专利名称：一种含钛聚硅酸金属盐絮凝剂的制备方法
技术领域：
本发明属于环境工程中的水处理技术领域，具体涉及一种含钛聚硅酸金属盐絮 凝剂的制备方法，制备的絮凝剂特别适合对印染废水的处理。
背景技术：
水的混凝处理是各种废水处理工程中的一个基本操作单元，它能将污染物与絮 凝剂一起混凝沉淀从而达到除去水中污染物的目的。优良的絮凝剂是高效水的混凝处理 的一个关键因素，因此开发新型高效絮凝剂对水资源的保护具有重要的意义。传统铝盐、铁盐类混凝剂使用历史悠久，但在水处理过程中存在不少问题，60 年代后期逐渐被迅速发展起来的无机高分子混凝剂替代，后者比前者有更好的混凝效果 且相应价格较低。无机高分子混凝剂主要有聚铝类和聚铁类，但仍然存在一些问题。例 如，聚合氯化铝以氧化铝和盐酸为主要原料，生产过程中产生大量酸雾，严重污染周边 环境。聚合硫酸铁处理后的水颜色发黄。自八十年代，人们开始研制开发聚硅酸类混凝 剂。聚硅酸铝盐是一类新型无机高分子复合混凝剂，是在聚硅酸及传统的铝盐和铁盐等 混凝剂的基础上发展起来的聚硅酸与金属盐的复合产物.聚硅酸金属盐是一类新型的复合 无机高分子絮凝剂，它是在聚硅酸及传统的铝盐、铁盐等絮凝剂的基础上发展起来的聚 硅酸与金属盐的复合产物。由于该类絮凝剂同时结合了金属离子的电中和能力和聚硅酸 的吸附架桥网捕作用，与传统无机絮凝剂(如硫酸铝、氯化铁、硫酸亚铁、聚合氯化铝 (PAC)和聚合硫酸铁(PFS)等)相比具有矾花生成早、矾花大、沉降速度快的优点，在 低温低浊条件下仍有较好的絮凝效果，引起了水处理界的极大关注。如发明人张伯温等 (CN1023793C)开发的聚合硅酸盐絮凝剂，是以水矿渣为原料，在常温常压下用盐酸或/ 和硫酸溶解、滤去残渣、经聚合熟化制得。产品中除含SiO2外还含有Fe3+，ΑΓ，Ca2+， Mg2+，S042 , Cl_。发明人周毅等(CN1095442C)开发的活性硅酸盐絮凝剂是将碱金属盐 稀释至1 20%的稀溶液，加酸中和使溶液的pH在小于6的范围内熟化反应1 18h， 再加入金属水溶性盐，经20 90°C蒸煮反应后，添加微量单一或混合稀土氯化物，得到 透明液体絮凝剂。吴有明发明一种聚合碱式铝硅絮凝剂及制备方法(CN1173893C)，在 活化硅酸中加入硫酸铝和氢氧化钠聚合反应形成。然而这些聚硅酸金属盐絮凝剂对处理 不同种类废水的针对性不强。
发明内容
印染废水是棉、毛、化纤等纺织产品在预处理、染色、印花和整理过程中所排 放的废水，已成为我国各大水域的重要污染源。印染废水成分复杂、色度大、COD高， 并向着抗氧化、抗生物降解方向发展，尤其亲水性或水溶性染料废水是当前公认的较难 处理的工业废水之一。本发明的目的是提供一种含钛聚硅酸金属盐絮凝剂的制备方法，利用该方法制 备的絮凝剂特别适合印染废水的混凝处理。
本发明方法具体是将硅酸钠加水稀释成重量百分比浓度为2 3%的硅酸钠水溶液，在硅酸钠水溶 液加入重量百分比浓度为30 50%的硫酸溶液，将硅酸钠水溶液的pH值调节成3 4 ； 然后将硅酸钠水溶液在常温下搅拌10 30分钟，硅酸钠水溶液发生聚合反应；依次将铝 盐、镁盐和钛盐加入硅酸钠水溶液中，搅拌均勻后静止熟化1 2天，即得含钛聚硅酸金 属盐絮凝剂。加入的铝盐、镁盐和钛盐中的各个金属离子与硅酸钠水溶液中硅的摩尔比 为0.4 0.6 1。静止熟化是为了使聚合反应进行得更加完全。