專利名稱：一步法反應生產(chǎn)鋁鋅鎂多離子復合凈水劑的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用含有多種金屬的鋁合金污泥為原料制備鋁鋅鎂多離子復合凈水劑的方法，既利用鋁合金加工產(chǎn)生的有多種金屬的鋁合金污泥，又通過簡單的方法生產(chǎn)鋁鋅鎂多離子復合凈水劑，用于處理廢水，屬于環(huán)保技術領域。
背景技術：
由于在鋁合金加工生產(chǎn)中會產(chǎn)生大量的污泥，污泥中含有可以利用的成分(鋁、 鋅、鎂)和有害的成分，能否將其溶解并將有用的成分加以充分利用，把有害的成分進行分離，使之制成的產(chǎn)品具有合格的、穩(wěn)定的質(zhì)量，成為了鋁合金污泥處理及再利用的關鍵。在已有的處理該類污泥的技術中目前還沒有發(fā)現(xiàn)可實現(xiàn)此目的的技術。通過GB 5085. 3-2007 《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》的檢驗，若這種鋁合金的污泥中的重金屬含量超出最低限值，會列入《國家危險廢物名錄》屬于危險廢物，應按照危險廢物處置要求進行合法處置， 不能進行簡單的傾倒或填埋。本發(fā)明就是提供了合法處置此危險廢物的技術，有效地解決了處理這種污泥的難題，并且創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益，消除了重金屬污泥對環(huán)境的污染風險。鋁合金本身含有鋁、鋅、鎂、銅、鎳及其它金屬，通過表面堿洗和酸洗工藝，以及生產(chǎn)鋁合金過程中要對鋁合金使用含有鉻和鎳的藥品進行表面氧化處理，從而會產(chǎn)生大量廢水，廢水中含有大量的鋁離子和少量的鋅、鎂離子以及重金屬離子鎳、鉻、銅等。這些廢水通過堿中和調(diào)節(jié)及混凝沉淀法進行處理，在處理過程中各種金屬離子大多會以金屬氫氧化物的形式沉淀，并通過壓濾機脫水后產(chǎn)生含有多種金屬離子的污泥，此污泥就是我們需要處理的污泥。通過分析可知，污泥的主要成分是含有大量一水軟鋁石(Y-AWOH)其中大部分是晶體，小部分是無定形結構的固體多孔物質(zhì)，少量的氫氧化鋅、氫氧化鎂、氫氧化鎳、氫氧化鉻、氫氧化銅等氫氧化物以及80%左右的水。其中含有Y-AWOH的無定形結構的固體多孔物質(zhì)、氫氧化鋅、氫氧化鎂是本發(fā)明中可以利用的物質(zhì)，氫氧化鎳、氫氧化鉻、氫氧化銅等重金屬化合物會對環(huán)境和人體有害的，我們可以從產(chǎn)品中去除?，F(xiàn)有技術中生產(chǎn)鋁鋅鎂多離子復合凈水劑需用多步法才能實現(xiàn)，先用鹽酸或硫酸與鋁礬土加壓加熱至110-120°c反應池后，加入鋁酸鈣粉反應2h，再加入氧化鎂堿化反應 lh，最后再添加氯化鋅，再通過靜止沉淀或壓濾將殘渣去除后得到產(chǎn)品鋁鋅鎂多離子復合凈水劑，此方法生產(chǎn)周期長，需要加熱，步驟繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是利用含有多種金屬的鋁合金表面處理污泥通過一步法反應生產(chǎn)鋁鋅鎂多離子復合凈水劑。本發(fā)明的技術方案一步法反應生產(chǎn)鋁鋅鎂多離子復合凈水劑的方法，其特征是步驟如下按重量份數(shù)計(1)在防腐反應釜/池中用防腐泵打入質(zhì)量濃度為10% -90%的酸10-50份；
