专利名称：一种砷和重金属废水净化剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及工业废水的处理，是一种砷和重金属废水的净化剂。
目前处理砷和重金属废水的方法主要有处理含砷废水的石灰-铁盐法，使石灰与砷酸根或亚砷酸根生成难溶的钙盐沉淀。铁、铝盐如硫酸亚铁、硫酸铁、三氧化铁、硫酸铝等与砷酸盐或亚砷酸根形成稳定络合物并为铁、铝金属氢氧化物吸附共沉的特点除砷。处理含汞废水有硫化法、金属还原法、化学沉淀法、活性炭吸附法等，但出水很难达到0.05ppm以下的工业废水排放浓度，活性炭吸附法只对低汞废水有效，但要投加废水量5%的活性炭。处理含重金属废水较普遍地采用氢氧化物沉淀法，即向废水中投加石灰、碳酸钠之类调整。控制在处理水最佳PH值使金属离子与羟基反应生成难溶的金属氧化物沉淀。因此上述任何一种药剂一个系统都受到它自身的物理、化学条件的限制，当废水中含有多种金属离子，就需使用多种药剂进行多段净化。工艺、设备复杂，投资较大;另外，因人造活性炭价格昂贵，约6000元/吨。一般用户难以承受。
本发明的目的就是克服上述已有技术的缺点，简化砷和重金属废水的净化药剂和工艺设备，得到一种原料来源丰富，制造和使用简便。易于实现并且改进了净化效果的废水净化剂。
为实现上述目的，本发明是这样实现的以“炭质火山沉凝灰岩”为活化剂用硫酸水溶液氧化酸浸褐铁矿得到一种新的含铁、铝镁离子的盐-镁铝叶绿矾;同时将这种鲜为人知的“炭质火山沉凝灰岩”进行水解离析，得到一种无定形炭制品，将二者以一定比例混合，即可得到本发明所述的新型砷和重金属废水净化剂。
本发明提供的砷和重金属废水净化剂为镁铝叶绿矾·无定形炭配合剂产品，该产品由镁铝叶绿矾与无定形炭二种成分按1∶1-4的重量比配合组成，其中1.镁铝叶绿矾含有92～98%镁铝叶绿矾和2～8%的活性二氧化硅。
镁铝叶绿矾为乳白色、黄白色或黄绿浅绿色，为放射纤维状、瘤状结晶，比重1.875，硬度～2，其化学分子式为
该物质易溶于水，其水溶液呈酸性，PH1.32～1.78;随溶液浓度的增加，呈乳黄色、棕红色、血红色、黑色。
活性二氧化硅即可溶性二氧化硅，其溶解于水溶液的PH值小于4.8。
2.无定形炭是一种天然活性炭，主要是无定形炭和少量硫化物、长石和石英的岩屑。
本发明提供的产品镁铝叶绿矾·无定形炭配合剂产品分两部分进行生产。其方法氧化酸浸和水解离析在工艺流程和设备上与湿法冶金上常用的相近，下面分别进行叙述。
1.镁铝叶绿矾部分采用氧化酸浸褐铁矿法制造，首先将褐铁矿和矿石量1/10～1/5的活化剂“炭质火山沉凝灰岩”(如矿石中镁、铝不足时配加矾土、菱苦土)粉碎至1～3mm以下，再根据矿石原料和镁铝叶绿矾的化学成分进行配料计算并配料，把配料投入空气搅拌浸出槽中含100～200g/l的硫酸水溶液中，在常压常温制浆、预浸2～24小时，再将这种矿浆导入防腐蚀搅拌浸出槽，加温至90～95℃，在常压下继续浸出40～60分钟，控制终点PH＜2，然后固液分离，上清液加温、浓缩、结晶即得镁铝叶绿矾产品。
在上述以“炭质火山沉凝灰岩”为氧化活化剂氧化酸浸褐铁矿过程中褐铁矿中的Fe2O3、MgO、Al2O3与硫酸作用，反应式为
