專(zhuān)利名稱(chēng)：一種含鈦聚硅酸金屬鹽絮凝劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境工程中的水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含鈦聚硅酸金屬鹽絮 凝劑的制備方法，制備的絮凝劑特別適合對(duì)印染廢水的處理。
背景技術(shù)：
水的混凝處理是各種廢水處理工程中的一個(gè)基本操作單元，它能將污染物與絮 凝劑一起混凝沉淀從而達(dá)到除去水中污染物的目的。優(yōu)良的絮凝劑是高效水的混凝處理 的一個(gè)關(guān)鍵因素，因此開(kāi)發(fā)新型高效絮凝劑對(duì)水資源的保護(hù)具有重要的意義。傳統(tǒng)鋁鹽、鐵鹽類(lèi)混凝劑使用歷史悠久，但在水處理過(guò)程中存在不少問(wèn)題，60 年代后期逐漸被迅速發(fā)展起來(lái)的無(wú)機(jī)高分子混凝劑替代，后者比前者有更好的混凝效果 且相應(yīng)價(jià)格較低。無(wú)機(jī)高分子混凝劑主要有聚鋁類(lèi)和聚鐵類(lèi)，但仍然存在一些問(wèn)題。例 如，聚合氯化鋁以氧化鋁和鹽酸為主要原料，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量酸霧，嚴(yán)重污染周邊 環(huán)境。聚合硫酸鐵處理后的水顏色發(fā)黃。自八十年代，人們開(kāi)始研制開(kāi)發(fā)聚硅酸類(lèi)混凝 劑。聚硅酸鋁鹽是一類(lèi)新型無(wú)機(jī)高分子復(fù)合混凝劑，是在聚硅酸及傳統(tǒng)的鋁鹽和鐵鹽等 混凝劑的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的聚硅酸與金屬鹽的復(fù)合產(chǎn)物.聚硅酸金屬鹽是一類(lèi)新型的復(fù)合 無(wú)機(jī)高分子絮凝劑，它是在聚硅酸及傳統(tǒng)的鋁鹽、鐵鹽等絮凝劑的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的聚 硅酸與金屬鹽的復(fù)合產(chǎn)物。由于該類(lèi)絮凝劑同時(shí)結(jié)合了金屬離子的電中和能力和聚硅酸 的吸附架橋網(wǎng)捕作用，與傳統(tǒng)無(wú)機(jī)絮凝劑(如硫酸鋁、氯化鐵、硫酸亞鐵、聚合氯化鋁 (PAC)和聚合硫酸鐵(PFS)等)相比具有礬花生成早、礬花大、沉降速度快的優(yōu)點(diǎn)，在 低溫低濁條件下仍有較好的絮凝效果，引起了水處理界的極大關(guān)注。如發(fā)明人張伯溫等 (CN1023793C)開(kāi)發(fā)的聚合硅酸鹽絮凝劑，是以水礦渣為原料，在常溫常壓下用鹽酸或/ 和硫酸溶解、濾去殘?jiān)?、?jīng)聚合熟化制得。產(chǎn)品中除含SiO2外還含有Fe3+，ΑΓ，Ca2+， Mg2+，S042 , Cl_。發(fā)明人周毅等(CN1095442C)開(kāi)發(fā)的活性硅酸鹽絮凝劑是將堿金屬鹽 稀釋至1 20%的稀溶液，加酸中和使溶液的pH在小于6的范圍內(nèi)熟化反應(yīng)1 18h， 再加入金屬水溶性鹽，經(jīng)20 90°C蒸煮反應(yīng)后，添加微量單一或混合稀土氯化物，得到 透明液體絮凝劑。吳有明發(fā)明一種聚合堿式鋁硅絮凝劑及制備方法(CN1173893C)，在 活化硅酸中加入硫酸鋁和氫氧化鈉聚合反應(yīng)形成。然而這些聚硅酸金屬鹽絮凝劑對(duì)處理 不同種類(lèi)廢水的針對(duì)性不強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容
印染廢水是棉、毛、化纖等紡織產(chǎn)品在預(yù)處理、染色、印花和整理過(guò)程中所排 放的廢水，已成為我國(guó)各大水域的重要污染源。印染廢水成分復(fù)雜、色度大、COD高， 并向著抗氧化、抗生物降解方向發(fā)展，尤其親水性或水溶性染料廢水是當(dāng)前公認(rèn)的較難 處理的工業(yè)廢水之一。本發(fā)明的目的是提供一種含鈦聚硅酸金屬鹽絮凝劑的制備方法，利用該方法制 備的絮凝劑特別適合印染廢水的混凝處理。
