特效聚合有機(jī)硫酸鋁絮凝劑及制備方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】特效聚合有機(jī)硫酸鋁絮凝劑及制備方法
[0001](一)領(lǐng)域
本發(fā)明特效聚合有機(jī)硫酸鋁絮凝劑及制備方法屬于聚合化工領(lǐng)域。
[0002](二)簡(jiǎn)介
理論基礎(chǔ)是:“聚并”理論，絮凝劑主要是帶有正(負(fù))電性的基團(tuán)中和一些水中帶有負(fù)(正)電性難于分離的一些粒子或者叫顆粒，降低其電勢(shì)，使其處于穩(wěn)定狀態(tài)，并利用其聚合性質(zhì)使得這些顆粒集中，并通過(guò)物理或者化學(xué)方法分離出來(lái)。
[0003]一般為達(dá)到這種目的而使用的藥劑，稱(chēng)之為絮凝劑。
[0004]絮凝劑主要應(yīng)用于給水和污水處理領(lǐng)域。
[0005]分為陰離子聚丙烯酰胺，陽(yáng)離子聚丙烯酰胺，非離子聚丙烯酰胺。
[0006]聚丙烯酰胺按分子量的大小可分為超高相對(duì)分子量聚丙烯酰胺、高相對(duì)分子量聚丙烯酰胺、中相對(duì)分子量聚丙烯酰胺和低相對(duì)分子量聚丙烯酰胺。
[0007]超高相對(duì)分子量聚丙烯酰胺主要用于油田的三次采油，高相對(duì)分子量聚丙烯酰胺主要用做絮凝劑，中相對(duì)分子量聚丙烯酰胺主要用做紙張的干強(qiáng)劑，低相對(duì)分子量聚丙烯酰胺主要用做分散劑。
[0008]藥劑中含有經(jīng)改性的植物多酚，由于它同時(shí)含有酚羥基、醇羥基、羧基等多個(gè)反應(yīng)活性基團(tuán)和活性部位，以及親核中心和親電中心，使其可以同時(shí)發(fā)生親核、親電等多種化學(xué)反應(yīng)。
[0009]在技術(shù)上較好地融合了有機(jī)和無(wú)機(jī)絮凝劑的優(yōu)點(diǎn)和特長(zhǎng)，攻克了傳統(tǒng)有機(jī)和無(wú)機(jī)絮凝劑同時(shí)投放時(shí)互不相溶的弊端。
[0010]藥劑應(yīng)用于紅霉素預(yù)處理、淀粉加工、中水回用、啤酒、菲汀、城市污水、垃圾滲浙液、酒精生產(chǎn)等高難度污水處理中，具有一次性投資省，工藝、操作簡(jiǎn)便，運(yùn)行成本低，效果好的特點(diǎn)。
[0011]無(wú)機(jī)絮凝劑包括硫酸鋁、氯化鋁、硫酸鐵、氯化鐵等，其中硫酸鋁最早是由美國(guó)開(kāi)發(fā)的，并一直沿用至今的一種重要的無(wú)機(jī)絮凝劑。常用的鋁鹽有硫酸鋁AL2(S04)3.18H20和明礬AL2 (S04) 3.K2S04.24H20,另一類(lèi)是鐵鹽有三氯化鐵水合物FeCL3.6H20.硫酸亞鐵水合物FeS04.17H20和硫酸鐵。
[0012]無(wú)機(jī)絮凝劑的優(yōu)點(diǎn)是比較經(jīng)濟(jì)、用法簡(jiǎn)單；但用量大、絮凝效果低，而且存在成本低、腐蝕性強(qiáng)的缺點(diǎn)。
[0013]無(wú)機(jī)高分子絮凝劑是20世紀(jì)60年代后期才發(fā)展起來(lái)的一類(lèi)新型廢水處理劑。與傳統(tǒng)絮凝劑相比，它能成倍的提高效能，且價(jià)格較低，因而有逐步成為主流藥劑的趨勢(shì)。
[0014]加上產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，無(wú)機(jī)聚合類(lèi)絮凝劑的生產(chǎn)已占絮凝劑總產(chǎn)量30%?60%。