第二步由于无论采用炭质火山沉凝灰岩氧化活化氧化酸浸过程，或者使用浸出液通过电解槽的电阳极，都不能使FeSO4按下式完全氧化为因此，在浸出液残余硫酸含量、浸出液化学组成、温度等因素控制下，即生成镁铝叶绿矾，由于分子式中的Fe2+和Mg2+，Fe3+和Al3+是可以互换的，所以其化学成分有一定的变化幅度。
镁铝叶绿矾中的活性二氧化硅是酸浸过程中金属硅酸盐中的铁、铜、锌一类金属被置换，二氧化硅被游离而进入镁铝叶绿矾的。
2.无定形炭是采用水解离析“炭质火山沉凝灰岩”方法制造。原料“炭质火山沉凝灰岩”是一种天然火山灰沉积岩，经矿岩鉴定化学分析它是主要由无定形炭和少量硫化物、长石和石英所组成的岩屑。这种岩石已知产于川滇边界攀西地区的前震旦系昆阳群岩层中，目前国内外还没有人认识这种岩石的工业用途、经济价值。其制造方法为将采出的“炭质火山沉凝灰岩”原岩投入筛孔为100mm的筛上，打水(包括返回洗液)导入迴转园筒机中水解离析，将筛上部分排除，园筒机的排矿、炭浆与岩渣分离，炭浆部分经沉淀或过滤、脱水、干燥即得无定形炭产品。
本发明所提供的产品镁铝叶绿矾·无定形炭配合剂产品可用于净化处理各种浓度的砷和重金属废水。对于高PH值、低浓度的碱性废水，采用一次直接投放本发明产品调整、控制在处理水的PH值于6.5～7.5为净化终点。对PH值偏低的碱性废水和酸性废水采用二段净化方法一段净化作业采用一次投放石灰乳(包括回流渣)调整、控制在处理水的PH值于10.5～11.5，二段净化作业采用一次投放本发明产品调整、控制一段净化上清液的PH值为6.5～7.5为净化终点。
净化剂用量为二段净化作业的石灰用量，500～3450g/m3废水;一、二段净化作业的镁铝叶绿矾和无定形炭用量各为130和910g/m3废水。
本发明得到的产品镁铝叶绿矾·无定形炭配合剂产品由含有Mg2+、Fe2+、Al3+、Fe3+等多种金属离子的金属硫酸盐-镁铝叶绿矾。金属和非金属硫化物，活性二氧化硅。无定形炭(天然活性炭)以及少量岩屑组成。这种组成奠定了它在对砷和重金属废水净化中多方面的功能1.镁铝叶绿矾中的Fe2+、Mg2+、Fe3+、Al3+等金属离子含量中Fe3+占70%，其它占30%。在废水净化中具有化学转化、中和沉淀氧化还原等多种作用，能与废水中的As、Ba、Bi、Cd、Cr3+、Cr6+、Sn Ag、Hg、Ti、V、Zn、Se、Mo等的金属离子反应生成难溶沉淀物析出，或转化为毒性弱的沉淀物析出。
2.无定形炭中的硫化物使废水中铜、铅、汞的金属离子生成铜、铅汞的硫化物沉淀析出。
3.活性二氧化硅以胶溶液状态存在于溶液中，当在处理水的PH＞4.8时，它在各种沉淀物之中絮凝团聚，促进并加速沉淀物的沉降成为凝聚剂。Mg2+，Al3+离子起着类似明矾在浑浊水中的作用，有助于沉淀物、污物的沉淀去除。
4.无定形炭即天然活性炭和岩屑以其大的比表面积和孔隙度吸附水中的有机物，产生色、味、臭的溶解态和胶体污染物，对重金属离子起着载体和吸附剂的作用。经检验此种无定形炭对砷和重金属废水的净化效果是长沙人造活性炭的2～5倍。