本發(fā)明方法具體是將硅酸鈉加水稀釋成重量百分比濃度為2 3%的硅酸鈉水溶液，在硅酸鈉水溶 液加入重量百分比濃度為30 50%的硫酸溶液，將硅酸鈉水溶液的pH值調(diào)節(jié)成3 4 ； 然后將硅酸鈉水溶液在常溫下攪拌10 30分鐘，硅酸鈉水溶液發(fā)生聚合反應(yīng)；依次將鋁 鹽、鎂鹽和鈦鹽加入硅酸鈉水溶液中，攪拌均勻后靜止熟化1 2天，即得含鈦聚硅酸金 屬鹽絮凝劑。加入的鋁鹽、鎂鹽和鈦鹽中的各個(gè)金屬離子與硅酸鈉水溶液中硅的摩爾比 為0.4 0.6 1。靜止熟化是為了使聚合反應(yīng)進(jìn)行得更加完全。所述的鋁鹽為硫酸鋁、氯化鋁、硝酸鋁中的一種或多種；所述的鎂鹽為硫酸鎂、氯化鎂、硝酸鎂中的一種或多種；所述的鈦鹽為硫酸氧鈦、氯化鈦中的一種或二種。本發(fā)明方法制備的含鈦聚硅酸金屬鹽絮凝劑中含有ΑΓ、Mg2+、Ti4+等金屬離 子，它們參與了硅酸的聚合，優(yōu)化了聚硅酸金屬鹽無(wú)機(jī)高分子的結(jié)構(gòu)，所得絮凝劑穩(wěn)定 性好。同時(shí)本發(fā)明方法制備的含鈦聚硅酸金屬鹽絮凝劑中含有金屬離子Ti4+，能夠與染料 分子絡(luò)合生成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大分子，使染料分子具有膠體性質(zhì)而易被絮凝除去。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明方法。實(shí)施例1稱(chēng)取硅酸鈉(Na2SiO3) 122克(1摩爾)加水稀釋成重量百分比濃度為2 %的硅 酸鈉水溶液，在硅酸鈉水溶液加入重量百分比濃度為50%的硫酸溶液，將硅酸鈉水溶 液的pH值調(diào)節(jié)成3;然后將硅酸鈉水溶液在常溫下攪拌10分鐘，硅酸鈉水溶液發(fā)生 聚合反應(yīng)；依次將133.24克硫酸鋁(Al2(SO4)3 · 18H20, 0.4摩爾)、98.59克硫酸鎂 (MgSO4 · 7H20, 0.4 摩爾)、63.98 克硫酸氧鈦(TiOSO4 · H2SO4 · 8H20, 0.4 摩爾)加 入硅酸鈉水溶液中，攪拌均勻后靜止熟化1天，即得含鈦聚硅酸金屬鹽絮凝劑。實(shí)施例2稱(chēng)取硅酸鈉(Na2SiO3) 122克(1摩爾)加水稀釋成重量百分比濃度為3 %的硅 酸鈉水溶液，在硅酸鈉水溶液加入重量百分比濃度為30%的硫酸溶液，將硅酸鈉水溶 液的pH值調(diào)節(jié)成4;然后將硅酸鈉水溶液在常溫下攪拌30分鐘，硅酸鈉水溶液發(fā)生 聚合反應(yīng)；依次將199.86克硫酸鋁(Al2(SO4)3 · 18H20, 0.6摩爾)、81.32克氯化鎂 (MgCl2 · 6H20, 0.4摩爾)、113.82克氯化鈦(TiCl4, 0.6摩爾)加入硅酸鈉水溶液中， 攪拌均勻后靜止熟化2天，即得含鈦聚硅酸金屬鹽絮凝劑。實(shí)施例3稱(chēng)取硅酸鈉(Na2SiO3) 122克(1摩爾)加水稀釋成重量百分比濃度為2.5 %的 硅酸鈉水溶液，在硅酸鈉水溶液加入重量百分比濃度為40%的硫酸溶液，將硅酸鈉水 溶液的pH值調(diào)節(jié)成3.5;然后將硅酸鈉水溶液在常溫下攪拌20分鐘，硅酸鈉水溶液發(fā) 生聚合反應(yīng)；依次將187.57克硝酸鋁(Al(NO3)3 · 9H20, 0.5摩爾)、128.2克硝酸鎂 (Mg(NO3)2 · 6H20, 0.5 摩爾)、37.94 克氯化鈦(TiCl4, 0.2 摩爾)、63.98 克硫酸氧鈦 (TiOSO4 · H2SO4 · 8H20, 0.4摩爾)加入硅酸鈉水溶液中，攪拌均勻后靜止熟化36小 時(shí)即得含鈦聚硅酸金屬鹽絮凝劑。
