专利名称：：聚合硅酸-盐液体絮凝剂及制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种水处理用絮凝剂及制备方法，特别涉及聚合硅酸-盐絮凝剂及制备方法。在水处理中，用絮凝剂除去杂质和悬浮态分散物质，采用的絮凝剂有硫酸铝、三氯化铁，其它无机低分子絮凝剂、聚合氯化铝，聚合硅酸和其它无机聚合絮凝剂，聚丙烯酰胺和其它有机聚合絮凝剂。硫酸铝絮凝剂价廉，但聚集速度低，形成的絮状物小，在处理低温水时，聚集作用进行得不充分。用硫酸铝能大大降低碱度，必须与大量碱性化学药品或其它助凝剂一起使用。三氯化铁处理水能形成大的絮状物，与不同的重金属形成有效的共沉淀作用，但三氯化铁腐蚀性高，它的稳定性低，需和熟石灰一起使用，还会产生大量污泥。聚合氯化铝、碱式氯化铝，絮凝力强，即使在低温水中，絮状物的形成速度也较快，因而被广泛采用。缺点是聚合氯化铝的生产受原料限制，成份复杂、过程长，条件难控制，很难得到聚集能力相同的产品，价格也较贵。聚合硫酸铁虽效率高，但对设备腐蚀大，投资多，水质难控制。CN87101246A介绍了日本一种水处理方法及絮凝剂，它采用高聚合硅酸和少量金属盐一起使用，最好使酸性的金属盐与聚合后的硅酸在酸性溶液中混合，用碱性的金属盐与聚合后的硅酸在碱性溶液中混合，该絮凝剂的优点是在低温水中有极强的聚集能力，水处理费用可比常规处理费用低。但因聚合硅酸用水玻璃制取，受原料限制，难以大规模生产，而且聚合硅酸和金属盐需分别生产、贮藏、运输和使用均较麻烦，不便推广。聚丙烯酰胺和其它有机聚合絮凝剂，能以较快的速度形成较大的絮状物。但有机絮凝剂的缺点难保证处理后的水总是安全无害。本发明的目的是克服上述诸絮凝剂的缺点，研究生产一种原料易得，成本低、净水效果好，生产方法简单易推广的絮凝剂。实现本发明目的的技术措施是用高炉水矿渣为主要原料，必要时配加少量铝，或铁、锌、铝矾土，经筛选除杂质(铁块，煤渣等)，粉碎过60目筛后，于常温常压下，用盐酸分步酸溶、聚合，滤去不溶物，得到的聚合硅酸-盐滤液，熟化3-5小时后，用盐酸调整其PH值在1.5-2.5最好在1.8-2.0，即得到稳定的聚合硅酸-盐液体絮凝剂。所用高炉水矿渣成份重量％，SiO225-35，Al2O38-18，CaO35-45，Mg2.5-5.0，MnO0.5-3.0，FeO0.5-2.0，S0.5-1.5。矿渣与盐酸的用量为每Kg矿渣、加30％盐酸2.5l，盐酸和粉碎过筛过的矿渣一般均分成三次加入，还需加入约10l水，酸溶聚合过程中不断地搅拌。本聚合硅酸-盐液体絮凝剂，其硅酸与金属离子的摩尔比为0.3-0.5∶1，主要成份除水外含SiO23.5-5.5％，Al2O31.2-2.096，Fe＜0.5％.Ca6.5-8.5％，Mg0.5-1.0％，Mn＜0.5％，Cl-8.5-10.5，PH为1.5-2.5，最好PH为1.8-2.0。本絮凝剂存放20-30天不凝胶。本发明的絮凝剂与硫酸铝净化水的效果比较如下表1表1本絮凝剂与硫酸铝净化水效果比较</tables>由表1数据可见，本发明的聚合硅酸-盐液絮凝剂净化水效果明显优于传统硫酸铝，沉淀聚集体大，沉淀速度快。用本发明的絮凝剂在15℃，投药30mg/l，净化处理30分钟后的水质分析(常规分析法)结果列于表2。表2项目净化前原水净化水颜色土黄色无色混浊度650＜5PH值7.607.35总硬度96.5103.0氯化物mg/l7.68.1mg/l总Femg/l0.350.05Mn++mg/l00Zn++mg/l00Cu++mg/l0.120.008Pb++mg/l00ASmg/l00Cr+6mg/l00Ca++mg/l00Hg++mg/l00氰化物mg/l00氟化物mg/l0.200.15由表2可见净化水完全符合饮用水标准。本絮凝剂产品成本比碱式氯化铝约低60％，生产本絮凝剂的原料易得，生产设备比较简单。实施例1在反应器中加入30％盐酸50ml水500ml，加入上述粉碎并通过60目筛的高炉水矿渣20g，反应3-5小时后过滤，取过滤液，再加入30％盐酸50ml，再加入粉碎矿渣20g，反应3-5小时后过滤，取其滤液，再加入30％盐酸50ml、水50ml，粉碎矿渣20g，反应3-5小时后，过滤得到约500ml滤液，熟化4小时后，加入10％盐酸调整PH值到1.5-2.0即得产品。