专利名称：一种络合剂及其制备方法与应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种络合剂及其制备方法与应用。
背景技术：
我国自二十世纪六十年代末开始在(污)水处理中应用絮凝剂以来，无机絮凝剂以其低毒、廉价、制备方法相对简单等优点始终占据市场主导地位，最初主要使用硫酸铝、氯化铝、氯化铁等第一代无机盐类。八十年代，先后开发并引进了聚合氯化铝(碱式氯化铝)(PAC)、聚合氯化铁(PFC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合硫酸铁(PFS)、聚合磷酸铝(PAP)等第二代无机絮凝剂-无机高分子絮凝剂(inorganic polymer flocculants，IPF)。
IPF的优点在于它比传统无机盐絮凝剂效能更优异，而比有机高分子絮凝剂(OPF)价格更低廉。但是，在形态、聚合度及相应的凝聚-絮凝效果方面，IPF仍处于传统金属盐混凝剂与OPF之间的位置。它的分子量和粒度大小以及絮凝架桥能力仍比OPF差很多，而且还存在对进一步水解反应的不稳定性问题，这些主要弱点促使研究和开发各种复合型IPF。
九十年代，更具特色的第三代无机絮凝剂-多核无机高分子絮凝剂(multi-coreinorganic polymer flocculants，MC-IPF)聚合氯化铝铁(PAFC)、聚合硫酸铝铁(PAFS)、聚合磷酸铝铁(PAFP)、聚合硅酸铝(PASi)、聚合硅酸铁(PFSi)、聚合硅酸铝铁(PAFSi)等不断被研制出来。但限于生产成本增加或产品存储稳定期缩短，MC-IPF的商品化产品并不多。目前，在各种水处理中用量最大、使用最广的仍然是利用各种原料和各种工艺生产的PAC。
实际应用过程中，当所处理水水质变化较大时，仍嫌PAC聚合度不够大、絮凝架桥能力弱、出水混浊，难以保证处理效果。另外，从溶液的化学角度看，PAC是铝盐水解聚合沉淀反应过程的动力学中间产物，热力学上是不稳定的，一般液体PAC产品有效期最多半年。固体PAC产品的稳定性稍好，但生产时需将液体产品干燥，能耗大，成本高。因此PAC的稳定增效是生产高性能IPF的重要方法之一，具有广泛使用价值。
增效PAC的目的主要有二一是提高其综合性能价格比，二是提高产品的稳定存放期。在制备PAC的过程中引入一种或几种不同的阴离子，利用其增聚作用，可获得含不同阴离子的分子量较大的增效PAC产品，如中国专利申请CN1197038A、CN1088892A、CN1046563A。而对已制成的PAC产品，也可利用有机高分子聚合物(如聚氧乙烯醚PEO、聚丙烯酰胺PAM等)增效，既提高其稳定性，又增强其絮凝能力，如中国专利申请CN1266822A、CN1266821A、CN1051157A、CN1044637A。还可通过采用特殊的膏化或表面载体等工艺实现对PAC等通用无机高分子絮凝剂增效的目的，如中国专利申请CN1343632A、CN1240197A。各种增效改性工艺均涉及到如何有效提高体系中羟基络合无机高分子的聚合度问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种络合剂，它可单独用作多核无机高分子絮凝剂，用于污水处理。
一种络合剂，它是由无机酸、含铝化合物、含铁化合物、含镁化合物混和反应制得的，它所含金属离子折算为氧化物的质量百分比为Al2O35～25％；Fe2O31～15％；MgO 1～15％。
所述络合剂所含金属离子折算为氧化物优选质量百分比为Al2O35～15％；Fe2O31～5％；MgO 1～5％；余量为H2O和阴离子。
本发明的第二个目的是提供制备上述络合剂的方法。
为了达到上述目的，本发明采用两种方法制备上述络合剂。
第一种方法为一种制备络合剂的方法，包括以下步骤1)在80～150℃下，将无机酸、含铝化合物、含铁化合物、含镁化合物混和，反应；2)经熟化得到产物所含金属离子折算为氧化物的质量百分比为Al2O3，5～25％；Fe2O3，1～15％；MgO，1～15％；余量为H2O和阴离子。
所述含铝化合物为氢氧化铝、铝酸钠、铝土矿和三氯化铝中的一种或任意组合。
所述含铁化合物为氯化铁，含镁化合物为氯化镁。
所述无机酸为盐酸或1∶1的盐酸和硫酸混和物，其优选的浓度为5％～31％，最优选为10％～18％。
所述反应时间为1.5～4h，熟化时间为12～24h。
第二种方法为一种制备络合剂的方法，包括以下步骤1)在常温下，将无机酸、含铁化合物、含镁化合物、金属铝混和，反应；2)经熟化得到产物所含金属离子折算为氧化物的质量百分比为Al2O3，5～25％；Fe2O3，1～15％；MgO，1～15％；余量为H2O和阴离子。
所述金属铝为各种废铝、铝屑或铝箔，含铁化合物为氯化铁，含镁化合物为氯化镁。
所述无机酸为盐酸或1∶1的盐酸和硫酸混和物，其优选的浓度为5～31％，最优选为10～18％。
所述反应时间为1.5～4h，熟化时间为12～24h。
本发明的络合剂在污水处理中用途广泛，可用于处理油气田钻井废液、采油污水、炼油厂含油污水和生活污水。同时，本发明的络合剂还可以用作络合增强剂及絮凝剂生产的原料。
本发明的络合剂制备方法简单，对设备要求低，生产工艺稳定简捷，原料来源广泛，成本低，无任何污染物排放，具有良好的环保效果。
具体实施例方式