(2)攪拌反應液的同時用裝載機將49. 5-89份含有多種金屬的鋁合金污泥加入到反應釜/池，控制所述多種金屬的鋁合金污泥的加入量來調(diào)節(jié)PH值至0. 5-2. 5 ；常溫下繼續(xù)攪拌反應1. 5-2h，使所述多種金屬的鋁合金污泥完全溶解，得到鋁鋅鎂多離子復合凈水劑A;(3)向步驟( 所得鋁鋅鎂多離子復合凈水劑A中加入0. 5-1份重金屬捕集劑，繼續(xù)攪拌0. 5h ；(4)用防腐泵將步驟C3)所得液體打入沉淀池后用壓濾機進行固液分離，液相即為鋁鋅鎂多離子復合凈水劑B，固相為不溶的重金屬絡合物和不溶物雜質(zhì)的殘渣。步驟(1)中所述酸為質(zhì)量濃度20% -31%的工業(yè)鹽酸、質(zhì)量濃度70% -90%的工業(yè)硫酸、質(zhì)量濃度10% -30%的廢鹽酸或質(zhì)量濃度50% -90%的廢硫酸中的一種或多種。步驟O)中所述含有多種金屬的鋁合金污泥是鋁合金表面處理廢水經(jīng)污水處理后壓濾得到的；所述多種金屬的鋁合金污泥中含有大量一水軟鋁石(Y-AW0H)、固體多孔物質(zhì)、氫氧化鋅、氫氧化鎂，以及重金屬化合物氫氧化鎳、氫氧化鉻和氫氧化銅等。固體多孔物質(zhì)中大部分是晶體，小部分呈無定形結構。所述重金屬捕集劑為以下物質(zhì)中的一種或多種；無機硫化物硫化鈉、多硫化鈉、 硫化鉀、硫化銨；有機硫化物乙二胺四乙酸二鈉、乙二胺四乙酸、二甲基二硫代氨基甲酸鈉、二甲氨基二硫代甲酸鈉、二乙基二硫代氨基甲酸鈉、N，N-雙(二硫代羧基)二乙烯三胺乙基聚合物或DTCR重金屬捕集劑。所述鋁鋅鎂多離子復合凈水劑A中含有重金屬離子，用作污水凈水劑，重金屬離子含量符合“聚合氯化鋁國家標準GB15892-2003”II類液體的標準；所述鋁鋅鎂多離子復合凈水劑B中不含或含有較少重金屬離子，重金屬離子含量符合“聚合氯化鋁國家標準 GB15892-2003” I類液體的標準，用作飲用水凈水劑。所述鋁鋅鎂多離子復合凈水劑A和鋁鋅鎂多離子復合凈水劑B是含有Al3+、Zn2\ Mg2+金屬離子以及Cl_、S042_的混合液，pH值在0. 5-2. 5之間。本發(fā)明的鋁鋅鎂多離子復合凈水劑也可作為生產(chǎn)硫酸鋁或聚合氯化鋁的原料。生成的鋁鋅鎂多離子復合凈水劑A含有少量的重金屬，作為凈水劑直接用于污水處理，有可能會增加污水中的重金屬含量的風險，導致排放水重金屬超標，若要使用應先做試驗，確保排放水中重金屬達標排放，但絕不允許直接用于生活飲用水的處理。本發(fā)明中的Mg2+金屬離子的引入使本凈水劑在較低的pH值就能與廢水產(chǎn)生絮凝作用。本發(fā)明中的Si2+金屬離子的引入使本凈水劑的脫色特性增強，能夠快速降低水中的色度。本產(chǎn)品鋁鋅鎂多離子復合凈水劑中存在的鋁、鎂、鋅等離子在廢水中進行水解形成負電荷，從而會吸附大量帶正電荷的污染物，由于鎂和鋅離子的存在可以協(xié)同鋁離子產(chǎn)生協(xié)同效應，吸附更多的污染物產(chǎn)生更大的絮凝體，從而更容易進行分離。