專利名稱：一種聚磷氯化鋁鐵絮凝劑的制備方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)化工及環(huán)保工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微波輻射條件下聚磷氯化鋁鐵絮凝劑的制備及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在水處理技術(shù)領(lǐng)域中，絮凝是最重要的處理步驟之一，它具有工藝簡單、處理成本低、處理效果好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于水處理中。聚磷氯化鋁鐵是近些年來發(fā)展起來的一種高效無機(jī)高分子絮凝劑，由于它同時(shí)具備了聚合氯化鋁與聚合氯化鐵的優(yōu)點(diǎn)，且將其用于水處理后，出水色度大大低于聚合氯化鐵與聚合硫酸鐵處理后的色度，且鋁的殘留量要低于聚合氯化鋁處理后的殘留。同時(shí)該聚磷氯化鋁鐵具有很高的聚合度，所以可以很好的發(fā)揮吸附架橋和網(wǎng)捕卷掃能力?？梢詮V泛應(yīng)用于工業(yè)廢水處理、生活污水處理、以及給水廠對(duì)于水源水的處理當(dāng)中。多年來聚磷氯化鋁鐵的制備工藝逐漸成熟，但合成路線繁多，傳統(tǒng)的合成工藝仍然具有可以改進(jìn)的地方，如:合成時(shí)間較長，能耗較高，在當(dāng)前國家大力提倡節(jié)能減排的形勢(shì)下，選擇低能耗制備聚磷氯化鋁鐵的方法，是本領(lǐng)域內(nèi)研究人員急需解決的問題。而微波作為一種新型的高新技術(shù)，具有操作簡單，加熱快、引發(fā)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，高效節(jié)能，符合國家環(huán)保戰(zhàn)略要求，具有潛在廣闊的應(yīng)用前景

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于針對(duì)現(xiàn)有水處理技術(shù)中制備聚磷氯化鋁鐵絮凝劑反應(yīng)時(shí)間長、應(yīng)用成本高等不足，提供一種合成時(shí)間短、性能穩(wěn)定、水處理效果好的聚磷氯化鋁鐵絮凝劑的制備方法。本發(fā)明聚磷氯化鋁鐵絮凝劑的制備方法，包括如下步驟:(I)室溫下，將一定量的液體聚合氯化鋁或固體聚合氯化鋁水溶液和FeCl3水溶液置于容器中，并攪拌3 15min，再加入Na2HPO4.2H20的水溶液，繼續(xù)攪拌3 15min使其混合均勻；(2 )將步驟(I)裝有混合溶液的容器置于微波反應(yīng)器當(dāng)中，開啟微波，在20 100W微波輻射條件下使溫度迅速上升至反應(yīng)溫度40 120°C，然后使微波功率控制在20 60W，保持反應(yīng)溫度一定，反應(yīng)3 15min ；(3)在微波反應(yīng)器中反應(yīng)完畢后將容器取出，再置于30 60°C水浴條件下，加入一定量的NaOH溶液調(diào)節(jié)堿化度，繼續(xù)反應(yīng)2 24h ;(4)反應(yīng)完成后，將產(chǎn)物在常溫下熟化2 24h，得到紅棕色的聚磷氯化鋁鐵絮凝劑。具體地說，步驟(I)中，Al/Fe摩爾比控制在0.1 8.0之間；P/ (Al+Fe)摩爾比控制在0.1 0.6之間。步驟(3)中，堿化度控制在0.1 0.6之間。
本發(fā)明的目的之二在于提供上述方法制備聚磷氯化鋁鐵絮凝劑的應(yīng)用，即用于給水處理中濁度與UV254的去除，用于生活污水與生產(chǎn)廢水中降低水體中的濁度、COD和總磷。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在如下幾點(diǎn):(1)本發(fā)明制備方法采用微波輻射聚合工藝，微波能夠促進(jìn)聚合反應(yīng)，而且反應(yīng)體系升溫快，能夠顯著縮短合成時(shí)間。(2)微波輻射條件下，可以克服水溶液加熱過程中受熱不均的缺點(diǎn)，且反應(yīng)物性質(zhì)更加穩(wěn)定，不易變質(zhì)。(3)本發(fā)明方法制備的絮凝劑用途廣泛，可廣泛用于給水處理和廢水處理當(dāng)中，具有處理效果好，絮體沉降速度快的特點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。實(shí)施例1:(I)室溫下，取6體積份2mol/L的PAC (聚合氯化鋁)水溶液和4體積份2mol/L的FeCl3水溶液置于容器中，攪拌3min，再加入2mol/L的Na2HPO4.2H20水溶液，調(diào)節(jié)磷與鋁鐵的摩爾比P/(Al+Fe)為0.2，繼續(xù)攪拌IOmin使其混合均勻；(2)將容器置于微波反應(yīng)器中，開啟微波，在100W微波輻射條件下使溫度迅速上升至反應(yīng)溫度60°C，然后降低微波功率至40W，使反應(yīng)溫度控制在60V聚合反應(yīng)8min ；(3)將容器從微波反應(yīng)器中取出后，在50°C水浴條件下加入4mL2mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)堿化度，繼續(xù)反應(yīng)4h ；(4)反應(yīng)完成后，將產(chǎn)物在常溫下熟化8h ；(5)制得外觀為紅棕色液體、堿化度為0.42的聚磷氯化鋁鐵。