专利名称：多核无机高分子絮凝剂的制作方法
技术领域：
本发明属于水、废水、污水处理技术领域，具体涉及到悬浮杂质的絮凝或沉淀。
目前在工业废水的处理中所用的絮凝剂主要有五大类，包括无机低分子絮凝剂、无机高分子絮凝剂、天然有机高分子絮凝剂、合成有机高分子絮凝剂、微生物絮凝剂。无机低分子絮凝剂主要有硫酸亚铁、氯化亚铁、硫酸铝、碱式氯化铝等，无机高分子絮凝剂主要有聚合氯化铝、聚合硫酸铁，由于无机絮凝剂原料来源丰富、成本低、使用方便、效果明显，一直在絮凝剂产品中占主导地位。
尽管如此，无机絮凝剂仍然存在用量大、絮凝速度慢、性能单一、PH适应范围窄、低温使用效果不良等缺点，如对污水量大、流速快的污水很不适用，对含有重金属离子的饮用水和污水处理效果很不明显等。
另一方面，不少絮凝剂为液态，通常装入罐内储存和运输，不便于运输，而且有强烈的腐蚀性很容易腐蚀设备。对于工业污水、油田污水、含重金属离子污水的处理很不适用。
本发明的一个目的在于克服上述絮凝剂的缺点，提供一种絮凝速度快、絮体密实、沉淀分离效率高、使用范围广的多核无机高分子絮凝剂。
本发明的另一个目的在于提供一种溶解速度快、便于保存和运输的多核无机高分子絮凝剂。
本发明的进一步目的在于提供一种多核无机高分子絮凝剂的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的解决方案它是由下述组分以及重量配比为原料制成A组分是Mg的盐酸盐、Fe的盐酸盐、Al的聚合盐酸盐的10～30％盐酸溶液组合物，在其配比中，Mg的盐酸盐∶Fe的盐酸盐∶Al的聚合盐酸盐∶10～30％盐酸溶液的重量比为1∶1～3∶1～3∶7～15，或A组分是Mg的硫酸盐、Fe的硫酸盐、Al的聚合硫酸盐的1-30％硫酸溶液组合物，在其配比中，Mg的硫酸盐∶Fe的硫酸盐∶Al的聚合硫酸盐∶10～30％硫酸溶液的重量比为1∶1～3∶1～3∶7～15，A组分的含量为20～70％。
B组分是Al的聚合盐酸盐或Al的聚合硫酸盐，其含量为10～60％。
C组分是可溶性硅酸盐的10～30％酸性溶液，其含量为20～60％。
本发明各原料的优选重量配比为A组分30～60％B组分20～50％C组分30～50％本发明各原料的最佳重量配比为A组分50％B组分35％C组分40％本发明的C组分可溶性硅酸盐为硅酸钠或硅酸钾，C组分可溶性硅酸盐的酸性溶液为盐酸溶液或硫酸溶液。
在本发明的配比中，其主要组分为Al的聚合盐酸盐或聚合硫酸盐、以及铁的盐酸盐或硫酸盐的含量较高，加快了悬浮在污水中污物的絮凝速度，增加了矾花沉降速度，降低了淤泥体积，而且经絮凝后的絮体密实，在本发明的配比中加入了可溶性硅酸盐，提高了产品的稳定性和絮凝效果，适用于低温使用。
本发明采用的另一个解决方案是该絮凝剂的形状为软膏形。
本发明采用的还有一个解决方案它的制备方法是将液态的A组分加入到反应釜中，加入C组分用加热器加热至30℃～110℃，用搅拌器搅拌至成为均匀溶液，然后加入B组分，再用搅拌器搅拌，使其均匀混合，停止搅拌逐渐冷却成为软膏状，按本发明的质量检验标准检验后，包装，得本发明产品。
本发明制备方法中C组分加入到A组分后的优选加热温度范围为40℃～100℃。
本发明制备方法中C组分加入到A组分后的最佳加热温度为70℃。