由于本发明产品是将化学转化剂、吸附剂、凝聚剂、促进剂和沉淀物载体等多方面对砷和重金属废水的净化功能融会到了镁铝叶绿矾·无定形炭配合剂产品一种净化剂之中，取代了多种废水处理药剂，因此，本发明的净化剂在上文所述的使用方法下能达到如下效果该废水净化剂在处理各种浓度的酸、碱含砷和重金属废水时，都可确保出水的砷和重金属含量稳定地低于工业废水最高允许排放浓度并且接近或低于生活饮用水水质标准规定的浓度其中汞、铅、镉、铬、锌、铜、铁的去除率达99.99～99.90%，当废水中含砷量很低为20和100ppb时出水含砷各为14和30ppb，去除率60～70%。具体效果见表1，其中1＃为铜矿选矿尾矿水，2＃～4＃为铅锌矿冶炼废水。
本发明所得到的废水净化剂，其原料是廉价丰富的褐铁矿、硫酸等，褐铁矿是选择其水溶性、易于酸浸的方面，而不是品位;而“炭质火山沉凝灰岩”是一种尚未得到利用的天然火山灰沉积岩，它的开采利用为社会开拓了一种新的工业原料，全国十省有这种岩层，该产品得到的天然活性炭，价格低廉只有几百元/吨。
下面介绍一个镁铝叶绿矾生产方法的实施例。
1.配料本实施例中褐铁矿、菱苦土、矾土和“炭质火山沉凝灰岩”的化学分析结果如下
<p>其化学成分中的原子重量比为Mg∶Al∶Fe＝1∶1∶8Mg∶Al∶Fe2+∶Fe3+＝1∶1∶1∶7由于本实施例中褐铁矿中的Al2O3含量不足，除了与褐铁矿按10∶1重量比配加氧化活性剂炭质火山沉凝灰岩外，还需添加占配料重量5%的矾土，即矿石配料中褐铁矿、矾土和“炭质火山沉凝灰岩”的重量比为85∶5∶10。
2.氧化酸浸工艺方法将上述配料粉碎至3mm以下，按固液比1∶3投入含200g/l硫酸水溶液中调浆，在常温常压下，空气搅拌浸出2小时，继之，导入防腐搅拌槽升温至90～95℃，在常压下继续空气搅拌60分钟，然后排入沉淀池，其上清液经浓缩、结晶、即得镁铝叶绿矾产品。
权利要求
1.一种含砷和重金属废水净化剂，其特征是由镁铝叶绿矾分子式为(Fe，Mg)(Fe，Al)4(SO4)6(OH)2。20H2O和无定形炭组成。
2.根据权利要求1所述的废水净化剂，其特征是该产品为镁铝叶绿矾，无定形炭配合剂产品，由镁铝叶绿矾和无定形炭按1∶1～4的重量比配合组成。
3.一种如权利要求1所述的镁铝叶绿矾的生产方法，其特征是以褐铁矿为原料，加入矿石量1/10～1/5的“炭质火山沉凝灰岩”为活化剂，经粉碎、配料，然后在浓度100～200g/l的硫酸水溶液中制浆、预浸，浸出保持终点PH＜2，固液分离、上清液加温、浓缩、结晶，得到镁铝叶绿矾。
4.一种如权利要求1所述的无定形炭的生产方法，其特征是将采出的“炭质火山沉凝灰岩”原岩进行筛分、打水，导入迴转圆筒机中进行水解离析，圆筒机的排矿、炭浆与岩渣分离，炭浆部分经沉淀、脱水、干燥即得产品。
全文摘要
本发明提供了一种砷和重金属废水的净化剂，由镁铝叶绿矾、分子式为(Fe，Mg)(Fe，Al)
文档编号B01J20/02GK1043921SQ8910958
公开日1990年7月18日 申请日期1989年12月29日 优先权日1989年12月29日
发明者张明 申请人:张明