡(jiǎn)單，成本較低，便于操作，所制得的凈水劑處理廢水的混凝脫色效果好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所述的聚硅硫酸鐵(PFSS)的制備方法，包括溶解，氧化和熟化過程，液將Na2SiO3.9H2O溶于水中，加入濃硫酸，得到半成品(I)，將FeSO4.H2O和濃硫酸溶于水中，加熱溶解，得到半成品(II)，把(I)，(II)混合后，再加入磷酸，常溫下加入過氧化氫和穩(wěn)定劑進(jìn)行氧化反應(yīng)，最后在70攝氏度下熟化2小時(shí)，得到PFSS液體，經(jīng)干燥后得到固體產(chǎn)品。
1、pH值對(duì)產(chǎn)品性能的影響pH值對(duì)PFSS產(chǎn)品性能的影響比較顯著，由于復(fù)合凈水劑是由鐵鹽和硅酸復(fù)配而成，pH值增大，其水解程度增大，但是穩(wěn)定性降低，很容易生成沉淀，產(chǎn)物變得粘稠。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH超過2.0時(shí)，產(chǎn)品不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生沉淀，很難進(jìn)行混凝實(shí)驗(yàn)，從文獻(xiàn)中可知，當(dāng)pH太低時(shí)，得到的就不是聚合產(chǎn)物。因而產(chǎn)品的pH值范圍控制在1.5-2.0之間。
2、Si/Fe摩爾比的影響Si/Fe比不僅對(duì)產(chǎn)品的絮凝效果影響大，而且對(duì)產(chǎn)品的穩(wěn)定性影響也很大，下表為不同Si/Fe比對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響。
表3-1 硅鐵摩爾比與聚硅硫酸鐵產(chǎn)品析出黃色沉淀量的關(guān)系n(Si)/n(Fe)0.2 0.4 0.6 0.8 1.0沉淀量 沒有 沒有 沒有 微量 少量可見n(Si)/n(Fe)≤0.6時(shí)，聚硅硫酸鐵沒有黃色沉淀析出，在這種配料下制得的產(chǎn)品具有較理想的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在相同條件下制備的PFSS產(chǎn)品由于n(Si)/n(Fe)比不同，產(chǎn)品的外觀顏色也各不相同，所得的結(jié)果如下表。
表3-2 不同Si/Fe比的PFSS產(chǎn)品外觀顏色n(Si)/n(Fe)0.20.4 0.6 0.81.0外觀顏色 深紅褐色 紅褐色 淺紅褐色 橙色 橙黃色在n(Si)/n(Fe)較小時(shí)，隨著n(Si)/n(Fe)增加，混凝效果慢慢增加，當(dāng)n(Si)/n(Fe)達(dá)到0.6后，隨著n(Si)/n(Fe)比增加，混凝效果迅速下降，可見n(Si)/n(Fe)在0.6左右，PFSS處理城市生活廢水的混凝性能比較理想，但同時(shí)考慮到凈水劑的穩(wěn)定性，選用n(Si)/n(Fe)＝0.2/1的配比。PFSS這類復(fù)合型凈水劑，可能不能只用電中和能力大小來解釋混凝效果，應(yīng)視為鐵離子，聚硅酸以及鐵水解產(chǎn)物對(duì)城市生活廢水中懸濁膠體顆粒電中和，吸附架橋和黏附卷掃，綜合作用的結(jié)果。
3、穩(wěn)定劑對(duì)PFSS制備的影響由于直接制備的PFSS存放時(shí)間長(zhǎng)時(shí)會(huì)有沉淀產(chǎn)生，影響產(chǎn)品的質(zhì)量，故考慮添加一些穩(wěn)定劑，根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，穩(wěn)定劑主要有WDJ(磷酸)、Na3PO4、酒石酸、草酸等，根據(jù)我們的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)WDJ的效果比較好，因而在合成過程中添加適量的WDJ作為穩(wěn)定劑，而且WDJ還有加強(qiáng)PFSS的聚合度和改變?nèi)芤簆H值、提高混凝效果等作用。。。。