[0015]簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)聚合物絮凝劑，這類(lèi)無(wú)機(jī)聚合物絮凝劑主要是鋁鹽和鐵鹽的聚合物。
[0016]如聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鋁(PAS)、聚合氯化鐵(PFC)以及聚合硫酸鐵(PFS)
坐寸ο
[0017]無(wú)機(jī)聚合物絮凝劑之所以比其它無(wú)機(jī)絮凝劑效果好，其根本原因在于它能提供大量的絡(luò)合離子，且能夠強(qiáng)烈吸附膠體微粒，通過(guò)吸附、橋架、交聯(lián)作用，從而使膠體凝聚。
[0018]同時(shí)還發(fā)生物理化學(xué)變化，中和膠體微粒及懸浮物表面的電荷，降低了 δ電位，使膠體微粒由原來(lái)的相斥變?yōu)橄辔?br>[0019]破壞了膠團(tuán)穩(wěn)定性，使膠體微粒相互碰撞，從而形成絮狀混凝沉淀，沉淀的表面積可達(dá)(200?1000)m2/g，極具吸附能力。
[0020]硫酸鐵性狀:灰白色粉末或正交棱形結(jié)晶流動(dòng)淺黃色粉末。
[0021]對(duì)光敏感。易吸濕。在水中溶解緩慢，但在水中有微量硫酸亞鐵時(shí)溶解較快，微溶于乙醇，幾乎不溶于丙酮和乙酸乙酯。
[0022]在水溶液中緩慢地水解。相對(duì)密度(dl8)3.097。熱至480°C分解。商品通常約含20%水呈淺黃色。也有含9分子結(jié)晶水的。
[0023]相對(duì)密度2.1。175°C失去7分子結(jié)晶水。
[0024]用途:1、用于銀的分析，糖的定量測(cè)定，用作染料、墨水、凈水、鋁的雕刻、消毒、聚合催化劑等。
[0025]2、分析試劑、糖定量測(cè)定、鐵催化劑、媒染劑、凈水劑制顏料、藥物。
[0026]3、水處理行業(yè)用作凈水的混凝劑和污泥的處理劑。
[0027]4、被用作媒染劑以及工業(yè)廢水的凝結(jié)劑，也用于顏料中。
[0028]5、醫(yī)藥上用硫酸鐵作收斂劑和止血?jiǎng)?br>[0029]6、用于鍍鋅鎳鐵合金、鍍鋅鐵鈷合金等電解液中。
[0030]聚合硫酸鐵是一種多羥基、多核結(jié)合體的陽(yáng)離子型無(wú)機(jī)高分子絮凝劑，它可以與水以任意比例快速混合。
[0031]它比一般的無(wú)機(jī)混合凝劑有較大的分子量，用作水處理劑時(shí)，具有較強(qiáng)的吸附、絮橋、凝聚沉淀性能，且絮凝體形成大而快，絮體不易破碎，重凝性能好，沉淀后的水過(guò)濾快，凈水PH值范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。
硫Ife招性質(zhì):極易溶于水，硫Ife招在純硫Ife中不能溶解(只是共存)，在硫Ife溶液中與硫酸共同溶解于水，所以硫酸鋁在硫酸中溶解度就是硫酸鋁在水中的溶解度。
[0032]常溫析出含有18分子結(jié)晶水，為18水硫酸鋁，工業(yè)上生產(chǎn)多為18水硫酸鋁。含無(wú)水硫酸鋁51.3%，即使100°C也不會(huì)自溶(溶于自身結(jié)晶水)。
[0033]不易風(fēng)化而失去結(jié)晶水，比較穩(wěn)定，加熱會(huì)失水，高溫會(huì)分解為氧化鋁和硫的氧化物。
[0034]加熱至770°C開(kāi)始分解為氧化鋁、三氧化硫、二氧化硫和水蒸氣。溶于水、酸和堿，不溶于乙醇。水溶液呈酸性。
