专利名称：一种聚合硫酸铁铝絮凝剂(液体)的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种水处理技术领域，具体涉及一种聚合硫酸铁铝絮凝剂的制备方法。
背景技术：
近十几年来，无机高分子混凝剂(IPC)的研究、开发受到了国内外水处理界的广泛重视，早期研制的聚铝、聚铁虽有各自的优点，随着对水质的要求越来越高，聚铁、聚铝在废水处理中的应用缺点已经突现，聚合氯化铝处理后水样中残留铝浓度较高、聚合硫酸铝水解弱、絮凝体积小、疏松、沉降慢，而聚合氯化铁稳定性较差、残余色度大。因此有必要研制一种沉降速度快、残余量少、稳定性好、价廉、低毒或无毒的聚合物来代替。聚合硫酸铁铝混凝剂正是应这一要求而开发出的一种混凝剂。聚合硫酸铁铝在水溶液中存在着多种络离子，它以OH—架桥形成多核络离子，从而变成较大的无机高分子化合物，保留了铝铁各自均聚物的优点，克服了它们不足。它具有水解强、絮凝体积大、密实、沉降快、强度好、残余色度小，同时具有优良的净水效果、低廉的水处理成本低等优点。中国专利CN94117429. 8提出一种以硫酸亚铁为原料，硝酸铝为催化剂制备聚合硫酸铁铝的方法。由于该方法以纯氧作为氧化剂，而且反应体系需要较高的压力要求，因此成本较高。中国专利CN102120623A提出一种以硫酸亚铁和硫酸铝为原料，氯酸钠为氧化剂制备聚合硫酸铝铁的方法。该方法用所用的为纯硫酸铝，而且所用的氧化剂为氯酸钠，提高了产品的成本，并且用碳酸钠做碱化度调节剂，在加入过程中会有大量气泡产生，给生产过程带来不便。因此，研究出性能更加优越，成本更加低廉的聚合硫酸铁铝已成为当今水处理领域的目标之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种生产成本更低、工业生产更简便、全铁含量更高、絮凝效果更好的聚合硫酸铁铝絮凝剂的制备方法。本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它所用的工业原料按质量百分比计是
七水硫酸亚铁 64% 75% 浓硫酸7. 59Tll%
工业硫酸铝6. 59Tll.2%
氧化剂5. 59Γ8. 5%
稳定剂2. Ρ/Γ6. 3%
稀释剂为蒸馏水；
其操作步骤是(1)将工业副产物七水硫酸亚铁置于容器中，边加入蒸馏水边搅拌成均勻的稀糊状硫酸亚铁混合液；(2)然后加入密度为1. 84g/cm3的浓硫酸进行酸化；(3)在酸化后的的混合液中加入工业硫酸铝，搅拌均勻加少量水稀释；(4)将容器放入水浴锅中边搅拌边加入氧化剂，在60°C 100°C条件下加热30 60分钟，同时慢速搅拌；(5)在合成过程中加入稳定剂，提高分子量，促进增聚作用；(6)静置熟化12小时以上可获得棕色的液体。在上述方法中，氧化剂选用浓硝酸，也可选用双氧水、氯酸钠等。在上述方法中，稳定剂可选用磷酸，也可选用磷酸二氢钠、磷酸氢二钠等。与现有工艺、产品相比，本发明具有以下优点
1、本发明所用原料为钛白粉工业副产品七水硫酸铁，原料来源广泛，生产成本低；产品中的铝元素来源于原料工业硫酸铝(Al2O3含量为139Γ1890，进一步降低了产品的成本。2、不需要加压，工艺流程简单，易操作，易控制。3、本发明制备的聚合硫酸铝铁为液体产品，常温下，化学性质稳定，不易变质，且使用方便。4、本发明制备的聚合硫酸铝铁，具有矾花形成速度快、浊度、COD、去除率高、脱色率高的特点。本发明制备的聚合硫酸铝铁，可广泛用于给水处理和污水处理。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步说明