以上反应在常温常压下进行，反应过程中不断搅拌；产品分析结果(重量百分含量)SiO23.5，Al2O32.0，Fe＜0.5，Ca6.5，Mg1.0，Mn＜0.5，Cl-8.5，PH2.0。用本实例所得絮凝剂净化水投药量30mg/l，沉清30分钟，结果如表3。表3项目原水净化水PH7.67.4浊度650＜5总硬度98102Cl-mg/l5.26.5Femg/l0.30.3Mn++mg/l00Zn++mg/l00Cu++mg/l0.100.005Pb++mg/l00As00Cr+6mg/l00Cd++mg/l00Mg++mg/l00CNmg/l00F-mg/l0.20.2实施例2在反应杯中加入30％盐酸150ml，水550ml，分次(三次)加入矿渣50g，控制反应温度不超过40℃，当PH约为3时过滤，滤液熟化5小时，加入10％盐酸调整PH到≤2.5，即得聚合硅酸-盐液体絮凝剂，此絮凝剂分析结果(重量百分数)SiO25.5，Al2O31.5，Fe0.4，Mg0.5，Ca7.1，Mn＜0.5，Cl9.3。利用此絮凝剂处理同实施例1的原水，投絮凝剂量30mg/l，沉淀30分钟后所得净化水混浊度＜5，PH7.3，总硬度100，氯化物8.2mg/l，Fe0.05mg/l，Cu++0.06mg/l，氟化物0.15mg/l，未检出Mn、Zn、Pb、As、Cr+6、Cd、Hg及氰化物。实施例3在反应器中加30％盐酸150ml，水100ml，金属铝2-2.5g或铝矾土4-5g，或铁2.5g、Zn2g进行反应，然后加入水100ml，分次加入矿渣40g，控制反应液PH值在2-3之间，进行过滤，滤液熟化3小时，调整PH到2左右，即得聚合硅酸-盐液体絮凝剂产品。产品成份分析为PH2.1，Al2O33.5％(重量百分数)，SiO23.0％，Fe0.4％，Ca7.2％，Cl-8.8％，Mn0.4％，Mg0.7％。存放30天不凝胶。用此絮凝剂净化水投药量30mg/l，沉30分钟结果如表4。表4项目原水净化水PH7.67.4总硬度101103Cl-mg/l5.56.5Femg/l0.350.30Mn++mg/l0.050.10Zn++mg/l0.120.15Cu++mg/l0.150.005Pb++mg/l00Asmg/l00Cr+6mg/l00Ca++mg/l00Hg++mg/l00CN-mg/l00F-mg/l0.250.1浊度700＜5用实施例1、2、3所得絮凝，在15℃下，PH7.2时净水效果如硫酸铝净水效果的比较如表5。表5</tables>权利要求1.一种水处理用聚合硅酸-盐液体絮凝剂，其特征是它的硅酸与金属离子摩尔比为0.3-0.5∶1，PH为1.5-2.5其中含成份(重量百分数)SiO23.5-5.5，Al2O31.2-2.0，Fe＜0.5，Ca6.5-3.5，Mg0.5-1.0，Mn＜0.5.Cl-8.5-10.5。2.如权利要求1的絮凝剂，其特征是其最佳PH为1.8-2.0。3.制备权利要求1絮凝剂的方法，其特征是以高炉水矿渣为主要原料(或加入少量铝、铁、锌、铝矾土)，经筛选除铁块、煤渣后，粉碎过筛(一般过60目筛)，在常温常压不断搅拌下用盐酸分步酸溶、聚合，每Kg矿渣用30％盐酸2.5l，滤去不溶物，滤液经熟化3-5小时后用盐酸调整其PH值在1.5-2.5即可。4.如权利要求3制备聚合硅酸-盐液体絮凝剂的方法，其特征是所用高炉水矿渣主要成份(重量％)为SiO225-35Al2O38-18CaO35-45MgO2.5-5.0MnO0.5-3.0FeO0.5-2.0S0.5-1.5。全文摘要一种聚合硅酸-盐液体絮凝剂及制备方法，该絮凝剂硅酸与金属离子的摩尔比为0.3-0.5∶1，pH1.5-2.5，含量重量百分数SiO文档编号C04B2/10GK1049323SQ9010719公开日1991年2月20日申请日期1990年8月22日优先权日1990年8月22日发明者吴位能,张伯温申请人:吴位能,张伯温