高效絮凝破乳剂及其制造方法

专利名称：高效絮凝破乳剂及其制造方法
专利说明 本发明属于水处理技术，涉及一种处理生活饮用水、乳化液等各种工业废水的高效絮凝破乳剂及制造方法。
目前使用的水处理絮凝剂是一种有限的高分子铝盐，因其生产受热解工艺的限制，而致产品的聚合度非常有限，所含中心离子和配位体也只能是单一的，在聚合度和多种离子复合方面存在严重不足;其现有生产工艺为 高岭土或(焦宝石、铝矿石、铝钒土、轻烧粉、煤矸石、铝氧粉) ↓ 粗碎 ↓ 细磨(球磨机、出料粒度-100#目筛) ↓ 焙烧(700～800℃) ↓ 蒸气→酸浸 ↓ 压滤(板框压滤机) ↓ 滤液(Alcl3溶液) Ca(OH)2蒸汽→蒸发结晶 ↓ 中和-母液←离心过滤(三足离心机) |↓ 液体 结晶氯化铝(Alcl3、6H2O) ↓ 热解(热解炉、Hcl废酸+H2O→吸收塔) ↓ 碱式氯化铝 H2O ↓ 聚合烘干→包装 现有生产工艺存在一定缺陷 1、浸出和液固分离时产生废酸; 2、六水三氯化铝的结晶长达12～14小时，电耗、能耗高; 3、加热分解中，废酸量大，热解炉腐蚀快，电耗高，水不溶物高; 4、热解后的碱式氯化铝难溶于水，不易使用; 5、六水氯化铝热解时产生大量氯化氢气体，不易回收、污染环讲。
6、生产成本高，产量低，效率差。
本发明的目的在于，改变先浓缩结晶，离心机过滤、热解，再用水聚合的传统生产方法，提供一种高效絮凝破乳剂及制造方法，从而解决现有生产工艺及产品存在的不足，提供一种聚合度高，功能多的高效复合高分子絮凝剂。
本发明提供的在Alcl3溶液基础上的新型制造方法，可有效地强化生产，大大缩短生产周期，降低生产成本，提高生产效率，改善生产环讲，又可使产品性能显著提高。
本发明的技术方案为在Alcl3溶液基础上直接投加复合聚合剂使溶液到充分聚合后用转筒烘干即可。
其复合聚合剂可为高铝酸钙粉(高铝水泥)，并添加硫酸铝用以起增聚和吸潮作用，在一定情况下也可添加硫酸。
该聚合过程可在耐酸聚合釜中进行，温度控制在≥80℃左右，可利用蒸汽进行加热。
本发明的高效絮凝破乳剂，是以铝铁离子为中心离子，无机阴离子、硫酸根、氯离子为配位离子，以配位链结合的网状结构型多功能高聚络合体。
本发明生产方法为(以高岭土等作原料投篮Alcl3) ↓(省去中间现有工艺过程) 滤液(Alcl3溶液) ↓ (耐酸聚合釜)复合聚合剂←蒸汽(加热温度≥80℃) ↓ 稍加沉淀 ↓ 转筒烘干 ↓ 包装→入库 原有工艺的反应过程 由于H3O+的存在，受到化学平衡的影响，热解后的碱式氯化铝聚合反应的聚合度是非常有限的，分子量最高达到3000左右。所含正电荷也不可能高，一般只有4～6个电荷，最新的研究成果是通过核磁共振测定，认为聚合铝的活性组分为Al13形成的Al13O4(OH)24(H2O)7+12，SO4取代AlO4而形成新的球簇离子〔SO4Al12(OH)24(H2O)12〕10+，所以，碱式氯化铝只能称谓有限高分子混凝剂。
鉴此，本发明采用在Alcl3溶液中直接投加高铝水泥和硫酸铝(或硫酸)的聚合方法，使聚合度或分子量达到最高值，并使正电荷达到最大值，并具有多核多功能的复合高分子型，使凝聚效能大大提高。