這樣可以相對地減少凈水劑的用量，加快廢水的分離速度，增加廢水的COD去除率，提高廢水的脫色率，提高廢水的處理量。對于COD、色度相對較高的印染廢水通過鋁鋅鎂多離子復合凈水劑處理后 COD、色度的去除率比其他普通的凈水劑有明顯的提高。用于處理含有廢水特別是洗毛廢水有明顯的效果，含油廢水中由于乳化劑的作用，普通凈水劑不容易將廢水進行油水分離，引入硫酸根后，破壞了含油廢水的穩(wěn)定基團，打破了油水平衡使油和水更容易被分離。本發(fā)明的有益效果只需一步反應就能直接生成產(chǎn)品；無需加熱就能反應，節(jié)約能源；生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的不溶物大大減少，如果用傳統(tǒng)法生產(chǎn)需用多步法才能實現(xiàn)，由于鋁礬土的溶出率只有80%，用鋁礬土生產(chǎn)會產(chǎn)生大量的殘渣，而本發(fā)明的殘渣只有多步法的 1/20，能節(jié)省處理這些殘渣的一大筆成本和殘渣污染；通常的凈水劑要求pH值在3左右才能有絮凝作用，但本發(fā)明的凈水劑在較低的PH值下就能與廢水產(chǎn)生絮凝，尤其適用于堿性廢水的處理，減少用酸來調(diào)節(jié)PH至后加凈水劑的步驟，擴大了對廢水pH值的要求范圍，增大了對廢水PH值的適應性，這是其他凈水劑無法比擬的。通過大量的試驗以及現(xiàn)場使用后總結本產(chǎn)品鋁鋅鎂多離子復合凈水劑與其他普通的凈水劑相比存在以下優(yōu)點①用量少，節(jié)約單位廢水量的用藥成本。②適應性廣，適用于各種廢水，對同種廢水能有效降低各階段的負荷沖擊，避免處理過程中頻繁調(diào)整藥劑添加量。③礬花大，形成的絮凝體容易沉降。④COD、色度的去除率相對較高。⑤對廢水PH值的要求范圍大，適應性強。
具體實施例方式實施例1 一步法反應生產(chǎn)鋁鋅鎂多離子復合凈水劑的方法，其特征是包括如下工藝步驟其配方比例按重量份數(shù)計(1)在防腐的反應釜(池)中用防腐泵打入質(zhì)量濃度90%的廢硫酸10份；(2)攪拌反應液的同時用裝載機將89份的多種金屬的鋁合金污泥加入到反應釜，控制所述多種金屬的鋁合金污泥的加入量來調(diào)節(jié)PH值至2. 5 ；常溫下繼續(xù)攪拌反應 1. 5-2h，使所述多種金屬的鋁合金污泥完全溶解，得到鋁鋅鎂多離子復合凈水劑A ；(3)向步驟⑵所得鋁鋅鎂多離子復合凈水劑A中加入重金屬捕集劑Na2Sl份，繼續(xù)攪拌0. 5h后為反應好的液體；(4)用防腐泵將步驟C3)所得液體打入沉淀池后用壓濾機進行固液分離，液相為鋁鋅鎂多離子復合凈水劑B，固相為不溶的重金屬絡合物和不溶物雜質(zhì)的殘渣。實施例2 —步法反應生產(chǎn)鋁鋅鎂多離子復合凈水劑的方法，其特征是包括如下工藝步驟其配方比例按重量份數(shù)計(1)在防腐的反應釜(池)中用防腐泵打入質(zhì)量濃度20%的工業(yè)鹽酸10份和質(zhì)量濃度70%的工業(yè)硫酸20份；(2)攪拌反應液的同時用裝載機將69. 