一种复合铁锌混凝剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于污水及地表水处理的混凝剂的制备方法，具体涉及一种复合 铁锌混凝剂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 水资源短缺和水污染是目前制约社会经济、环境协调发展的重大问题，也是区域 发展的重要瓶颈。污水处理及回用是解决水资源短缺和环境污染的有效途径，对节约淡水 资源、保护环境、实现可持续发展具有重要意义。
[0003] 目前污水处理的方法主要分物化法和生物法等。生物法利用微生物活性污泥在水 中的生长代谢过程对水中污染物，主要是可生化降解的有机物进行消耗。之后，再利用沉淀 分离的方式分离去除水中的活性污泥，实现对水质的净化。尽管近年来生物法几经变迀，人 类研究出了很多改进的方法，比如生物膜法、膜生物法等，然而其本质特征都没有明显的改 变。生物法在运行费用上是经济的，成本较低，但占地面积大、适应性差、环境影响大。物 化法尤其是混凝沉淀法用化学药剂混凝沉淀的方法净化污水，速度快、稳定性强、占地面积 小，具有独特的优势。混凝剂的效能是混凝沉淀法的关键所在。
[0004] 铝盐混凝剂形成的絮凝体沉降速度慢，在低温低浊水混凝处理中易造成"跑矾花" 现象；同时在处理含油废水和某些高悬浮物高浓度有机废水时，不能达到理想的处理效果； 铝盐混凝剂的使用还会给环境带来溶解铝含量增高等问题。PACl是继明矾、硫酸铝之后混 凝性能较好、使用范围较广的一种高分子混凝剂，但仍存在水温适应性弱、残余铝等问题。 相应地，铁盐类混凝剂具有混凝能力强、矾花大、沉降快、PH适用范围广的特点。但因生产 工艺较复杂、成本较高和在水中的残留色度，尽管已有近30年的发展历史，目前其推广应 用范围和市场份额仍无法与PACl抗衡。聚合铁类混凝剂，避免了溶解性铝危害，而且温度 适应性强、絮体密实度更好。但在污水处理过程中铁残留和腐蚀等问题依然存在。锌盐作 为混凝剂对生活污水有良好的混凝分离效果，但形成其他絮体的能力较弱。有机高分子絮 凝剂有较长的分子链，可以在两个或多个颗粒间架桥，加速粒子沉降；其上的大量基团还可 起到吸附、电中和等作用。但单独使用有机高分子絮凝剂，在效果、成本等方面和无机高分 子混凝剂相比缺乏竞争力；因而更多的利用途径是和无机混凝剂配合使用。
[0005] 微波处理是近来新型的处理技术，其中包括热效应和非热化学效应。水及其它极 性分子能吸收微波能量。在微波提供的微电场中，极性分子的偶极子快速摆动。由于分子 的热运动和相邻分子的相互作用，使极性分子的偶极子随外加电场方向的改变而作规则摆 动时受到干扰和阻碍，产生了类似摩擦的作用，使杂乱无章运动的分子获得能量，介质的温 度也随之升高，同时也促进了其中物质热运动和化学反应的程度。因而微波反应在一段时 间成为材料研究中的热点问题。
【发明内容】
[0006] 本发明提供一种复合铁锌混凝剂的制备方法，该方法以简单铁、铝盐或含相应成 分的矿物浸出液为主要原料，复配有机高分子絮凝剂通过一系列化学合成、微波处理过程， 合成用于地表水、生活污水处理的新型混凝剂，使之具备良好的混凝性能，在水处理中发挥 重要作用。
[0007] 本发明的技术方案为：
[0008] -种复合铁锌混凝剂的制备方法，包括如下步骤：
[0009] (1)按照体积比为I : 1~10的比例取0· 1~0· 3mol/L的铁盐溶液和0· 1~ 0. 3mol/L的铝盐溶液混合均匀制成混合溶液，再用碱液调整混合溶液的pH为1. 8~2. 3 ;
[0010] (2)在向步骤（1)的混合溶液中通入氧化气体的情况下微波处理10~60min、陈 化12小时以上，制成聚合铁/铝复合胶体，此时呈棕红色透明稳定状态；
[0011] (3)取一定量步骤（2)的聚合铁/铝复合胶体加入体积为聚合铁/铝复合胶体体 积2~10 %的0. lmol/L的硫酸锌或者氯化锌溶液，再加入体积为聚合铁/铝复合胶体体积 2~10%的聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液，其中聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液的质量百分 数为0. 5%，即制成复合铁锌混凝剂。