本发明聚合反应过程 Alcl3溶液中因PH值很低，酸度很大，10g～20g/升游离酸，因此与水泥中的Al2O3、Fe2O3继续反应生产新的Alcl3、Fecl3，水泥中含有碳酸钙与硫酸铝发生反应生成聚合硫酸铝，与Fecl3反应生成聚合氯化铁和聚合硫酸铁 Al2(CO3)3在水溶液中不稳定，随即发生如下水解 为了破坏浸取反应中所产生的H3O+的化学平衡 开始进行聚合反应 Al3+在水溶液中，以水合离子状态存在，离子式应为〔Al(H2O)6〕3+，结构式为
在空间的排布为正八面体，这叫单体铝离子。
活性Al(OH)3中的羟基CH-可以缓和地，在适当条件下取代水合铝离子间的H2O，而起架桥作用，使铝离子成链状或网状结构 结构式为
其为铝的双聚体。
开始形成络合物。两个双聚体在活性Al(OH)3存在的条件下，又进一步相互聚合，以右旋180°的方向，取代右端的一个H2O，形成铝的四聚体，不但分子量增大，而且电子荷由3+升至7+，形成Al3O4(OH)24(H2O)7+12 2〔Al2(H2O)7(OH)3〕3+→〔Al4(H2O)11(OH)7〕+2H2O 结构式
继而按照上述络合方式形成九聚体，十四聚体……直至达到最高值聚合度为80%，PH＝3.9沉淀在釜中。
本发明中的复合聚合剂采用高铝酸钙粉(高铝水泥)而不采用CaCO3是由以下考虑 1、含铝量太低，溶液中生成Cacl2干燥后的产品潮解，冬天膨胀，夏天成泥浆状，产品不稳定。
2、净水效果差，絮病体庞大，给人一种假象，沉降虽快，但余浊太高和一般的聚合铝没有多大区别。
本发明为由多种高分子通过化学反应复合而成的一种高效絮凝破乳剂，其是较高分子PAm和无机高分子絮凝剂聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁等更为优越的新产品。
本发明及生产方法的优点在于 1、原料来源广泛，可因地制宜就地取材。
2、缩短生产周期，降低生产成本，提高生产效率，提高产品质量和性能，一个年产1000吨的厂采用本发明可节省投资100万元左右，生产成本可降低600元/吨左右。
3、产品功能齐全(1)、能使乳化液破乳;(2)、能压缩胶体颗粒双电层，降低

电位，破坏水化膜;(3)、能吸附架桥，使絮凝体大而密实;(4)、反应速度快速，凝聚效能不受原水PH值和低水温的影响等。
4、产品安全可靠，对人畜无毒无害，可用于生活饮用水的处理。
5、产品反应快，用量少，用于凝聚破乳的投加量比现用聚合铝减少了3～4倍。
表1高效絮凝破乳剂质量指标 产品新产品PAC日本产品 外观浅棕色液体灰黑粘稠浊液无色或淡黄液体 Al O(重量%)4～510.5～13.110-11 比重1.111.18～1.2071.19 PH>3.7～2.83.5～5.0 聚合度(%)80～8550～8045～60 重金属Pb含量<10/<10 (PPm) SO(%)适量/<3.5 Fe O适量// 稳定性一年以上不定90天以上 表2高效絮凝破乳剂与PAC室内絮凝效果对比 药剂投加量(PPm、Al O)水样浊度 -060° PAC116° 破乳絮凝剂14° 从表1和表2结果看到，高效絮凝破乳剂新产品含Al2O3比PAC低，但絮凝效果却高3倍。这样，高效絮凝剂不但耗料少，更重要的是投入的药剂所带入的杂质和处理后留下的残铝大大减少，这对饮用水的水质提高，保证人体健康是十分重要的。