所述的铝盐为硫酸铝、氯化铝、硝酸铝中的一种或多种；所述的镁盐为硫酸镁、氯化镁、硝酸镁中的一种或多种；所述的钛盐为硫酸氧钛、氯化钛中的一种或二种。本发明方法制备的含钛聚硅酸金属盐絮凝剂中含有ΑΓ、Mg2+、Ti4+等金属离 子，它们参与了硅酸的聚合，优化了聚硅酸金属盐无机高分子的结构，所得絮凝剂稳定 性好。同时本发明方法制备的含钛聚硅酸金属盐絮凝剂中含有金属离子Ti4+，能够与染料 分子络合生成结构复杂的大分子，使染料分子具有胶体性质而易被絮凝除去。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
进一步说明本发明方法。实施例1称取硅酸钠(Na2SiO3) 122克(1摩尔)加水稀释成重量百分比浓度为2 %的硅 酸钠水溶液，在硅酸钠水溶液加入重量百分比浓度为50%的硫酸溶液，将硅酸钠水溶 液的pH值调节成3;然后将硅酸钠水溶液在常温下搅拌10分钟，硅酸钠水溶液发生 聚合反应；依次将133.24克硫酸铝(Al2(SO4)3 · 18H20, 0.4摩尔)、98.59克硫酸镁 (MgSO4 · 7H20, 0.4 摩尔)、63.98 克硫酸氧钛(TiOSO4 · H2SO4 · 8H20, 0.4 摩尔)加 入硅酸钠水溶液中，搅拌均勻后静止熟化1天，即得含钛聚硅酸金属盐絮凝剂。实施例2称取硅酸钠(Na2SiO3) 122克(1摩尔)加水稀释成重量百分比浓度为3 %的硅 酸钠水溶液，在硅酸钠水溶液加入重量百分比浓度为30%的硫酸溶液，将硅酸钠水溶 液的pH值调节成4;然后将硅酸钠水溶液在常温下搅拌30分钟，硅酸钠水溶液发生 聚合反应；依次将199.86克硫酸铝(Al2(SO4)3 · 18H20, 0.6摩尔)、81.32克氯化镁 (MgCl2 · 6H20, 0.4摩尔)、113.82克氯化钛(TiCl4, 0.6摩尔)加入硅酸钠水溶液中， 搅拌均勻后静止熟化2天，即得含钛聚硅酸金属盐絮凝剂。实施例3称取硅酸钠(Na2SiO3) 122克(1摩尔)加水稀释成重量百分比浓度为2.5 %的 硅酸钠水溶液，在硅酸钠水溶液加入重量百分比浓度为40%的硫酸溶液，将硅酸钠水 溶液的pH值调节成3.5;然后将硅酸钠水溶液在常温下搅拌20分钟，硅酸钠水溶液发 生聚合反应；依次将187.57克硝酸铝(Al(NO3)3 · 9H20, 0.5摩尔)、128.2克硝酸镁 (Mg(NO3)2 · 6H20, 0.5 摩尔)、37.94 克氯化钛(TiCl4, 0.2 摩尔)、63.98 克硫酸氧钛 (TiOSO4 · H2SO4 · 8H20, 0.4摩尔)加入硅酸钠水溶液中，搅拌均勻后静止熟化36小 时即得含钛聚硅酸金属盐絮凝剂。
实施例4称取硅酸钠(Na2SiO3) 122克(1摩尔)加水稀释成重量百分比浓度为2%的硅酸钠 水溶液，在硅酸钠水溶液加入重量百分比浓度为45%的硫酸溶液，将硅酸钠水溶液的pH 值调节成3;然后将硅酸钠水溶液在常温下搅拌15分钟，硅酸钠水溶液发生聚合反应； 依次将 120.65 克氯化铝(AlCl3 · 6H20, 0.5 摩尔)、49.3 克硫酸镁(MgS04 · 7H20, 0.2 摩尔)、64.1 克硝酸镁(Mg(NO3)2 ·6Η20，0.25 摩尔)、20.33 克氯化镁(MgCl2 · 6Η20， 0.1摩尔)、79.98克硫酸氧钛(TiOSO4 · H2SO4 · 8Η20, 0.5摩尔)加入硅酸钠水溶液 中，搅拌均勻后静止熟化1天，即得含钛聚硅酸金属盐絮凝剂。