4、反應(yīng)溫度的影響反應(yīng)溫度對(duì)聚硅硫酸鐵的混凝性能影響不大，只要在40℃-80℃之間都可以制備較理想的聚硅硫酸鐵。然而反應(yīng)溫度低時(shí)，硫酸亞鐵的溶解速度慢，影響總的反應(yīng)速度，雖然制得的產(chǎn)品穩(wěn)定性好，但是它們的混凝性能要稍微差一些。反應(yīng)溫度過高時(shí)，在制備過程中溶液水分蒸發(fā)太快，使聚硅硫酸鐵溶液濃度迅速增高，很可能聚硅硫酸鐵就會(huì)凝聚，從而影響它的混凝性能。并且反應(yīng)溫度高時(shí)，獲得的聚硅硫酸鐵產(chǎn)品穩(wěn)定性較差，放置過程中析出的沉淀量多一些，從而降低有效鐵的含量。綜合考慮混凝效果和穩(wěn)定性，我們選定了最佳反應(yīng)溫度。
實(shí)施例把40.8克Na2SiO3.9H2O溶解于100mL水中，在攪拌下加入12mL濃硫酸得到半透明的硅酸半成品(I)，另在100毫升水中加入200克FeSO4.7H2O和4mL濃硫酸，加熱使FeSO4完全溶解，得到半成品(II)，將上述(I)和(II)混合后加入2mLH3PO4，在攪拌下常溫加入加入30％的過氧化氫100ml和磷酸穩(wěn)定劑進(jìn)行氧化，過氧化氫的加入速度為4小時(shí)加完100ml為限，反應(yīng)后，在70攝氏度熟化2小時(shí)，得到紅褐色的液體聚硅硫酸鐵產(chǎn)品，在經(jīng)干燥后可得固體產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1，一種制造廢水處理用聚硅硫酸鐵型復(fù)合凈水劑的方法，包括溶解、氧化和聚合過程，其特征在于將Na2SiO3.9H2O和FeSO4.7H2O原料分別溶解在含濃硫酸的水中，得半成品(I)，和(II)，將半成品(I)和(II)混合后，加入磷酸，常溫下加入氧化劑氧化反應(yīng)，最后在70℃下熟化2小時(shí)，得到聚硅硫酸鐵液體產(chǎn)品，再經(jīng)干燥過程可得到固體聚硅硫酸鐵固體產(chǎn)品。
2，根據(jù)權(quán)利要求1中所述的制造廢水處理用聚硅硫酸鐵復(fù)合凈水劑的方法，其特征在于所述的氧化劑為30％過氧化氫溶液。
3，根據(jù)權(quán)利要求1中所述的制造廢水處理用聚硅硫酸鐵復(fù)合凈水劑的方法，其特征在于所述的氧化過程加入穩(wěn)定劑為磷酸。
4，根據(jù)權(quán)利要求1中所述的制造廢水處理用聚硅硫酸鐵復(fù)合凈水劑的方法，其特征在于所述的Na2SiO3.9H2O和FeSO4.7H2O原料按照Si/Fe摩爾比得2∶10投入。
全文摘要
本發(fā)明屬于廢水處理用凈水劑，主要是復(fù)合聚硅硫酸鐵型凈水劑制法。目前處理城市和工業(yè)廢水的凈水劑，多用聚硅硫酸鐵產(chǎn)品，但由于混凝不好，達(dá)不到理想凈化效果，單一的聚合硫酸鐵聚合度不高，以聚硅硫酸鐵為凈水劑基本組成的制備方法，工藝復(fù)雜，成本高，不便于操作。本發(fā)明提供的凈水劑制法，工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)溫度低，便于操作。所得凈水劑對(duì)廢水處理時(shí)，不僅可避免二次污染，而且具有脫色效果好，礬花大，沉降快，pH值適用范圍廣的特點(diǎn)，預(yù)計(jì)市場(chǎng)前景較好。
文檔編號(hào)C02F1/52GK1504417SQ0215212
公開日2004年6月16日 申請(qǐng)日期2002年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月4日
發(fā)明者王良焱, 石西昌, 李新軍, 黃琮, 鄭少健 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所