[0012] 本发明所述的铁盐溶液为硫酸亚铁溶液或者氯化亚铁溶液，所述的铝盐溶液为硫 酸铝溶液或者氯化铝溶液，所述的碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或者碳酸钠溶液。
[0013] 本发明所述的氧化气体为脱除二氧化碳的空气或氧气。
[0014] 本发明所述的微波处理时微波频率2450MHz、功率900W。
[0015] 本发明所述的微波处理30min。
[0016] 本发明所述的硫酸锌或者氯化锌溶液的加入体积为聚合铁/铝复合胶体体积的 5%，聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液的加入体积也为聚合铁/铝复合胶体体积的5%。
[0017] 本发明在充分研究无机混凝剂和有机高分子絮凝剂混凝作用机理、微波作用原理 的基础上，取长补短，优势互补，形成铁锌有机高分子复合混凝剂。与现有技术相比具有以 下有益效果：1、本发明在充分研究水处理过程混凝机理和混凝剂生产原理的基础上，采用 聚合、氧化、微波处理、陈化和复合等制备工艺，流程合理、简捷，工况稳定。2、混凝效果好， 兼具除浊、除藻、除磷、除有机物、除重金属等功能，性能优良。3、混凝过程中矾花形成速度 快，所形成的矾花粒度大，密实性好，沉降性能优异，并且铁、锌残余少，腐蚀性低。4、对水体 pH影响小，污泥稳定、体积小，适用于污废水处理和地表水。5、工艺流程简单，投资省，原料 成本低、制备工序的能耗低，有较好的社会效益和综合经济效益，有利于推广。
【具体实施方式】
[0018] 实施例1
[0019] 0· 2mol/L硫酸亚铁溶液、0· 2mol/L硫酸铝溶液，按照体积比为1:5的比例混合后， 加入适量0. 2mol/L的NaOH溶液将其碱化至pH为2. 1 ;取上述混合溶液在通入经制氧机制 备的氧气的情况下微波处理15min，微波频率2450MHz、功率900W，陈化24h，制成聚合铁/ 铝复合胶体，此时呈棕红色稳定透明状态；取200mL上述经微波处理后的聚合铁/铝复合胶 体，加入IOmLO. lmol/L的氯化锌溶液，加入IOmLO. 5%的聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液，搅 拌30min，即制成复合铁锌混凝剂（PFZA)。
[0020] 实施例2
[0021 ] 0· 3mol/L氯化亚铁溶液、0· 3mol/L氯化铝溶液，按照体积比为1:1的比例混合后， 加入适量0. 2mol/L的KOH溶液将其碱化至pH为I. 8 ;取上述混合溶液在通入脱出了二氧 化碳的空气的情况下微波处理30min，微波频率2450MHz、功率900W，陈化12h，制成聚合铁 /铝复合胶体，此时呈棕红色稳定透明状态；取200mL上述经微波处理后的聚合铁/铝复合 胶体，加入4mL0. lmol/L的氯化锌溶液，加入4mL质量分数为0. 5%的聚二甲基二稀丙基氯 化铵溶液，搅拌30min，即制成复合铁锌混凝剂（PFZA)。
[0022] 实施例3
[0023] 0· lmol/L氯化亚铁溶液、0· lmol/L氯化铝溶液，按照体积比为1:10的比例混合 后，加入适量0. 2mol/L的碳酸钠溶液将其碱化至pH为2. 3 ;取上述混合溶液在通入脱出了 二氧化碳的空气的情况下微波处理60min，微波频率2450MHz、功率900W，陈化24h，制成聚 合铁/铝复合胶体，此时呈棕红色稳定透明状态；取200mL上述经微波处理后的聚合铁/铝 复合胶体，加入20mL0. lmol/L的氯化锌溶液，加入20mL质量分数为0. 5%的聚二甲基二烯 丙基氯化铵溶液，搅拌30min，即制成复合铁锌混凝剂（PFZA)。
[0024] 实施例4 :
[0025] 以适量淀粉、蔗糖、磷酸二氢钠、氯化铵等用自来水配置水样，水样指标为浊度 26. 2NTU、C0D&386. 7mg/L、pH7. 22 ;采用上述实施例1制备的混凝剂，混凝条件：250rpm(转 /分钟，相当于G值145s 3 lmin、40rpm(相当于G值15s 3 20min、静置沉淀20min处理；采 用相同剂量的硫酸铝、市售聚合氯化铝作对比试验。混凝过程可见较硫酸铝、市售聚合氯化 铝而言，本发明制备的混凝剂（PFZA)絮体矾花形成快，且均匀密实，易于沉淀；水样沉后水 残余浊度可达到 〇· 897 ~L 27NTU，C0D&19. 8mg/L、ρΗ6· 8 ~L 13。