5份的多種金屬的鋁合金污泥加入到反應釜，控制所述多種金屬的鋁合金污泥的加入量來調(diào)節(jié)PH值至1.5 ；常溫下繼續(xù)攪拌反應 1. 5-2h，使所述多種金屬的鋁合金污泥完全溶解，得到鋁鋅鎂多離子復合凈水劑A ；(3)向步驟⑵所得鋁鋅鎂多離子復合凈水劑A中加入DTCR重金屬捕集劑0. 5 份，繼續(xù)攪拌0. 5h后為反應好的液體；DTCR重金屬捕集劑購自蘇州普銳德新材料開發(fā)有限公司。(4)用防腐泵將步驟C3)所得液體打入沉淀池后用壓濾機進行固液分離，液相為鋁鋅鎂多離子復合凈水劑B，固相為不溶的重金屬絡合物和不溶物雜質(zhì)的殘渣。實施例3 —步法反應生產(chǎn)鋁鋅鎂多離子復合凈水劑的方法，其特征是包括如下工藝步驟其配方比例按重量份數(shù)計(1)在防腐的反應釜(池)中用防腐泵打入質(zhì)量濃度10%的廢鹽酸60份；(2)攪拌反應液的同時用裝載機將39. 5份的多種金屬的鋁合金污泥加入到反應釜，控制所述多種金屬的鋁合金污泥的加入量來調(diào)節(jié)PH值至0.5 ；常溫下繼續(xù)攪拌反應 1.證，使所述多種金屬的鋁合金污泥完全溶解，得到鋁鋅鎂多離子復合凈水劑A ；(3)向步驟( 所得鋁鋅鎂多離子復合凈水劑A中加入重金屬捕集劑硫化鈉0. 25 份、二甲基二硫代氨基甲酸鈉0. 5份，繼續(xù)攪拌0. 5h后為反應好的液體；(4)用防腐泵將步驟C3)所得液體打入沉淀池后用壓濾機進行固液分離，液相為鋁鋅鎂多離子復合凈水劑B，固相為不溶的重金屬絡合物和不溶物雜質(zhì)的殘渣。應用實施例1鋁鋅鎂多離子復合凈水劑A與凈水劑聚合氯化鋁PAC、凈水劑聚合硫酸鐵PFS、凈水劑聚合硅酸氯化鋁PASC比較，處理含油廢水500mL水樣1和洗毛廢水500mL水樣2，各凈水劑添加量同樣為0. 2%, COD去除率見表1及表2所示。表1含油廢水COD去除率
原水 C0D(mg/L)PACPFSPASC鋁鋅鎂多離子復合凈水劑A水樣1413042%62%64%83%水樣2524344%64%65%78%表2洗毛廢水COD去除率
原水 COD (mg/L)PACPFSPASC鋁鋅鎂多離子復合凈水劑A水樣111000042%62%64%95%水樣213500044%64%65%96. 5%應用實施例2鋁鋅鎂多離子復合凈水劑B與凈水劑聚合氯化鋁PAC、凈水劑聚合硫酸鐵PFS、凈水劑聚合氯化鋁鐵PFAC比較，處理印染廢水500mL水樣1和水樣2，添加量同樣為0. 2%， 脫色率和去除率如表3和表4所示。表3印染廢水脫色率
原水色度(倍)PACPFSPFAC鋁鋅鎂多離子復合凈水劑B水樣120062%75%72%92%水樣225068%82%78%93%
表4印染廢水COD去除率
權利要求
1.一步法反應生產(chǎn)鋁鋅鎂多離子復合凈水劑的方法，其特征是包括如下工藝步驟 其配方比例按重量份數(shù)計(1)在防腐反應釜/池中用防腐泵打入質(zhì)量濃度為10%-90%的酸10-50份；(2)攪拌反應液的同時用裝載機將49.5-89份含有多種金屬的鋁合金污泥加入到反應釜/池，控制所述多種金屬的鋁合金污泥的加入量來調(diào)節(jié)PH值至0. 5-2. 5 ；常溫下繼續(xù)攪拌反應1. 5-2h，使所述金屬的鋁合金污泥完全溶解，得到鋁鋅鎂多離子復合凈水劑A ；(3)向步驟( 所得鋁鋅鎂多離子復合凈水劑A中加入0.5-1份重金屬捕集劑，繼續(xù)攪拌 0. 5h ；(4)用防腐泵將步驟C3)所得液體打入沉淀池用壓濾機進行固液分離，液相即為鋁鋅鎂多離子復合凈水劑B，固相為不溶的重金屬絡合物和不溶物雜質(zhì)的殘渣。
