专利名称：利用煤系高岭石一步法合成无机高分子絮凝剂聚合氯化铝铁的方法
技术领域：
本发明涉及一种生产絮凝剂聚合氯化铝铁的方法，尤其是涉及一种利用煤系高岭石一步法合成无机高分子絮凝剂聚合氯化铝铁的方法。
背景技术：
絮凝剂分为无机和有机两大类，无机絮凝剂主要有铁盐和铝盐两大系列。
铁盐系列絮凝剂具有絮体密实、沉降速度快、费用低，受温度影响小等优点，但在应用中发现的不足之处①铁离子会使处理后的水带有颜色，并刺激铁细菌繁殖，从而加速对金属设备的微生物腐蚀。
②亚铁盐存在返黄和变黑问题。当pH＜8.5时，Fe2+能与水中的腐植酸生成难以絮凝沉降的腐植酸铁等有机酸铁化合物，因此国外已禁止使用亚铁盐絮凝剂。
③原液的储存和稀释稳定性差，易于失稳产生Fe(OH)3沉淀。
④三价铁盐不宜处理含硫工业废水。因Fe3+与硫化物会生成硫化铁和硫化亚铁的胶体混合物，难以絮凝沉淀。
铝盐系列絮凝剂具有产品稳定性好，水解形成的矾花大，絮体卷扫和夹杂作用明显，除浊脱色效果好等优点，但缺点是①低温除浊能力差。
②毒性问题。过量铝残存于水中将影响人的智力与身体健康。
③生产成本高(原料短缺、工艺条件要求高)。
④易受盐类的影响，降低絮凝效果。
有机高分子絮凝剂的代表是聚丙烯酰胺(PAM)，该产品具有用量少，浮渣产量少，絮凝能力强，絮体易分离的优点，但价格高，残留物不易被微生物降解，其单体具有强烈的神经毒性和“三致”(致畸形、致突变、致癌)作用。美、英等国已对PAM的使用作出限制，最大投加量不得超过1.0mg/L，在水处理的应用上也受到限制。
微生物絮凝剂(MBF)具有无毒无害，可生物降解、不产生二次污染的特性是现有絮凝剂所不可比拟的。但微生物絮凝剂的研制及工业化应用难度很大，这方面的研究我国目前尚处于菌种筛选和菌株培养液处理废水的实验室小试阶段，还未形成工业规模。
发明内容
本发明的目的在于提供一种原料成本低，合成过程不需加压，没有废渣的排放，工艺简单、合成周期短的一种利用煤系高岭石一步法合成无机高分子絮凝剂聚合氯化铝铁的方法。
本发明的目的由如下技术方案实施利用煤系高岭石一步法合成无机高分子絮凝剂聚合氯化铝铁的方法，包括有如下步骤(1)、活化反应，(2)、酸浸反应，(3)、聚合反应，(4)、低温反应；(1)、活化反应将煤系高岭石粉碎，磨细到120～150目，在锻烧炉中以750℃～890℃锻烧1.5～2.5小时，生成煤系高岭石熟料；(2)、酸浸反应在反应釜中加入经活化反应生成的煤系高岭石熟料和浓度为36％～38％的盐酸，并充分搅拌，反应时间为15～18小时，温度为60～80℃；其中按重量份，煤系高岭石熟料∶盐酸为500～200∶300～100；(3)、聚合反应并在反应釜中在100～115℃反应2～4小时后，按重量份加入生石灰25～10份，继续在反应釜中反应1～3小时；(4)、低温反应在反应釜中在40℃～60℃反应1～2小时，经浓缩、聚合得到固体产品聚合氯化铝铁(PAFC)。
本发明的优点在于本发明在生产工艺合成中无需加压，条件容易，工艺简单；原料易得，成本低廉。合成后没有废渣的排放，有一定的环境效益，产品净水性能好，适用范围广。
具体实施例方式实施例1利用煤系高岭石一步法合成无机高分子絮凝剂聚合氯化铝铁的方法，包括有如下步骤(1)、活化反应，(2)、酸浸反应，(3)、聚合反应，(4)、低温反应；(1)、活化反应将煤系高岭石粉碎，磨细到120目，在马弗炉中以750℃锻烧1.5小时，生成煤系高岭石熟料；(2)、酸浸反应在反应釜中加入经活化反应生成的煤系高岭石熟料和浓度为36％的盐酸，并充分搅拌，反应时间为15小时，温度为60℃；其中煤系高岭石熟料为500克，盐酸为300克；(3)、聚合反应并在反应釜中在115℃反应4小时后，加入粒度为150目的生石灰25克，继续在反应釜中反应3小时；(4)、低温反应在反应釜中在60℃反应2小时，经浓缩、聚合得到固体产品聚合氯化铝铁(PAFC)。