[0035]水解后生成氫氧化鋁，水溶液長(zhǎng)時(shí)間沸騰可生成堿式硫酸鋁。
[0036]工業(yè)品為灰白色片狀、粒狀或塊狀，因含低鐵鹽而帶淡綠色，又因低價(jià)鐵鹽被氧化而使表面發(fā)黃。
[0037]粗品為灰白色細(xì)晶結(jié)構(gòu)多孔狀物。無(wú)毒，粉塵能刺激眼睛。
[0038]作用:1.造紙工業(yè)中用作紙張施膠劑，以增強(qiáng)紙張的抗水、防滲性能。
[0039]2.溶于水后能使水中的細(xì)小微粒和自然膠粒凝聚成大塊絮狀物，從而自水中除去，故用作供水和廢水的混凝劑。
[0040]3.用作濁水凈化劑，也用作沉淀劑、固色劑、填充劑等。在化妝品中用作抑汗化妝品原料(收斂劑)。
[0041]4.消防工業(yè)中，與小蘇打、發(fā)泡劑組成泡沫滅火劑。
[0042]5.分析試劑，媒染劑，鞣革劑，油脂脫色劑，木材防腐劑。
[0043]6.白蛋白巴氏殺菌的穩(wěn)定劑(包括液體或冷凍全蛋、蛋白或蛋黃)。
[0044]7.可作原料，用于制造人造寶石和高級(jí)銨明礬，其他鋁酸鹽。
[0045]8.燃料工業(yè)中，在生產(chǎn)鉻黃和色淀染料時(shí)作沉淀劑，同時(shí)又起固色和填充劑作用。
[0046]除常用的聚鋁、聚鐵外，還有聚活性硅膠及其改性品，如聚硅鋁(鐵)、聚磷鋁(鐵)。
[0047]改性的目的是引入某些高電荷離子以提高電荷的中和能力，引入羥基、磷酸根等以增加配位絡(luò)合能力，從而改變絮凝效果。
[0048]其可能的原因是:某些陰離子或陽(yáng)離子可以改變聚合物的形態(tài)結(jié)構(gòu)及分布，或者是兩種以上聚合物之間具有協(xié)同增效作用。
[0049]聚硅酸絮凝劑(PSAA)由于制備方法簡(jiǎn)便，原料來(lái)源廣泛，成本低，是一種新型的無(wú)機(jī)高分子絮凝劑，對(duì)油田稠油采出水的處理具有更強(qiáng)的除油能力。
[0050]故具有極大的開(kāi)發(fā)價(jià)值及廣泛的應(yīng)用前景。聚硅酸硫酸鐵(PFSS)絮凝劑，發(fā)現(xiàn)高度聚合的硅酸與金屬離子一起可產(chǎn)生良好的混凝效果。
[0051]將金屬離子引到聚硅酸中，得到的混凝劑其平均分子質(zhì)量高達(dá)2X105，有可能在水處理中部分取代有機(jī)合成高分子絮凝劑。
[0052]聚磷氯化鐵(PPFC)中P043-高價(jià)陰離子與Fe3+有較強(qiáng)的親和力，對(duì)Fe3+的水解溶液有較大的影響，能夠參與Fe3+的絡(luò)合反應(yīng)并能在鐵原子之間架橋，形成多核絡(luò)合物。
[0053]對(duì)水中帶負(fù)電的硅藻土膠體的電中和吸附架橋作用增強(qiáng)，同時(shí)由于P043-的參與使礬花的體積、密度增加，絮凝效果提高。
[0054]聚磷氯化鋁(PPAC)也是基于磷酸根對(duì)聚合鋁(PAC)的強(qiáng)增聚作用，在聚合鋁中引入適量的磷酸鹽，通過(guò)磷酸根的增聚作用，使得PPAC產(chǎn)生了新一類(lèi)高電荷的帶磷酸根的多核中間絡(luò)合物。
[0055]聚硅酸鐵(PSF)它不僅能很好地處理低溫低濁水，而且比硫酸鐵的絮凝效果有明顯的優(yōu)越性，如用量少，投料范圍寬，礬花形成時(shí)間短且形態(tài)粗大易于沉降，可縮短水樣在處理系統(tǒng)中的停留時(shí)間等。
[0056]因而提高了系統(tǒng)的處理能力，對(duì)處理水的pH值基本無(wú)影響。
[0057]聚合硫酸氯化鐵鋁(PAFCS)在飲用水及污水處理中，有著比明礬更