2.根據(jù)權利要求1所述一步法反應生產(chǎn)鋁鋅鎂多離子復合凈水劑的方法，其特征是 步驟(1)中所述酸為質(zhì)量濃度20%-31%的工業(yè)鹽酸、質(zhì)量濃度70%-90%的工業(yè)硫酸、質(zhì)量濃度10% -30%的廢鹽酸或質(zhì)量濃度50% -90%的廢硫酸中的一種或多種。
3.根據(jù)權利要求1所述一步法反應生產(chǎn)鋁鋅鎂多離子復合凈水劑的方法，其特征是 所述多種金屬的鋁合金污泥是鋁合金表面處理廢水經(jīng)污水處理后壓濾得到的；所述多種金屬的鋁合金污泥中含有一水軟鋁石Y-AW0H、氫氧化鋅、氫氧化鎂，以及重金屬化合物氫氧化鎳、氫氧化鉻和氫氧化銅。
4.根據(jù)權利要求1所述一步法反應生產(chǎn)鋁鋅鎂多離子復合凈水劑的方法，其特征是 所述重金屬捕集劑為無機硫化物或有機硫化物中的一種或多種；無機硫化物硫化鈉、多硫化鈉、硫化鉀或硫化銨；有機硫化物乙二胺四乙酸二鈉、乙二胺四乙酸、二甲基二硫代氨基甲酸鈉、二甲氨基二硫代甲酸鈉、二乙基二硫代氨基甲酸鈉、N，N-雙(二硫代羧基)二乙烯三胺乙基聚合物或DTCR重金屬捕集劑。
5.根據(jù)權利要求1所述一步法反應生產(chǎn)鋁鋅鎂多離子復合凈水劑的方法，其特征是 所述鋁鋅鎂多離子復合凈水劑A是含有重金屬離子，Al3+、Zn2\ Mg2+金屬離子以及Cl—、 SO42"的混合液，pH值在0. 5-2. 5之間。
6.根據(jù)權利要求1所述一步法反應生產(chǎn)鋁鋅鎂多離子復合凈水劑的方法，其特征是 所述鋁鋅鎂多離子復合凈水劑B是含有Al3+、Zn2\ Mg2+金屬離子以及Cl—、S042—的混合液， pH值在0. 5-2. 5之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一步法反應生產(chǎn)鋁鋅鎂多離子復合凈水劑的方法，特征是生產(chǎn)步驟如下在防腐反應釜/池中加入含有多種金屬的鋁合金污泥和酸；常溫下繼續(xù)攪拌反應，使所述金屬的鋁合金污泥完全溶解，得到鋁鋅鎂多離子復合凈水劑A；在鋁鋅鎂多離子復合凈水劑A中加入重金屬捕集劑繼續(xù)攪拌，沉淀后用壓濾機進行固液分離，液相即為鋁鋅鎂多離子復合凈水劑B，固相為不溶的重金屬絡合物和不溶物雜質(zhì)的殘渣。本發(fā)明提供了合法處置此污泥的技術，有效地解決了處理這種污泥的難題，并且創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益，消除了重金屬污泥對環(huán)境的污染風險。
文檔編號C02F1/52GK102225800SQ201110136999
公開日2011年10月26日 申請日期2011年5月25日 優(yōu)先權日2011年5月25日
發(fā)明者童益 申請人:童益