[0026] 实施例5
[0027] 采用夏季某区生活污水做混凝试验，水质指标为浊度38. 2NTU、SS329mg/L、 C0D&297. 6mg/L、氨氮 15. lmg/L、总磷 4. 3mg/L、pH6. 85。混凝条件：250rpm(转 / 分钟，相当 于G值145s 3 lmin、40rpm(相当于G值15s 1UOmiru静置沉淀20min ;分别以商品PACl (碱 化度60% )、A1C13、Fe2(SO4)3、实施例1制备的PFZA为混凝剂，混凝沉淀后结果如下：
[0028]
[0029] 此时，出水中铁尚子含量CL 03mg/L，错尚子含量0· 07mg/L，锌尚子含量0· 52mg/L。
【主权项】
1. 一种复合铁锌混凝剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤： (1) 按照体积比为1 :1~10的比例取〇? 1~〇? 3mol/L的铁盐溶液和0? 1~0? 3mol/ L的铝盐溶液混合均匀制成混合溶液，再用碱液调整混合溶液的pH为1. 8~2. 3 ; (2) 在向步骤⑴的混合溶液中通入氧化气体的情况下微波处理10~60min、陈化12 小时以上，制成聚合铁/铝复合胶体，此时呈棕红色透明稳定状态； (3) 取一定量步骤（2)的聚合铁/铝复合胶体加入体积为聚合铁/铝复合胶体体积2~ 10%的0. lmol/L的硫酸锌或者氯化锌溶液，再加入体积为聚合铁/铝复合胶体体积2~ 10%的聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液，其中聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液的质量百分数为 0. 5%，即制成复合铁锌混凝剂。2. 根据权利要求1所述的一种复合铁锌混凝剂的制备方法，其特征在于所述的铁盐溶 液为硫酸亚铁溶液或者氯化亚铁溶液，所述的铝盐溶液为硫酸铝溶液或者氯化铝溶液，所 述的碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或者碳酸钠溶液。3. 根据权利要求1所述的一种复合铁锌混凝剂的制备方法，其特征在于所述的氧化气 体为脱除二氧化碳的空气或氧气。4. 根据权利要求1所述的一种复合铁锌混凝剂的制备方法，其特征在于所述的微波处 理时微波频率2450MHz、功率900W。5. 根据权利要求1所述的一种复合铁锌混凝剂的制备方法，其特征在于所述的通入氧 化气体并微波处理30min。6. 根据权利要求1所述的一种复合铁锌混凝剂的制备方法，其特征在于所述的硫酸锌 或者氯化锌溶液的加入体积为聚合铁/铝复合胶体体积的5%，聚二甲基二烯丙基氯化铵 溶液的加入体积也为聚合铁/铝复合胶体体积的5%。
【专利摘要】本发明涉及一种用于污水及地表水处理的混凝剂的制备方法，具体涉及一种复合铁锌混凝剂的制备方法。本发明主要解决现有的混凝剂存在成本高、适应性差等问题。本发明一种复合铁锌混凝剂的制备方法，包括如下步骤：(1)按照体积比为1：1～10的比例取铁盐溶液和铝盐溶液混合均匀制成混合溶液，再用碱液调整混合溶液的pH为1.8～2.3；(2)向混合溶液中通入氧化气体，然后微波处理10～60min、陈化12小时以上，制成聚合铁/铝复合胶体；(3)取一定量聚合铁/铝复合胶体加入2～10％的硫酸锌或者氯化锌溶液，再加入2～10％的聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液，即制成复合铁锌混凝剂。本发明具有工艺简单、成本低、混凝效果好等优点。
【IPC分类】C02F1/52, C02F1/56
【公开号】CN105000646
【申请号】CN201510442830
【发明人】刘海龙, 郭雪峰
【申请人】山西大学
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年7月24日