实施例5称取硅酸钠(Na2SiO3) 122克(1摩尔)加水稀释成重量百分比浓度为2.8 %的 硅酸钠水溶液，在硅酸钠水溶液加入重量百分比浓度为35%的硫酸溶液，将硅酸钠水 溶液的pH值调节成3.5 ；然后将硅酸钠水溶液在常温下搅拌20分钟，硅酸钠水溶液发 生聚合反应；依次将66.62克硫酸铝(Al2(SO4)3 · 18Η20, 0.2摩尔)、48.26克氯化铝 (AlCl3 · 6Η20, 0.2 摩尔)、75.03 克硝酸铝(Al(NO3)3 · 9Η20, 0.2 摩尔)、147.89 克硫 酸镁(MgSO4 · 7Η20, 0.6 摩尔)、63.98 克硫酸氧钛(TiOSO4 · H2SO4 · 8Η20, 0.4 摩 尔)加入硅酸钠水溶液中，搅拌均勻后静止熟化2天，即得含钛聚硅酸金属盐絮凝剂。实施例6称取硅酸钠(Na2SiO3) 244克(2摩尔)加水稀释成重量百分比浓度为2.3 %的 硅酸钠水溶液，在硅酸钠水溶液加入重量百分比浓度为50%的硫酸溶液，将硅酸钠水 溶液的pH值调节成3.5;然后将硅酸钠水溶液在常温下搅拌25分钟，硅酸钠水溶液 发生聚合反应；依次将333.1克硫酸铝(Al2(SO4)3 · ISH2O, 1摩尔)、246.48硫酸镁 (MgSO4 · 7Η20, 1 摩尔)、159.95 克硫酸氧钛(TiOSO4 · H2SO4 · 8Η20, 1 摩尔)加入 硅酸钠水溶液中，搅拌均勻后静止熟化30小时，即得含钛聚硅酸金属盐絮凝剂。
权利要求
1. 一种含钛聚硅酸金属盐絮凝剂的制备方法，其特征在于该方法首先将硅酸钠加水 稀释成重量百分比浓度为2 3%的硅酸钠水溶液，在硅酸钠水溶液加入重量百分比浓度 为30 50 %的硫酸溶液，将硅酸钠水溶液的pH值调节成3 4，然后将硅酸钠水溶液在 常温下搅拌10 30分钟；依次将铝盐、镁盐和钛盐加入硅酸钠水溶液中，搅拌均勻后静 止熟化1 2天，即得含钛聚硅酸金属盐絮凝剂；加入的铝盐、镁盐和钛盐中的各个金属 离子与硅酸钠水溶液中硅的摩尔比为0.4 0.6 1 ；所述的铝盐为硫酸铝、氯化铝、硝酸铝中的一种或多种； 所述的镁盐为硫酸镁、氯化镁、硝酸镁中的一种或多种； 所述的钛盐为硫酸氧钛、氯化钛中的一种或二种。
全文摘要
本发明涉及一种含钛聚硅酸金属盐絮凝剂的制备方法。印染废水成分复杂、色度大，是当前公认的较难处理的工业废水之一。本发明方法首先将硅酸钠加水稀释成重量百分比浓度为2～3％的硅酸钠水溶液，在硅酸钠水溶液加入硫酸溶液将pH值调节成3～4，然后将硅酸钠水溶液在常温下搅拌10～30分钟；依次将铝盐、镁盐和钛盐加入硅酸钠水溶液中，搅拌均匀后静止熟化1～2天，即得含钛聚硅酸金属盐絮凝剂。本发明方法制备的含钛聚硅酸金属盐絮凝剂中含有金属离子Ti4+，能够与染料分子络合生成结构复杂的大分子，使染料分子具有胶体性质而易被絮凝除去。
文档编号C02F1/52GK102010045SQ20101055594
公开日2011年4月13日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者俞天明, 聂秋林, 陈建军 申请人:杭州电子科技大学