专利名称：双酸铝铁絮凝剂的制备方法
技术领域：
双酸铝铁絮凝剂的制备方法，涉及
法，属于水处理用的絮凝剂的制备技术领域。
种用铝酸钙粉制备双酸铝铁絮凝剂的方
背景技术：
在市政给水、生活污水以及工业废水的处理中，絮凝技术是应用最为广泛的技 术之一。而絮凝剂是絮凝技术的关键，因此，积极开展絮凝剂的研究，开发原料易得、 工艺简便、无毒(或低毒)、价廉、高效的新型絮凝剂对提高絮凝效率和净水效果，降低 制水成本，确保水资源可持续利用，实现21世纪环境、经济可持续发展具有重要的战略 意义和现实意义。 根据化学成分，絮凝剂可分为无机、有机和微生物三类。目前应用最多和最成 熟的絮凝剂为无机絮凝剂。无机絮凝剂按分子量又可分为低分子系和高分子系两大类， 无机低分子絮凝剂包括硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁等。但用于水处理时，低分子 絮凝剂存在着成本高、腐蚀性大、在某些场合净水效果不理想等问题。无机高分子絮凝 剂是20世纪60年代后在传统的铝盐、铁盐絮凝剂基础上发展起来的一类新型水处理药 剂。它比原有传统药剂可成倍提高效能，且价格相应较低，因而有逐步成为主流药剂的 趋势。目前，在日本、俄罗斯、西欧和中国，无机高分子絮凝剂生产和使用量约占絮凝 剂总量的30 60%，其主要产品代表是聚合氯化铝和聚合硫酸铁。 聚合氯化铝(PAC)于20世纪60年代在日本首先进入水处理实用阶段。我国在20 世纪70年代初有生产报道。实际应用表明，PAC具有投加量少，对水体pH值影响小， 矾花形成速度快、适宜的投加范围广等一系列优点，在提高水处理质量方面表现了极大 的优越性，尤其是在高浊度水处理方面。PAC对水浊度和色度有很好的去除率。但其产 生的絮体沉淀物强度小、粒度小，污泥泥渣脱水差，水温低时，不能较好地起作用，且 水中残余铝有毒性。 聚合硫酸铁(PFS)于1976年由日本首次研制成功。PFS是硫酸铁在控制条件下 水解一聚合一沉淀过程的中间产物，其优点为水解速度快，对印染厂、造纸厂等工业废 水的脱色、除重金属的效果较好，适宜水体pH值范围宽，矾花形成速度快、密集且质量 大，污泥脱水性能好，在水温较低时能较好地起作用。但是，大于一定浓度作有机废水 处理时，PFS中的部分铁会形成金属有机物而溶于水中，造成水处理的二次污染，因此 不宜用于饮用水处理，且酸性较强，腐蚀性强。
发明内容
本发明的目的是提供一种无机高分子絮凝剂双酸铝铁的制备方法。用本发明得 到的双酸铝铁絮凝剂兼具铝盐优良的净水效果和铁盐沉降速度快的优点，通过控制铝铁 的配比可降低水中溶解性铝和铁的含量，从而减少金属离子残留造成的危害以及解决由 色度引起的水质问题，且通过引入硫酸根，增强混凝效果，对各种水质表现出优良的处理能力。 为了达到上述目的，本发明以铝酸钙矿物为主要原料，引入硫酸亚铁，通过相 应的工艺控制得到双酸铝铁絮凝剂。具体工艺如下 首先将市售工业级铝酸钙进行破碎，并用60目筛子筛分，得到粒径小于60目， 铝含量大于或等于50% (质量百分比)的筛下物铝酸钙粉。 其次，配制体积百分比为20%的盐酸溶液，再按盐酸溶液铝酸钙粉=3 5 : l份质量比称取铝酸钙粉和盐酸溶液。将盐酸溶液与铝酸钙粉混合搅拌，在9『C下 反应1 1.5h，静置30min后取上清液，得到主要成分为A1C13的液体。
接着，按铝酸钙粉硫酸亚铁=9 11 : i份质量比的比例量取硫酸亚铁并将
