专利名称：聚合磷酸氯化铁混凝剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种水处理用新型聚合磷酸氯化铁混凝剂及其制备方法，该混凝剂特别适用于处理含油带色的工业废水。更具体地说，本发明尤其涉及采用废弃的磷化渣(钢铁磷化处理产生的一种固体渣)作原料所生产的聚合磷酸氯化铁混凝剂及其制备方法。
目前，生产混凝剂的方法很多，中国专利89107966.1(公开号CN1051157A)公开了一种生产复合高分子混凝剂的方法，该方法采用的原料均不属于工业废弃物而是工业的成品原料，还要使用大量的强酸，成本较高。
本发明所提供的聚合磷酸氯化铁混凝剂是通过以下反应原理制备的。磷化渣为钢铁磷化处理时产生的一种白色固体渣(目前未得到利用)，其主要成分为磷酸一氢亚铁、磷酸亚铁和少量磷酸一氢锌，加入盐酸后即起置换反应，生产氯化铁和少量磷酸一氢锌，在盐酸不过量的情况下PO43-则与氯化铁形成磷酸氯化铁水解聚合物——聚磷酸氯化铁混凝剂。正是这种聚合物对含有带色废水起到很好的去污作用。
本发明所提供的聚合磷酸氯化铁混凝剂是通过以下方法制备的生产原料及控制指标为磷化渣，含水量在10-20％，磷化渣中各元素组分为铁(Fe)含量％≥16，磷(P)含量％≥9，锌(Zn)含量％≥1.5，生产时主要控制原料中铁、磷含量，如铁、磷含量过低，则可以加入适量磷酸亚铁进行调整；工业盐酸，其中HCl含量(重量比)≥30％；辅助原料磷酸亚铁(工业品)。
具体生产过程如下在1000或2000立升的反应釜中，先将盐酸加入，在常温下开动搅拌，从反应釜固体加料口缓慢加入磷化渣，若半小时加入完毕，继续搅拌半小时，然后静置1-1.5小时，再开动搅拌半小时，停止搅拌，放料，过滤，将料加入到贮罐中静置熟化24小时以上，得清澈桔红色液体，即为聚磷酸氯化铁成品。少量生产时，也可将符合要求的磷化渣倒入缸中，缓缓加入盐酸搅拌。
产品控制指标铁(Fe)含量％≥7.5磷(P)含量％≥5.0
锌(Zn)含量％≥0.8水不溶物％≤0.1亚铁(Fe2+)％≤0.1PH值(1％的水溶液)2.5∽3.5
实施例2磷化渣(Fe21.4％；P13.5％)，工业盐酸(HCl30％)，用量比％(重量比)磷化渣∶工业盐酸＝38∶62，将物料投入总量62％的工业盐酸加入反应釜中，开动搅拌，缓缓加入磷化渣，约半小时加入完毕，继续搅拌半小时，停止搅拌静置1-1.5小时，再开动搅拌1小时使物料聚合后，放料、过滤，滤液打入贮罐静置熟化24小时以上，得清澈桔红色液体即为成品。
使用本发明产品处理废水时，可以采用以下两种方法方法一是先将本产品按所需量与废水混合，使废水中的胶体颗粒受其作用降低了双电层斥力而脱稳，聚集成小颗粒(凝聚)，再加入另一种线性分子聚合物，如聚丙烯酰胺或聚合氯化铝，使凝聚的小颗粒通过聚合物线性分子的架桥作用，实现絮凝、沉降，从而达到废水除油脱色之目的。
方法二是单独使用本发明产品与废水混合，实现凝聚和絮凝过程。
使用本发明产品处理废水的应用实施例如下应用实施例一采用本发明聚合磷酸氯化铁作混凝剂，以聚合氯化铝作絮凝剂处理轧钢废水，先将本品与废水混合，实现凝聚，后将聚合氯化铝投入，完成絮凝过程。本品与聚合氯化铝用量均为5.5mg/l；处理后水质情况如下表所示
应用实施例二采用本发明聚合磷酸氯化铁作凝聚剂，以聚丙烯酰胺(分子量800万)作絮凝剂，处理炼钢厂连铸废水。现将本发明产品与废水混合，投加量为12mg/l，再投加0.13mg/l聚丙烯酰胺与之混合，处理后的水质情况如下表所示
以上两实施例均为每小时处理水量600-800吨的工业试验数据平均数值。
应用实施例三采用本发明聚合磷酸氯化铁作混凝剂，处理生产染料中间体的废水，该混凝剂的投加量为150mg/l，废水为强酸性呈褐色，并有浓SO2气味，处理前用石灰中和至PH值8-9，然后投加本混凝剂混合，处理前后的水质情况如下表所示