实施例1、络合剂的制备在80℃下，将200g H2O、200g 15％HCl、100g Al(OH)3、50g MgCl2和50g FeCl3在缓慢搅拌下分别加入三口瓶中，连续反应4h，反应结束后，静置熟化12h，产物经过滤后倒出，即成为本发明的络合剂。其折算为氧化物的质量百分比为Al2O310.89％；Fe2O34.10％；MgO 3.51％；其余为H2O和氯离子。
实施例2、络合剂的制备在120℃下，将25mL H2O、20mL 31％HCl、5g Al(OH)3、2.5g MgCl2和2.5gFeCl3在缓慢搅拌下分别加入三口瓶中，连续反应2h，反应结束后，静置熟化16h，产物经过滤后倒出，即成为本发明的络合剂。其折算为氧化物的质量百分比为Al2O35.94％；Fe2O32.24％；MgO 1.91％；其余为H2O和氯离子。
实施例3、络合剂的制备三在150℃下，将100mL H2O、50mL 31％HCl、20g Al(OH)3、5g MgCl2和5g FeCl3在缓慢搅拌下分别加入三口瓶中，连续反应1.5h，反应结束后，静置熟化20h，产物经过滤后倒出，即成为本发明的络合剂。其折算为氧化物的质量百分比为Al2O37.26％；
Fe2O31.37％；MgO 1.17％；其余为H2O和氯离子。
实施例4、络合剂的制备四常温下，将100mL H2O、25mL 18％HCl和25mL 98％硫酸、12g MgCl2和12gFeCl3、5g废铝屑在缓慢搅拌下加入三口瓶中，连续反应1.5h，反应结束后，静置熟化24h，产物经过滤后倒出，即成为本发明的络合剂。其折算为氧化物的质量百分比为Al2O35.25％；Fe2O33.28％；MgO 2.81％；其余为H2O、氯离子及硫酸根离子。
实施例5、用络合剂对污水进行处理用上述实施例1的络合剂，对吐哈油田温吉桑-米登联合站的油井采出污水进行了工艺性强化絮凝处理试验。该联合站的污水中既有油井采出污水，又有油井井下作业污水和联合站生活污水，较一般单一组分的采油污水更难处理。该站混合污水的一般水质为pH值约为6.0，含油量1000～1500mg/L，悬浮物200～500mg/L，实际处理量为80～1000m3/h。实验结果如表1所示，本发明的络合剂对该污水的单剂单步含油去除率达90％以上，悬浮物去除率达95％以上，较该站用絮凝剂聚合氯化铝铁(PAFC)进行处理的效果有较大改善，进一步处理后的污水很容易达到污水回注质量要求。
表1 用本发明络合剂及对比材料处理污水的效果比较
权利要求
1.一种络合剂，它是由无机酸、含铝化合物、含铁化合物、含镁化合物混和反应制得的，它所含金属离子折算为氧化物的质量百分比为Al2O35～25％；Fe2O31～15％；MgO 1～15％。
2.根据权利要求1所述的络合剂，其特征在于所述络合剂所含金属离子折算为氧化物的质量百分比为Al2O35～15％；Fe2O31～5％；MgO 1～5％。
3.一种制备络合剂的方法，包括以下步骤1)在80～150℃下，将无机酸、含铝化合物、含铁化合物、含镁化合物混和，反应；2)经熟化得到产物所含金属离子折算为氧化物的质量百分比为Al2O3，5～25％；Fe2O3，1～15％；MgO，1～15％；余量为H2O和阴离子。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述含铝化合物为氢氧化铝、铝酸钠、铝土矿和三氯化铝中的一种或任意组合。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述含铁化合物为氯化铁；所述含镁化合物为氯化镁；所述无机酸为盐酸或1∶1的盐酸和硫酸混和物，其优选的浓度为5～31％，最优选为10～18％。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述反应时间为1.5～4h，熟化时间为12～24h。
7.一种制备络合剂的方法，包括以下步骤1)在常温下，将无机酸、含铁化合物、含镁化合物、金属铝混和，反应；2)经熟化得到产物所含金属离子折算为氧化物的质量百分比为Al2O3，5～25％；Fe2O3，1～15％；MgO，1～15％；余量为H2O和阴离子。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述金属铝为各种废铝、铝屑或铝箔；所述含铁化合物为氯化铁；所述含镁化合物为氯化镁；所述无机酸为盐酸或1∶1的盐酸和硫酸混和物，其优选的浓度为5～31％，最优选为10～18％。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述反应时间为1.5～4h，熟化时间为12～24h。
10.权利要求1中的络合剂在污水处理及絮凝剂制备中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种络合剂及其制备方法与应用。该络合剂是由无机酸、含铝化合物、含铁化合物、含镁化合物混和反应制得的，它所含金属离子折算为氧化物的质量百分比为Al
文档编号C01G49/00GK1552629SQ03137209
公开日2004年12月8日 申请日期2003年5月26日 优先权日2003年5月26日
发明者周风山, 马丽, 吴瑾光, 魏安国, 郭焱, 党酉胜, 卢凤纪 申请人:北京大学