采用本发明制备方法制备的本发明软膏状絮凝剂委托试验单位进行了对比试验，试验结果表明本发明絮凝剂具有絮凝速度快。絮体密实。沉淀分离效率高。使用范围广等优点，可用于油田污水的处理。工业废水的处理，以及饮用水中砷和氟的去除处理。
下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1以生产本发明产品100kg为例所用的原料及其配比为A组分是氯化镁、氯化铁、聚合氯化铝、20％盐酸溶液的组合物，氯化镁∶氯化铁∶聚合氯化铝∶20％盐酸溶液＝1∶2∶2∶11重量配比制成盐酸溶液50kg，B组分是聚合氯化铝20kg，C组分是硅酸钠20％盐酸溶液30kg。
其制备方法为将A组分加入到反应釜中，加入C组分，用加热器加热至70℃，用搅拌机搅拌至成为均匀溶液，然后加入B组分，再搅拌使其充分混合，放置冷却成软膏状，经质量检验后，包装，即得产品。
实施例2以生产本发明产品100kg为例所用的原料及其配比为A组分是氯化镁、氯化铁、聚合氯化铝、10％盐酸溶液的组合物，氯化镁∶氯化铁∶聚合氯化铝∶10％盐酸溶液＝1∶1∶1∶7重量配比制成盐酸溶液20kg，B组分是聚合氯化铝60kg，C组分是硅酸钠20％盐酸溶液20kg。
其制备方法为C组分加入到A组分内用加热器加热至30℃，其它工艺过程与实施例1相同。
实施例3A组分是氯化镁、氯化铁、聚合氯化铝、30％盐酸溶液的组合物，氯化镁∶氯化铁∶聚合氯化铝∶30％盐酸溶液＝1∶3∶3∶15重量配比制成盐酸溶液70kg，B组分是聚合氯化铝10kg，C组分是硅酸钠30％盐酸溶液20kg。
其制备方法为将A组分加入到反应釜中，加入C组分，用加热器加热至110℃，其它工艺过程与实施例1相同。
实施例4以生产本发明产品100kg为例所用的原料及其配比为A组分是氯化镁、氯化铁、聚合氯化铝、10％盐酸溶液的组合物，氯化镁∶氯化铁∶聚合氯化铝∶10％盐酸溶液＝1∶3∶1∶11重量配比制成盐酸溶液30kg，B组分是聚合氯化铝10kg，C组分是硅酸钠10％盐酸溶液60kg。
其制备方法与实施例1相同。
实施例5以生产本发明产品100kg为例所用的原料及其配比为A组分是氯化镁、氯化铁、聚合氯化铝、30％盐酸溶液的组合物，氯化镁∶氯化铁∶聚合氯化铝∶10％盐酸溶液＝1∶1∶3∶11重量配比制成盐酸溶液70kg，B组分是聚合氯化铝10kg，C组分是硅酸钠10％盐酸溶液20kg。
其制备方法与实施例1相同。
实施例6以生产本发明产品100kg为例所用的原料及其配比为A组分是氯化镁、氯化铁、聚合氯化铝、10％盐酸溶液的组合物，氯化镁∶氯化铁∶聚合氯化铝∶10％盐酸溶液＝1∶1∶1∶7重量配比制成盐酸溶液20kg，B组分是聚合氯化铝60kg，C组分是硅酸钠20％盐酸溶液20kg。
其制备方法与实施例1相同。
实施例7以生产本发明产品100kg为例所用的原料及其配比为A组分是氯化镁、氯化铁、聚合氯化铝、30％盐酸溶液的组合物，氯化镁∶氯化铁∶聚合氯化铝∶10％盐酸溶液＝1∶3∶3∶15重量配比制成盐酸溶液30kg，B组分是聚合氯化铝10kg，C组分是硅酸钠10％盐酸溶液60kg。
其制备方法与实施例1相同。
实施例8