表3高效絮凝破乳剂与PAC室内处理黑色金属加工使用乳化液效果对比 药剂投加量油(mg/l)去除率浮渣量水处理量 (mg/l)原水处理后%ml(t/h) PAC4008530.06540100 破乳剂20080.431.3795.515500 表4高效絮凝破乳剂与PAC室内处理有色金属 加工使用乳化液效果对比 药剂投加量COD(mg/l)去除率透光率 原水处理后%% PAC6008300465043.952.0 破乳剂250830092088.9264 表3与表4表明，高效絮凝破乳剂投放量仅为PAC的1/2，折合Al2O3用量约为1/4，不但节省铝原料，水处理量还提高3倍，平均除油率高于93%，平均COD去除率高于85%，效果提高3倍。
本发明具体实施例 可以用高岭土、铝矿石、焦宝石、铝钒土、轻烧粉、煤矸石等为原料，制得Alcl3溶液，在液体Alcl3的基础上采用直接投加复合聚合剂的方法使其聚合，控制温度在≥80℃左右，该聚合反应可在耐酸反应釜中进行。
其复合聚合剂可为高铝酸钙粉(即高铝水泥)，并添加硫酸铝用以增聚和吸潮。
1、在耐酸反应釜中置入20Be°Alcl3溶液。
2、在Alcl3溶液中加入一定量的固体硫酸铝，其加入量可为溶液的2～10%(重量比)，并加水用以控制此时d＝18Be°，搅拌均匀。
3、向反应釜中加入一定量的耐火高铝水泥，其加入量可为Alcl3溶液的4～20%(重量比)，其高铝水泥可分为三次加入即第一次加入1/2左右的量，快速搅拌，以≥80℃温度加热，使反应保持速度，反应时，不能停止搅拌，并补充水，以为反应保持原体积。
反应1小时后，每隔1小时，先后投加耐火高铝水泥1/4，共三个小时加完。
4、保持反应6小时(加前反应过程)，用精密试纸测量PH＝3.8为反应终点(若PH值未达规定值，可延长反应时间)，即放入贮液池中24小时左右以为水不溶物沉淀(也可加少量水以为能快速放出)。
5、除去残渣，收集上层液体，将液体置于通有蒸汽的转筒上烘干包装即成。
权利要求
1、一种高效絮凝破乳剂及其制造方法，其可以高岭土、焦宝石、铝矿石、铝钒土、轻烧粉、煤矸石、铝氧粉等为原料，制得AlCl3溶液，本发明的特征是在AlCl3溶液中直接投加复合聚合剂使其充分聚合，其复合聚合剂中至少有高铝酸钙粉即高铝水泥，聚合时的加热温度控制在≥80℃。
2、根据权利要求1所述的高效絮凝破乳剂及其制造方法，其特征在于复合聚合剂中可以有硫酸铝，以为起增聚和吸潮作用。
3、根据权利要求1所述的高效絮凝破乳剂及其制造方法，其特征在于作为复合聚合剂主要组分的高铝酸钙粉即高铝水泥的投入量为Alcl3溶液的4～20%(重量比)。
4、根据权利要求1或2所述的高效絮凝破乳剂及其制造方法，其特征在于硫酸铝的投入量为Alcl3溶液的2～10%(重量比)。
5、根据权利要求1所述的高效絮凝破乳剂及其制造方法，其特征在于作为增聚和吸潮作用的也可以是硫酸。
全文摘要
本发明属于水处理技术，涉及一种处理生活饮用水、乳化液等各种工业废水的高效絮凝破乳剂及其制造方法，其是以高岭土等为原料制得AlCl3溶液后，直接投加复合聚合剂使其充分聚合，复合聚合剂中至少应有高铝酸钙粉即高铝水泥，还添加用以起增聚和防潮作用的硫酸铝或硫酸。采用本发明制得的絮凝破乳剂聚合度高，乙电荷达到最大值，并具有多核多功能的作用，使凝聚效能大大提高；采用本方法可降低设备及生产成本，缩短生产周期并提高生产效率。
文档编号C02F1/52GK1089239SQ92115310
公开日1994年7月13日 申请日期1992年12月31日 优先权日1992年12月31日
发明者简景华 申请人:机械电子工业部机械第十设计研究院