實(shí)施例4稱(chēng)取硅酸鈉(Na2SiO3) 122克(1摩爾)加水稀釋成重量百分比濃度為2%的硅酸鈉 水溶液，在硅酸鈉水溶液加入重量百分比濃度為45%的硫酸溶液，將硅酸鈉水溶液的pH 值調(diào)節(jié)成3;然后將硅酸鈉水溶液在常溫下攪拌15分鐘，硅酸鈉水溶液發(fā)生聚合反應(yīng)； 依次將 120.65 克氯化鋁(AlCl3 · 6H20, 0.5 摩爾)、49.3 克硫酸鎂(MgS04 · 7H20, 0.2 摩爾)、64.1 克硝酸鎂(Mg(NO3)2 ·6Η20，0.25 摩爾)、20.33 克氯化鎂(MgCl2 · 6Η20， 0.1摩爾)、79.98克硫酸氧鈦(TiOSO4 · H2SO4 · 8Η20, 0.5摩爾)加入硅酸鈉水溶液 中，攪拌均勻后靜止熟化1天，即得含鈦聚硅酸金屬鹽絮凝劑。實(shí)施例5稱(chēng)取硅酸鈉(Na2SiO3) 122克(1摩爾)加水稀釋成重量百分比濃度為2.8 %的 硅酸鈉水溶液，在硅酸鈉水溶液加入重量百分比濃度為35%的硫酸溶液，將硅酸鈉水 溶液的pH值調(diào)節(jié)成3.5 ；然后將硅酸鈉水溶液在常溫下攪拌20分鐘，硅酸鈉水溶液發(fā) 生聚合反應(yīng)；依次將66.62克硫酸鋁(Al2(SO4)3 · 18Η20, 0.2摩爾)、48.26克氯化鋁 (AlCl3 · 6Η20, 0.2 摩爾)、75.03 克硝酸鋁(Al(NO3)3 · 9Η20, 0.2 摩爾)、147.89 克硫 酸鎂(MgSO4 · 7Η20, 0.6 摩爾)、63.98 克硫酸氧鈦(TiOSO4 · H2SO4 · 8Η20, 0.4 摩 爾)加入硅酸鈉水溶液中，攪拌均勻后靜止熟化2天，即得含鈦聚硅酸金屬鹽絮凝劑。實(shí)施例6稱(chēng)取硅酸鈉(Na2SiO3) 244克(2摩爾)加水稀釋成重量百分比濃度為2.3 %的 硅酸鈉水溶液，在硅酸鈉水溶液加入重量百分比濃度為50%的硫酸溶液，將硅酸鈉水 溶液的pH值調(diào)節(jié)成3.5;然后將硅酸鈉水溶液在常溫下攪拌25分鐘，硅酸鈉水溶液 發(fā)生聚合反應(yīng)；依次將333.1克硫酸鋁(Al2(SO4)3 · ISH2O, 1摩爾)、246.48硫酸鎂 (MgSO4 · 7Η20, 1 摩爾)、159.95 克硫酸氧鈦(TiOSO4 · H2SO4 · 8Η20, 1 摩爾)加入 硅酸鈉水溶液中，攪拌均勻后靜止熟化30小時(shí)，即得含鈦聚硅酸金屬鹽絮凝劑。
權(quán)利要求
1. 一種含鈦聚硅酸金屬鹽絮凝劑的制備方法，其特征在于該方法首先將硅酸鈉加水 稀釋成重量百分比濃度為2 3%的硅酸鈉水溶液，在硅酸鈉水溶液加入重量百分比濃度 為30 50 %的硫酸溶液，將硅酸鈉水溶液的pH值調(diào)節(jié)成3 4，然后將硅酸鈉水溶液在 常溫下攪拌10 30分鐘；依次將鋁鹽、鎂鹽和鈦鹽加入硅酸鈉水溶液中，攪拌均勻后靜 止熟化1 2天，即得含鈦聚硅酸金屬鹽絮凝劑；加入的鋁鹽、鎂鹽和鈦鹽中的各個(gè)金屬 離子與硅酸鈉水溶液中硅的摩爾比為0.4 0.6 1 ；所述的鋁鹽為硫酸鋁、氯化鋁、硝酸鋁中的一種或多種； 所述的鎂鹽為硫酸鎂、氯化鎂、硝酸鎂中的一種或多種； 所述的鈦鹽為硫酸氧鈦、氯化鈦中的一種或二種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含鈦聚硅酸金屬鹽絮凝劑的制備方法。印染廢水成分復(fù)雜、色度大，是當(dāng)前公認(rèn)的較難處理的工業(yè)廢水之一。本發(fā)明方法首先將硅酸鈉加水稀釋成重量百分比濃度為2～3％的硅酸鈉水溶液，在硅酸鈉水溶液加入硫酸溶液將pH值調(diào)節(jié)成3～4，然后將硅酸鈉水溶液在常溫下攪拌10～30分鐘；依次將鋁鹽、鎂鹽和鈦鹽加入硅酸鈉水溶液中，攪拌均勻后靜止熟化1～2天，即得含鈦聚硅酸金屬鹽絮凝劑。本發(fā)明方法制備的含鈦聚硅酸金屬鹽絮凝劑中含有金屬離子Ti4+，能夠與染料分子絡(luò)合生成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大分子，使染料分子具有膠體性質(zhì)而易被絮凝除去。
文檔編號(hào)C02F1/52GK102010045SQ20101055594
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者俞天明, 聶秋林, 陳建軍 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)