以生产本发明产品100kg为例所用的原料及其配比为A组分是氯化镁、氯化铁、聚合氯化铝、30％盐酸溶液的组合物，氯化镁∶氯化铁∶聚合氯化铝∶10％盐酸溶液＝1∶3∶1∶11重量配比制成盐酸溶液70kg，B组分是聚合氯化铝10kg，C组分是硅酸钠30％盐酸溶液20kg。
其制备方法与实施例2相同。
实施例9以生产本发明产品100kg为例所用的原料及其配比为A组分是氯化镁、氯化铁、聚合氯化铝、10％盐酸溶液的组合物，氯化镁∶氯化铁∶聚合氯化铝∶10％盐酸溶液＝1∶1∶3∶11重量配比制成盐酸溶液20kg，B组分是聚合氯化铝60kg，C组分是硅酸钠10％盐酸溶液20kg。
其制备方法与实施例1相同。
实施例10以生产本发明产品100kg为例所用的原料及其配比为A组分是硫酸镁、硫酸铁、聚合硫酸铝、20％硫酸溶液的组合物，硫酸镁∶硫酸铁∶聚合硫酸铝∶20％硫酸溶液＝1∶2∶2∶11重量配比制成硫酸溶液50kg，B组分是聚合硫酸铝20kg，C组分是硅酸钠20％硫酸溶液30kg。
其制备方法与实施例1相同。
实施例11以生产本发明产品100kg为例所用的原料及其配比为A组分是硫酸镁、硫酸铁、聚合硫酸铝、10％硫酸溶液的组合物，硫酸镁∶硫酸铁∶聚合硫酸铝∶10％硫酸溶液＝1∶1∶1∶7重量配比制成硫酸溶液20kg，B组分是聚合硫酸铝60kg，C组分是硅酸钠20％硫酸溶液20kg。
其制备方法与实施例2相同。
实施例12以生产本发明产品100kg为例所用的原料及其配比为A组分是硫酸镁、硫酸铁、聚合硫酸铝、30％硫酸溶液的组合物，硫酸镁∶硫酸铁∶聚合硫酸铝∶30％硫酸溶液＝1∶3∶3∶15重量配比制成硫酸溶液70kg，B组分是聚合硫酸铝10kg，C组分是硅酸钠20％硫酸溶液20kg。
其制备方法与实施例3相同。
实施例13A组分是硫酸镁、硫酸铁、聚合硫酸铝、10％硫酸溶液的组合物，硫酸镁∶硫酸铁∶聚合硫酸铝∶10％硫酸溶液＝1∶3∶1∶11重量配比制成硫酸溶液30kg，B组分是聚合硫酸铝10kg，C组分是硅酸钠10％硫酸溶液60kg。
其制备方法与实施例1相同。
实施例14以生产本发明产品100kg为例所用的原料及其配比为A组分是硫酸镁、硫酸铁、聚合硫酸铝、30％硫酸溶液的组合物，硫酸镁∶硫酸铁∶聚合硫酸铝∶10％硫酸溶液＝1∶1∶3∶11重量配比制成硫酸溶液70kg，B组分是聚合硫酸铝10kg，C组分是硅酸钠10％溶液20kg。
其制备方法与实施例1相同。
实施例15以生产本发明产品100kg为例所用的原料及其配比为A组分是硫酸镁、硫酸铁、聚合硫酸铝、10％硫酸溶液的组合物，硫酸镁∶硫酸铁∶聚合硫酸铝∶10％硫酸溶液＝1∶1∶1∶7重量配比制成硫酸溶液70kg，B组分是聚合硫酸铝10kg，C组分是硅酸钠20％硫酸溶液20kg。
其制备方法与实施例1相同。
实施例16以生产本发明产品100kg为例所用的原料及其配比为A组分是硫酸镁、硫酸铁、聚合硫酸铝、30％硫酸溶液的组合物，硫酸镁∶硫酸铁∶聚合硫酸铝∶10％硫酸溶液＝1∶3∶3∶15重量配比制成硫酸溶液30kg，B组分是聚合硫酸铝10kg，C组分是硅酸钠10％硫酸溶液60kg。
其制备方法与实施例1相同。
实施例17以生产本发明产品100kg为例所用的原料及其配比为A组分是硫酸镁、硫酸铁、聚合硫酸铝、30％硫酸溶液的组合物，硫酸镁∶硫酸铁∶聚合硫酸铝∶10％硫酸溶液＝1∶3∶1∶11重量配比制成硫酸溶液70kg，B组分是聚合硫酸铝10kg，C组分是硅酸钠30％硫酸溶液20kg。