实施例2利用煤系高岭石一步法合成无机高分子絮凝剂聚合氯化铝铁的方法，包括有如下步骤(1)、活化反应，(2)、酸浸反应，(3)、聚合反应，(4)、低温反应；(1)、活化反应将煤系高岭石粉碎，磨细到150目，在马弗炉中以890℃锻烧2.5小时，生成煤系高岭石熟料；(2)、酸浸反应在反应釜中加入经活化反应生成的煤系高岭石熟料和浓度为38％的盐酸，并充分搅拌，反应时间为15小时，温度为60℃；其中煤系高岭石熟料为200克，盐酸为100克；(3)、聚合反应并在反应釜中在100℃反应2小时后，加入粒度为240目的生石灰10克，继续在反应釜中反应3小时；(4)、低温反应在反应釜中在40℃反应1小时，经浓缩、聚合得到固体产品聚合氯化铝铁(PAFC)。
实施例3利用煤系高岭石一步法合成无机高分子絮凝剂聚合氯化铝铁的方法，包括有如下步骤(1)、活化反应，(2)、酸浸反应，(3)、聚合反应，(4)、低温反应；(1)、活化反应将煤系高岭石粉碎，磨细到135目，在马弗炉中以820℃锻烧2小时，生成煤系高岭石熟料；(2)、酸浸反应在反应釜中加入经活化反应生成的煤系高岭石熟料和浓度为37％的盐酸，并充分搅拌，反应时间为16.5小时，温度为70℃；其中煤系高岭石熟料为350克，盐酸为200克；
(3)、聚合反应并在反应釜中在108℃反应3小时后，加入粒度为200目的生石灰18克，继续在反应釜中反应2小时；(4)、低温反应在反应釜中在50℃反应1.5小时，经浓缩、聚合得到固体产品聚合氯化铝铁(PAFC)。
从内蒙古地区的资源特点出发，选用含铝较高，储量约60亿吨的准格尔旗煤系高岭石合成PAFC，引入组分Fe3+，使沉降速度加快。等用盐酸直接酸浸铝矾土合成PAC的基础上再引入可溶性铁盐两步法制备PAFC，而本项目用煤系高岭石(主要成分Al2O3、Fe2O3和SiO2)作主剂，生石灰为助剂，用盐酸一步提取Al3+、Fe3+合成PAFC，合成中没有废弃物的排放，残留的SiO2可生产白炭黑或少量留存在PAFC中，在水中还有褪色作用，所以合成方法上具有创新性。产品经黄河水和生活污水絮凝试验，取得预期的处理效果。
产品特点原料易得，合成工艺简单，因PAFC中的部分铝离子被铁离子所取代，致使形成絮体矾花大，沉降速度快。
产品外观刚合成为棕色粘稠状液体，自然干燥后为棕黄色固体，密度为1.6～2.0g/cm3，pH值(1％水溶液)为3～5，盐基度大于40％，Al3+含量大于30％，Fe3+含量大于1.0％。
权利要求
1.利用煤系高岭石一步法合成无机高分子絮凝剂聚合氯化铝铁的方法，其特征在于其包括有如下步骤(1)、活化反应，(2)、酸浸反应，(3)、聚合反应，(4)、低温反应；(1)、活化反应将煤系高岭石粉碎，磨细到120～150目，在锻烧炉中以750℃～890℃锻烧1.5～2.5小时，生成煤系高岭石熟料；(2)、酸浸反应在反应釜中加入经活化反应生成的煤系高岭石熟料和浓度为36％～38％的盐酸，并充分搅拌，反应时间为15～18小时，温度为60～80℃；其中按重量份，煤系高岭石熟料∶盐酸为500～200∶300～100；(3)、聚合反应并在反应釜中在100～115℃反应2～4小时后，按重量份加入生石灰25～10份，继续在反应釜中反应1～3小时；(4)、低温反应在反应釜中在40℃～60℃反应1～2小时，经浓缩、聚合得到固体产品聚合氯化铝铁(PAFC)。
2.如权利要求1所述的一种利用煤系高岭石一步法合成无机高分子絮凝剂聚合氯化铝铁的方法，其特征在于所述生石灰的粒度为150～240目。
全文摘要
本发明公开了一种生产絮凝剂聚合氯化铝铁的方法，包括有如下步骤(1)活化反应，(2)酸浸反应，(3)聚合反应，(4)低温反应；优点在于本发明在生产工艺合成中无需加压，条件容易，工艺简单；原料易得，成本低廉。合成后没有废渣的排放，有一定的环境效益，产品净水性能好，适用范围广。
文档编号C02F1/52GK101058452SQ20071010071
公开日2007年10月24日 申请日期2007年4月14日 优先权日2007年4月14日
发明者刘启旺, 陈江平, 胡俊虎 申请人:刘启旺, 陈江平, 胡俊虎