硫酸亚铁加入A1C13的液体，在8(TC 9(TC下快速搅拌，15min后逐滴加入浓度为0.5mo1/ L的氢氧化钠溶液，至盐基度为30 40%时，停止滴加氢氧化钠。
最后，再按硫酸亚铁双氧水为i : i 1.5份质量比称取双氧水，并将双氧水
滴加在其中，继续搅拌15 20min后停止。在50°C 6(TC下熟化12h后，得到双酸铝 铁絮凝剂液体产品，外观颜色为红棕色。 将双酸铝铁絮凝剂液体产品干燥后，即得双酸铝铁絮凝剂固体产品，外观颜色 为黄色，经检测氧化铝含量大于30%，全铁含量大于1%，不溶物含量低于1%，其它各 项指标均符合国家标准。
本发明的优点如下 1.由于本发明的原材料主要采用铝酸钙，铝酸钙是一种储量丰富的矿物，因此 本发明的价格低廉，且本工艺较为容易推广，易于工业化生产。 2.本发明制备的双酸铝铁絮凝剂是一种新型絮凝剂，具有铝盐和铁盐的优点， 且通过控制铝铁的配比可降低水中溶解性铝和铁的含量，从而减少金属离子残留造成的 危害以及解决由色度引起的水质问题。 3.由于本发明制备絮凝剂时引入硫酸根，得到的双酸铝铁絮凝剂兼有铝盐和铁 盐的优点，提高了产品混凝效果，且克服了铝盐和铁盐的缺点，对水质和环境具有较强 的适应性。 4.本发明制备的双酸铝铁絮凝剂对市政污水、工业废水、微污染水的处理均有 较好的效果。
图1为本发明的工艺流程示意图 图2、 3、 4为使用本发明双酸铝铁和其他絮凝剂处理废水的效果对比图
具体实施方式
实施例1 制备双酸铝铁絮凝剂，步骤如下 l.将市售工业级铝酸钙进行破碎，并用60目筛子筛分，筛下物为粒径小于60目 的铝酸钙粉，其中铝酸钙的铝含量大于或等于50% (质量百分比)； 2.配制体积百分比为20%的盐酸溶液，按4 : l份质量比(盐酸溶液铝酸钙粉)称取铝酸钙粉20g和盐酸80g。将盐酸与铝酸钙粉混合搅拌，在98t:下反应1 1.5h， 将铝酸钙粉中的铝溶出，静置30min后取上清液，得到AlCl3的液体。
3.在A1C^的液体中加入2g市售工业级硫酸亚铁，在80 9(TC温度下快速搅 拌，15min后逐滴加入40ml浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液。 4.再滴加2.5g双氧水，继续搅拌15 20min后停止。在50 60。C下熟化12h 后，得到双酸铝铁絮凝剂的液体产品，外观颜色为红棕色。 将双酸铝铁絮凝剂的液体产品干燥后，即得双酸铝铁絮凝剂固体产品，外观颜 色为黄色，经检测氧化铝含量为30.5%，全铁含量为1.1%，其它各项指标均符合国家标 准。 实施例2 应用实施例1制备的双酸铝铁絮凝剂对市政污水一级生物出水进行处理，实验 用水取之某污水厂生化出水。将本发明的双酸铝铁絮凝剂与其它三种絮凝剂进行对比， 证实了其对生活污水的优越性，见图2所示。 上述水质情况为COD为110mg/L、 TP为6mg/L、浊度为60NTU。 采用强化 混凝进行深度处理(平均水温为2(TC、水样pH为7.2)，絮凝剂投加量均100mg/L.分别测 定水样的COD、 TP和浊度，结果比较如下 双酸铝铁絮凝剂对生化出水的COD、 TP和浊度的去除效果均优于其它絮凝剂， 去除率分别约为COD65%、 TP95%、浊度93%。
实施例3 应用实施例1制得的双酸铝铁絮凝剂对焦化废水进行处理，实验用水取之某焦 化厂生化出水。将本发明的双酸铝铁絮凝剂与其它三种絮凝剂进行对比，见图3所示。