實(shí)施例2:(I)室溫下，取5體積份2mol/L的PAC (聚合氯化鋁)水溶液和4體積份3mol/L的FeCl3水溶液置于容器中，攪拌3min，再加入2mol/L的Na2HPO4.2H20水溶液，調(diào)節(jié)磷與鋁鐵的摩爾比P/(Al+Fe)為0.3，繼續(xù)攪拌IOmin使其混合均勻；(2)將容器置于微波反應(yīng)器中，開啟微波，在100W微波輻射條件下使溫度迅速上升至反應(yīng)溫度60°C，然后降低微波功率至40W，使反應(yīng)溫度控制在50V聚合反應(yīng)IOmin ；(3)將容器從微波反應(yīng)器中取出后，60°C水浴條件下加入4mL2mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)堿化度，繼續(xù)反應(yīng)4h ；(4)反應(yīng)完成后，將廣物在常溫下熟化IOh ；(5)制得外觀為紅棕色液體、堿化度為0.51的聚磷氯化鋁鐵。本發(fā)明產(chǎn)物應(yīng)用于水處理的實(shí)施例:將本發(fā)明實(shí)施例1和實(shí)施例2的產(chǎn)物PPFAC (聚磷氯化鋁鐵絮凝劑)、工業(yè)PFC、工業(yè)PAC用于生活污水濁度、COD的去除，混凝效果如表I所示:表I
權(quán)利要求
1.一種聚磷氯化鋁鐵絮凝劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟: (1)室溫下，將一定量的液體聚合氯化鋁或固體聚合氯化鋁水溶液和FeCl3水溶液置于容器中，并攪拌3 15min，再加入Na2HPO4.2H20的水溶液，繼續(xù)攪拌3 15min使其混合均勻； (2)將步驟(I)裝有混合溶液的容器置于微波反應(yīng)器當(dāng)中，開啟微波，在20 100W微波輻射條件下使溫度迅速上升至反應(yīng)溫度40 120°C，然后使微波功率控制在20 60W，保持反應(yīng)溫度一定，反應(yīng)3 15min ； (3)在微波反應(yīng)器中反應(yīng)完畢后將容器取出，再置于30 60°C水浴條件下，加入一定量的NaOH溶液調(diào)節(jié)堿化度，繼續(xù)反應(yīng)2 24h ; (4)反應(yīng)完成后，將產(chǎn)物在常溫下熟化2 24h，得到紅棕色的聚磷氯化鋁鐵絮凝劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述聚磷氯化鋁鐵絮凝劑的制備方法，其特征在于:步驟(I)中，Al/Fe摩爾比控制在0.1 8.0之間；P/(A1+Fe)摩爾比控制在0.1 0.6之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述聚磷氯化鋁鐵絮凝劑的制備方法，其特征在于:步驟(3)中，堿化度控制在0.1 0.6之間。
4.一種如權(quán)利要求1所述方法制備聚磷氯化鋁鐵絮凝劑的應(yīng)用，其特征在于:用于給水處理中濁度與UV254的去除，用于生活污水與生產(chǎn)廢水中降低水體中的濁度、COD和總磷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微波輻射條件下聚磷氯化鋁鐵絮凝劑的制備方法及應(yīng)用。本發(fā)明以聚合氯化鋁和FeCl3·6H2O為主要原料，加水溶解、混合均勻，然后加入磷酸氫二鈉溶液以調(diào)節(jié)磷與鋁鐵的摩爾比，將其放入微波反應(yīng)器當(dāng)中輻射、加熱，使其在微波條件下聚合，然后將其從微波反應(yīng)器取出，在水浴條件下加入NaOH溶液調(diào)節(jié)堿化度并繼續(xù)反應(yīng)一段時(shí)間，最后常溫熟化后得到聚磷氯化鋁鐵。本發(fā)明可廣泛用于水源水的處理、生產(chǎn)廢水和生活污水處理當(dāng)中，且功能優(yōu)于普通的聚合氯化鋁和聚合氯化鐵。在給水處理中，本發(fā)明的聚磷氯化鋁鐵能有效降低水體的濁度和UV254；在用于生活污水與工業(yè)廢水中，本發(fā)明的聚磷氯化鋁鐵對(duì)濁度、COD、總磷都有很好的去除效果。
文檔編號(hào)C02F1/52GK103191684SQ20131015429
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月28日
發(fā)明者張鵬, 任伯幟, 鄭諧, 劉科家, 楊旭明, 安越 申請(qǐng)人:湖南科技大學(xué)