其制备方法与实施例1相同。
实施例18以生产本发明产品100kg为例所用的原料及其配比为A组分是硫酸镁、硫酸铁、聚合硫酸铝、10％硫酸溶液的组合物，硫酸镁∶硫酸铁∶聚合硫酸铝∶10％硫酸溶液＝1∶1∶3∶11重量配比制成硫酸溶液20kg，B组分是聚合硫酸铝60kg，C组分是硅酸钠10％硫酸溶液20kg。
其制备方法与实施例1相同。
实施例19在以上实施例1～18中C组分硅酸钠也可采用硅酸钾，其重量与相应实施例中的硅酸钠相同，制备方法与相应实施例的制备方法相同。
为了验证本发明絮凝剂的有益效果，申请人采用本发明实施例1制备的本发明絮凝剂(试验时名称为XN21-DW多核无机高分子絮凝剂)委托试验单位进行了对比试验，试验情况如下一、本发明絮凝剂(试验时名称为XN21-DW多核无机高分子絮凝剂)对不同水体絮凝效果试验1、试验样品试验样品本发明絮凝剂对比试验样品聚合氯化铝、聚合硫酸铁2、试验水样1#西安高新开发区自来水管网末稍水2#陕西神木县红碱淖湖水
3#山东烟台海水3、试验仪器50ml容量瓶、秒表。
4、试验方法取50ml水样移入容量瓶中，加入1ml本发明絮凝剂，记时至矾花产生时间。
5、试验结果试验结果见表1。
表1本发明絮凝剂与聚合氯化铝和聚合硫酸铁处理水结果表
6、试验结论本发明絮凝剂和聚合氯化铝对自来水、湖水、海水有絮凝作用，聚合硫酸铁对自来水、海水无絮凝作用。絮凝范围本发明絮凝剂＞聚合氯化铝＞聚合硫酸铁。本发明絮凝剂具有多种水体、多种水质的絮凝效果。
二、本发明絮凝剂(试验时名称为XN21-DW多核无机高分子絮凝剂)对矾花生成时间试验试验目的比较各种絮凝剂矾花生成速度。
使用仪器和试验方法同一。
试验结果试验结果见表2、表3。
表2不同水样矾花生成时间表
表3同一水样不同浓度矾花生成时间表
试验结论1、不同水样矾花生成时间本发明絮凝剂＜聚合氯化铝＜聚合硫酸铁；2、同一水样不同浓度絮凝剂矾花生成时间本发明絮凝剂＜聚合氯化铝＜聚合硫酸铁；3、不同水样矾花生成时间本发明絮凝剂是聚合氯化铝的0.55倍，同一水样矾花生成时间本发明絮凝剂是聚合氯化铝的0.32倍。
三、本发明絮凝剂(试验时名称为XN21-DW多核无机高分子絮凝剂)对不同水质水样絮凝去除效果试验1、饮用水砷、氟去除试验水样西安市某部队自备水井中的水，水中砷、氟的含量超过国家标准0.5-1.7倍。
试验方法分别取500ml被处理水，加入50mg絮凝剂，观察矾花生成时间和絮凝速度，取上清液定量分析去除效果。分析效果见表4。
分析方法及使用仪器按国家环保局《水和废水分析方法》三版规定进行。
表4分析结果表
试验结论1)本发明絮凝剂可用于饮用水中含砷水质处理，效果良好，弥补了聚合氯化铝的氯离子增高的技术缺陷；2)絮凝剂用量从100mg/l减至50mg/l和25mg/l时，聚合氯化铝、聚丙酰胺无絮凝效果，本发明絮凝剂仍有矾花产生。
2、神木红碱淖渔业水絮凝试验水样陕西省神木县毛乌素沙漠养鱼场的水，水的碱度偏高，水体混浊。
使用仪器和试验方法按国家环保局《水和废水分析方法》三版规定进行。
试验结果试验结果见表5、表6。
表5絮凝效果情况表
表6絮凝前后水质变化表