焦化厂生化出水的水质情况为COD为200mg/L，悬浮物为80mg/L，色度为 IOO.采用强化混凝进行深度处理，絮凝剂投加量均为200mg/L，另投加lmg/L的聚丙烯酰 胺助凝剂。结果比较如下 双酸铝铁絮凝剂对焦化厂生化出水的COD、悬浮物和色度的去除效果均优于其 它絮凝剂，去除率分别约为C0D51X、 SS85%、色度80%。
实施例4 应用实施例1制得的双酸铝铁絮凝剂对微污染水进行处理，实验用水取之黄浦 江。将本发明制得的双酸铝铁絮凝剂与其它三种进行对比，见图4所示。
黄浦江水质情况为CODMn为6mg/L，浊度为48mg/L.采用强化混凝进行处理， 絮凝剂投加量为30mg/L。结果比较如下 双酸铝铁絮凝剂对黄浦江水的CODM。，浊度去除效果均优于其它絮凝剂，去除 率分别为CODMn62%，浊度94% .
权利要求
双酸铝铁絮凝剂的制备方法，其特征在于首先将市售工业级铝酸钙进行破碎，并用60目筛子筛分，得到粒径小于60目，铝含量大于或等于50％质量百分比的筛下物铝酸钙粉；再配制体积百分比为20％的盐酸溶液，按盐酸溶液∶铝酸钙粉＝3～5∶1份质量比称取铝酸钙粉和盐酸溶液，将盐酸溶液与铝酸钙粉混合搅拌，在98℃下反应1～1.5h，静置30min后取上清液，得到AlCl3液体；接着，按铝酸钙粉∶硫酸亚铁＝9～11∶1份质量比的比例量取硫酸亚铁并将硫酸亚铁加入AlCl3的液体中，在80℃～90℃下快速搅拌，15min后逐滴加入浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液，至盐基度为30～40％时，停止滴加氢氧化钠；最后，再按硫酸亚铁∶双氧水＝1∶1～1.5份质量比称取双氧水，并将双氧水滴加在其中，继续搅拌15～20min后停止，在50℃～60℃下熟化12h后，得到双酸铝铁絮凝剂的液体产品，外观颜色为红棕色；将双酸铝铁絮凝剂的液体产品干燥后，即得双酸铝铁絮凝剂的固体产品，外观颜色为黄色，经检测氧化铝含量大于30％，全铁含量大于1％，不溶物含量低于1％，其它各项指标均符合国家标准。
全文摘要
双酸铝铁絮凝剂的制备方法，涉及一种用铝酸钙粉制备双酸铝铁絮凝剂工艺。取粒径小于60目的铝酸钙粉，并按照盐酸溶液∶铝酸钙粉＝3～5∶1份质量比投入盐酸溶液，在98℃下反应1～1.5h，静置30min后，取上清液，得到AlCl3液体；在80～90℃下按铝酸钙粉∶硫酸亚铁为9～11∶1份质量比加入硫酸亚铁，15min后逐滴加入浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液，至盐基度为30～40％时后再按硫酸亚铁∶双氧水为1∶1～1.5份质量比滴加双氧水，继续搅拌15～20min后在50～60℃下熟化12h，得到双酸铝铁絮凝剂液体产品，将双酸铝铁絮凝剂液体干燥后，即得双酸铝铁固体产品，经检测固体产品中Al2Cl3＞30％，全铁＞1％，不溶物＜1％，其它各项指标均符合国家标准。本发明工艺简单，成本低廉，制得的产品混凝效果好，经济与社会效益高。
文档编号C02F1/52GK101691252SQ200910196018
公开日2010年4月7日 申请日期2009年9月21日 优先权日2009年9月21日
发明者吴锦峰, 束玉保, 潘碌亭 申请人:同济大学