试验证明，用聚磷酸氯化铁作混凝剂有以下优点1、除油脱色效率高，药剂投加量少。特别是对轧钢、连铸废水的处理，药剂用量5.5-12mg/l，除油率达到94％以上，而目前市场上出售的产品用量需15-25mg/l，除油率也只达到80-90％。
2、药剂投加量范围宽。由于废水排放具有间断性，水流量不稳定，水中杂质成分也有较大变化，而本发明产品能适应这种变化，过量投加后不会产生混凝恶化现象。
3、本发明产品为清澈透明液体，可以与水以任意比例混合，并且在水中溶解极快，便于配制使用，在水中性能稳定，50％的水溶液两年后不沉淀、不变质、效果如初。目前市场销售的废水除油剂产品在水中均不稳定，使用时产生大量沉淀，堵塞管道和泵。
4、本发明产品在生产加工过程中因无三废排放，不会产生二次污染。本品生产中虽然采用废弃的磷化渣作为原料，但有调整手段，因此能确保产品质量稳定。
5、本发明产品采用废弃的磷化渣作为原料，因此价格低廉，如作为轧钢、连铸废水的脱油剂，本品的价格可比目前市场产品的价格低40％左右。
经过多种水质进行对照试验证明，聚合磷酸氯化铁具有很强的除油脱色作用。与目前市场出售的无机混凝剂对比试验表明本发明产品具有效果好、矾花大、沉降快、用量少的特点。如应用实施例一，目前生产上正在使用的聚合氯化铝作混凝剂，以有机高分子聚合物做絮凝剂，其用量两种药剂均需8.1mg/l，而本品仅需5.5mg/l，药剂用量减少31％，而且使用本品沉降快，在沉降池水面上漂浮物很少，而后者则有大量漂浮物。在使用本品处理染料废水其效果也十分显著，如实施例三，与用聚合硫酸铁作混凝剂做比较，在达到指标基本相同的情况下，聚合硫酸铁的用量为300mg/l，并需加入4mg/l的聚丙烯酰胺，而使用本发明产品的用量仅需其一半。
权利要求
1.聚合磷酸氯化铁混凝剂及其制备方法，其特征在于a制备该聚合磷酸氯化铁混凝剂的原料及有关控制指标是磷化渣，含水量在10-20％，为钢铁磷化处理时产生的一种白色固体渣，其主要成分为磷酸一氢亚铁、磷酸亚铁和少量磷酸一氢锌，磷化渣中各元素组分为铁(Fe)含量％≥16，磷(P)含量％≥9，锌(Zn)含量％≥1.5，生产时主要控制原料中铁、磷含量，如铁、磷含量过低，则可以加入适量磷酸亚铁进行调整；工业盐酸，其中HCl含量(重量比)≥30％；辅助原料磷酸亚铁(工业品)；b具体制备方法如下将磷化渣与工业盐酸以一定的比例，先将盐酸加入反应釜中，在搅拌下缓慢加入磷化渣，若半小时加入完毕，继续搅拌半小时，然后静置1-1.5小时，再开动搅拌1小时，停止搅拌，放料，过滤，将滤液加入到贮罐中静置熟化24小时以上，得清澈桔红色液体，即为聚合磷酸氯化铁成品。少量生产时，也可将符合要求的磷化渣倒入缸中，缓缓加入盐酸搅拌。
2.按照权利要求1所述聚合磷酸氯化铁混凝剂及其制备方法，其特征在于聚合磷酸氯化铁中各元素含量(重量比)如为Fe％≥7.5，P％≥5.0，Zn％≥0.8
3.按照权利要求1所述聚合磷酸氯化铁混凝剂及其制备方法，其特征在于磷化渣与工业盐酸用量比(重量比)为43∶57。
4.按照权利要求1所述聚合磷酸氯化铁混凝剂及其制备方法，其特征在于磷化渣与工业盐酸用量比(重量比)为38∶62。
全文摘要
聚合磷酸氯化铁混凝剂及其制备方法，涉及采用钢铁磷化处理产生的废弃磷化渣作原料生产的聚合磷酸氯化铁混凝剂及其制备方法，该混凝剂特别适用于处理含油带色的工业废水。本发明产品的制备是以磷化渣、工业盐酸，其中HCl含量(重量比)≥30％、磷酸亚铁(工业品)为原料，将磷化渣与工业盐酸以一定的比例，经聚合而制得聚合磷酸氯化铁清澈桔红色液体。在用于给水与污水处理时，本发明产品聚合磷酸氯化铁混凝剂与已有混凝剂相比，具有除油脱色效率高、药剂投加量少、药剂投加量范围宽等特点，本品生产加工过程中不会产生二次污染；生产工艺简单，采用废弃的磷化渣作原料，生产成本低，因此本发明产品价格低廉。
文档编号C02F1/52GK1401588SQ02138239
公开日2003年3月12日 申请日期2002年9月2日 优先权日2002年9月2日
发明者熊敬国, 姚军 申请人:熊敬国, 姚军