试验结论1)本发明絮凝剂处理过水所产生的矾花下层沉淀，有利于分离；2)本发明絮凝剂能减少渔业养殖用水中杂质的含量，便于将杂质分离。
四、本发明絮凝剂(试验时名称为XN21-DW多核无机高分子絮凝剂)对印染污水的化学絮凝处理试验样品本发明絮凝剂对比试验样品PAC(碱式化铝)、PFS(聚合硫酸铁)、硫酸铝[Al2(SO4)3]对比试验指标CODcr、色度、SS、PH试验水样陕西华昌印染服装有限责任公司污水厂调节池出口污水，其主要成份为PAV、助剂、染料(偶氮染料、直接染料、活性染料、酸性染料、阳离子红等)。
试验仪器DBJ-621型六联搅拌机、PHs-3C型、CS101-AB型电热鼓风干燥箱、TG328B型电分析天平。
试验方法COD采用重铬酸钾法、SS采用重量分析法、色度采用稀释倍数法、PH采用仪器分析法。
试验结果试验结果见表7、表8。
表7本发明絮凝剂与对比试验样品处理印染污水结果表CODcr(mg/L)色度(倍) SS(mg/L) PH原水 出水η(％)原水 出水 η(％)原水出水 η(％) 原水 出水本发明絮凝剂 1129.80 830.40 26.50 40076 81 378.79 9.00 97.62 115.8PAC 1129.80 929.04 17.78 400130 68 378.79 57.0084.95 116.9PFS 1129.80 822.36 27.21 400125 69 378.79 287.50 24.10 115.6Al2(SO4)3 1129.80 855.12 24.31 40075 81 378.79 17.0095.51 116.5表8本发明絮凝剂与对比试验样品处理印染污水絮凝效果表名 称 本发明絮凝剂 PAC PFSAl2(SO4)3最佳投药量(mg/L)414 571 923 857絮体大小最大 大中小沉降性能好有上浮现象好差絮体出现时间(s) 15121530试验结论本发明絮凝剂对SS的去除率为最高达97.62％，最佳投药量低、沉降性能好、出现絮体时间段。对COD的去除率与PFS相当为最佳。色度去除率与AI2(SO4)3相当为最佳。
五、本发明絮凝剂(试验时名称为FA-M絮凝剂)与聚合氯化铝处理稠油生产污水室内对比试验1.试验样品1#对比试验用聚合氯化铝，由荥阳市第十化工厂生产。
2#本发明絮凝剂，由委托人提供。
2.试验用污水由河南石油勘探局试采公司稠油联合站一段提供的稠油生产中的新鲜污水。
3.试验方法将两种絮凝剂配制成10％的水溶液，按一定的比例投加到定量的污水样中，搅拌20下，静置沉降，观察其絮凝速度。矾花的大小及密实度，并取处理后的污水以清水做参比，测其吸光度。
4.试验结果试验结果见表9。
表9本发明絮凝剂与聚合氯化铝处理稠油生产污水结果表
六、本发明絮凝剂(试验时名称为FA-M絮凝剂)对炼油厂污水处理性能比较试验1、试验样品1#Al2(SO4)318H2O为对比试验絮凝剂；2#ZB4109(A、B)为对比试验絮凝剂。
3#本发明絮凝剂，由委托人提供。
2、试验用污水炼油厂含油污水。
3、试验仪器SC系列六联实验搅拌机，1000ml烧杯四只。
