一种利用废料制备聚合硅酸铝铁的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用铝盐、铁盐和硅酸盐以及含铝铁等元素的废料制备聚合硅酸铝铁絮凝剂的方法，属于工业水处理领域。
【背景技术】
[0002]水是生命的源泉，是人类生存发展不可缺少的物质。随着我国的经济发展和人民生活水平的不断提高，生产生活用水的需求也越来越大。但是，水污染和人们不合理的利用淡水资源导致我们可以取用的淡水资源日益减少。因此，水处理技术显得尤为重要，它是节水、节能和环境保护以及人与环境和谐发展的关键之一。目前国内外应用的水处理方法大致可分为三类:物理处理法、化学处理法和生物处理法。其中，絮凝沉降是一种物理法化学方法，由于其工艺简单、效率高、费用低等优点而得到广泛的应用。
[0003]目前在生产实践中使用最多的是无机絮凝剂。无机絮凝剂是以铝盐和铁盐两种系列为主。铝和铁具有许多相似的性质，如原子共价半径、离子半径都比较相近，Fe3 +，Ai3+均具有相同的电荷，它们易水解，其盐具有共价性。因此，它们可通过交叉共聚，形成多核、
更长、更稳定的分子链，得到混凝效果更好的无机高分子复合混凝剂---聚合铝铁。铝盐絮凝剂在絮凝过程中形成的絮体大，有较好的脱色作用，但絮体松散易碎，沉降速度慢；铁盐絮凝剂在絮凝过程中形成的絮体密实，沉降速度快，但絮体较小，卷扫作用差，处理后水的色度较深。若在聚硅酸中同时引人2种金属离子(Fe3+，Al3+)，制成阳离子型聚合硅酸铁铝，再引入阴离子(S042_)，可制得聚硅硫酸铝铁絮凝剂，这种改性的目的是引入某些高电荷离子以提高电荷的中和能力，引入羟基以增加配位络合能力，从而达到改善其絮凝效果的目的。主要原材料是铝盐、铁盐和硅酸盐以及含铝铁等元素的矿物、矿渣废料，因而其原料来源广，同时生产工艺比较简单，有利于开发利用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于充分利用钢厂酸洗废水，将钢厂酸洗废水中铁盐和低浓度硫酸充分利用，有效的降低能耗，合理利用资源，促进人与自然和谐发展。
[0005]为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案:
一种新的聚合硅酸铝铁的制备方法，其特征在于:所述制备絮凝剂，该聚合硅酸铝铁生产原料包括以下组分:硫酸铁、硫酸铝、硅酸钠。
[0006]本发明还提供了制备上述聚合硅酸铝铁的方法，包括以下步骤:
(1)废酸液进入废酸池，通过鼓风机向废酸池中充入空气，使钢厂废酸液中亚铁离子转化为三价铁；
(2)经空气氧化后的硫酸铁及硫酸废液经过滤器滤除废液中的悬浮杂质，保证废液杂质含量低，并有效的防止堵塞膜组件；
(3)经过滤器过滤后的酸液进入混合槽进行电加热，保证混合废酸液温度为50°C，进入纳滤组件进行分离； (4)经纳滤组件分离后的浓缩液进入冷却结晶罐，用冷却水冷却，在离心机中结晶体与母液分开，母液进入混合槽。透过液经过纳滤组件2截留浓缩后成为含20%H2S04的再生酸液；
(5)再生酸液与铝粉或粉碎后的铝矿渣进行反应生成硫酸铝，经过滤后结晶，得到硫fe销;
(6)取Na2S13.9H20配置成含Na2Si032%的溶液然后用再生含20%的再生硫酸酸化，调节pH至5.5左右，在室温下聚合，先加入硫酸铝反应一定时间，然后加入硫酸铁加热搅拌反应一段时间后得到聚合硅酸铝铁。
[0007]与现有技术相比，本发明的絮凝剂聚合硅酸铝铁具有以下的优势:
1、本发明采用钢厂废水经纳滤、离心等分离方式有效的将钢厂废水转化为生产聚合硅酸铝铁的主要原料硫酸铁及20%的硫酸，大大降低了钢厂废水处理的费用，合理的利用了现有的资源，实现了人与环境、经济与环境的和谐发展；
2、本发明的铝渣铝粉来自工业废料，实现了废物的回收利用；
3、本发明的絮凝剂聚合硅酸铝铁，其絮凝效果优于聚合铝及聚合铁，具有投药量少，絮凝速度快，絮凝物相对密度大，除浊率高等优点。
【附图说明】
[0008]图1是本发明的聚合硅酸铝铁制备流程的示意图。
【具体实施方式】
[0009]下面通过实施例进一步详细描述本发明的实施方案，但本发明的实施方式不限于此。
[0010]实施例聚合硅酸铝铁原料:
钢厂废酸 FeSO4200g/L左右
H2SO46-8%
铝渣
Na2S13.9H20o
[0011]实施例絮凝剂聚合硅酸铝铁的制备方法为:
(1)废酸液进入废酸池，通过鼓风机向废酸池中充入空气，使钢厂废酸液中亚铁离子转化为三价铁；
(2)经空气氧化后的硫酸铁及硫酸废液经过滤器滤除废液中的悬浮杂质，保证废液杂质含量低，并有效的防止堵塞膜组件；
(3)经过滤器过滤后的酸液进入混合槽进行电加热，保证混合废酸液温度为50°C，进入纳滤组件进行分离；
(4)经纳滤组件分离后的浓缩液进入冷却结晶罐，用冷却水冷却，在离心机中结晶体与母液分开，母液进入混合槽。透过液经过纳滤组件2截留浓缩后成为含20%H2S04的再生酸液；
(5)再生酸液与铝粉或粉碎后的铝矿渣进行反应生成硫酸铝，经过滤后结晶，得到硫酸铝； (6)取Na2S13.9H20配置成含Na2Si032%的溶液然后用再生含20%的再生硫酸酸化，调节pH至5.5左右，在室温下聚合，先加入硫酸铝反应一定时间，然后加入硫酸铁加热搅拌反应一段时间后得到聚合硅酸铝铁。
【主权项】
1.一种新的废料利用制备聚合硅酸铝铁的方法，其特征在于:所述制备絮凝剂，该聚合硅酸铝铁生产原料包括以下组分:硫酸铁、硫酸铝、硅酸钠。
2.根据权利要求1所述的硫酸铁，其特征在于所述的硫酸铁其制备原料为钢厂酸洗废水，主要成分为FeS04& H 2S04。
3.根据权利要求1所述的聚合硅酸铝铁的，其制备方法在于钢厂废水经2级纳滤将废水中的铁盐与硫酸分离，I级浓水经离心分离变为硫酸铁；2级纳滤处理得到20%的硫酸；铝渣经粉碎与所得到得硫酸反应并过滤出去溶液中的杂质；纳滤生产的硫酸与硅酸钠反应调节pH至5.5，聚合生成聚硅酸；聚硅酸中加入硫酸铝反应一段时间后加入硫酸铁生成聚合硅酸铝铁。
【专利摘要】本发明公开了利用酸洗废水、矿渣等废物再利用制备一种絮凝剂聚硅酸铝铁的制备方法。钢厂废水经2级纳滤将废水中的铁盐与硫酸分离，1级浓水经离心分离变为硫酸铁；2级纳滤处理得到20%的硫酸。铝渣经粉碎与所得到得硫酸反应并过滤出去溶液中的杂质。纳滤生产的硫酸与硅酸钠反应调节pH至5.5，聚合生成聚硅酸。聚硅酸中加入硫酸铝反应一段时间后加入硫酸铁生成聚合硅酸铝铁。这种絮凝剂的生产方式原料来源广泛，对环境友好，且聚合硅酸铝铁絮凝效果优于聚合铁，用量少，处理效果好，适合广泛推应用。
【IPC分类】C01B33-26, C02F1-52
【公开号】CN104860387
【申请号】CN201510316228
【发明人】朱志平, 王娜娜, 汤雪颖, 肖剑峰
【申请人】长沙理工大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年6月11日