4、试验方法将三种絮凝剂配制成1％的使用溶液，在四个烧杯中各加入1000ml含油污水(其中一个作对照观察用)并置于六联机上，以平衡转速搅拌，根据投加量的要求投加适量的絮凝剂使用溶液到污水中，在六联实验搅拌机上搅拌2分钟，静置20分钟，观察污水絮凝后表观性状，取上清液测定COD。
5、试验结果原污水表观性状原水表面有一层泊花，混浊，发黑，COD为661mg/l。
对比试验结果见表10。
表10本发明凝剂处理炼油污水对比试验结果表
结论本发明絮凝剂对污中胶体粒子有较强的中和作用，但卷扫作用较差，对炼油污水的处理效果优于Al2(SO4)318H2O，但稍差于ZB4109(A、B)。
权利要求
1.一种多核无机高分子絮凝剂，其特征在于它是以下述重量配比的原料制成A组分是Mg的盐酸盐、Fe的盐酸盐、Al的聚合盐酸盐的10～30％盐酸溶液组合物，在其配比中，Mg的盐酸盐∶Fe的盐酸盐∶Al的聚合盐酸盐∶10～30％盐酸溶液的重量比为1∶1～3∶1～3∶7～15，或A组分是Mg的硫酸盐、Fe的硫酸盐、Al的聚合硫酸盐的10～30％硫酸溶液组合物，在其配比中，Mg的硫酸盐∶Fe的硫酸盐∶Al的聚合硫酸盐∶10～30％硫酸溶液的重量比为1∶1～3∶1～3∶7～15，A组分的含量为20～70％；B组分是Al的聚合盐酸盐或Al的聚合硫酸盐，其含量为10～60％；C组分是可溶性硅酸盐的10～30％酸性溶液，其含量为20～60％。
2.按照权利要求1所述的多核无机高分子絮凝剂，其中各原料的重量配比为A组分 30～60％B组分 20～50％C组分 30～50％
3.按照权利要求1所述的多核无机高分子絮凝剂，其中各原料的重量配比为A组分 50％B组分 35％C组分 40％
4.按照权利要求1或2或3所述的多核无机高分子絮凝剂，其特征在于所说C组分可溶性硅酸盐为硅酸钠或硅酸钾，C组分可溶性硅酸盐的酸性溶液为盐酸溶液或硫酸溶液。
5.一种多核无机高分子絮凝剂，其特征在于该絮凝剂的形状为软膏形。
6.一种多核无机高分子絮凝剂的制备方法，其特征在于将液态的A组分加入到反应釜中，加入C组分用加热器加热至30℃～110℃，用搅拌器搅拌至成为均匀溶液，然后加入B组分，再用搅拌器搅拌，使其均匀混合，停止搅拌逐渐冷却成为软膏状，按本发明的质量检验标准检验后，包装，得本发明产品。
7.按照权利要求6所述的多核无机高分子絮凝剂的制备方法，其中C组分加入到A组分后的加热温度范围为40℃～100℃。
8.按照权利要求6所述的多核无机高分子絮凝剂的制备方法，其中C组分加入到A组分后的加热温度为70℃。
全文摘要
一种多核无机高分子絮凝剂,它是以A组分是Mg的盐酸盐、Fe的盐酸盐、Al的聚合盐酸盐的10～30%盐酸溶液组合物,或A组分是Mg的硫酸盐、Fe的硫酸盐、Al的聚合硫酸盐的10～30%硫酸溶液组合物,A组分含量20～70%,B组分是Al的聚合盐酸盐或Al的聚合硫酸盐,其含量10～60%,C组分是可溶性硅酸盐的10～30%酸性溶液,其含量20～60%。制备方法:将A组分加入到反应釜中,加入C组分加热至30℃～110℃,加入B组分,冷却成软膏状。
文档编号C02F1/52GK1343632SQ0113177
公开日2002年4月10日 申请日期2001年11月6日 优先权日2001年11月6日
发明者王聪, 郭秋宝, 郑远洋, 牛莉芹 申请人:西安天成环保科技发展有限公司