本发明的构思是以钛白粉的工业废弃物七水硫酸亚铁为主要原料，加水溶解加入浓硫酸进行酸化，再加入工业硫酸铝在水浴温度为60°C 100°C的条件下进行加热搅拌，边搅拌边加浓硝酸进行氧化，聚合反应3(T60min，得到聚合硫酸铝絮凝剂。 实施例1
控制反应温度80°c
(1)将55g钛白粉工业副产品七水硫酸亚铁(占工业原料的72. 70%)置于烧杯中， 加入IOmL左右水搅拌均勻后滴加浓硫酸(占工业原料的9. 73%)进行酸化，再称取6g 工业硫酸铝(占工业原料的7. 93%)，引入一定量蒸馏水，慢速搅拌均勻。(2)将上述液体放入温度为80°C的水浴锅中加热，在边加热边搅拌的情况下滴加 4ml浓硝酸(占工业原料的7. 41%)进行氧化，慢速搅拌约60 min ；反应过程中引入Iml磷酸 (占工业原料的2. 23%)作为为稳定剂，磷酸可以提供P043_离子提高分子量，达到增聚作用。 待搅拌完成以后，取出产品静置熟化Mh即得产品。产品外观及质量指标如下 外观棕色液体，粘稠，易溶于水
活性组分以全铁计，全铁含量可达ISOmg 220mg/g. Γ1
pH :2. 3 2. 7 (1%的水溶液) 混凝效果生活污水去浊率 96. 16% (沉降40min) 生活污水总磷去除率94. 37% 生活污水COD去除率88. 64%实施例2
控制反应温度70°C
(1)将55g钛白粉工业副产品七水硫酸亚铁(占工业原料的72. 42%)置于烧杯中， 加入IOmL左右水搅拌均勻后滴加浓硫酸(占工业原料的9. 69%)进行酸化，再称取7g 工业硫酸铝(占工业原料的9. 22%)，引入一定量蒸馏水，慢速搅拌均勻。(2)将上述液体放入温度为70°C的水浴锅中加热，在边加热边搅拌的情况下滴加 3. 5ml浓硝酸(占工业原料的6. 45%)进行氧化，慢速搅拌约60 min ；反应过程中引入Iml磷酸(占工业原料的2. 22%)作为稳定剂，磷酸可以提供PO43-离子提高分子量，达到增聚作用。 搅拌一定的时间，待液体均勻后，加入2ml浓度为2mol/L的氢氧化钠调整碱化度，从而提高聚合硫酸铁铝的絮凝效果。待搅拌完成以后，取出产品静置熟化18h即得产品。产品外观及质量指标如下 外观棕色液体，粘稠，易溶于水
活性组分以全铁计，全铁含量可达ISOmg 200mg/g. L—1
pH 2. Γ2. 5 (1% 的水溶液) 混凝效果生活污水去浊率94. 01% (沉降40min)
生活污水总磷去除率96. 71% 生活污水COD去除率86. 20% 实施例3控制反应温度80°C
(1)将55g钛白粉工业副产品七水硫酸亚铁(占工业原料的68. 55%)置于烧杯中，加入 IOmL左右水搅拌均勻后滴加4. 5ml浓硫酸(占工业原料的10. 32%)进行酸化，再称取7g工业硫酸铝(占工业原料的8. 72%)，引入一定量蒸馏水，慢速搅拌均勻。(2)将上述液体放入温度为80°C的水浴锅中加热，在边加热边搅拌的情况下滴加 3. 5ml浓硝酸(占工业原料的6. 11%)进行氧化，慢速搅拌约45 min ；反应过程中引入3ml磷酸(占工业原料的6. 30%)作为稳定剂，磷酸可以提供P043-离子提高分子量，达到增聚作用。搅拌一定的时间，待液体均勻后，加入細1浓度为2mol/L的氢氧化钠调整碱化度，从而提高聚合硫酸铁铝的絮凝效果。待搅拌完成以后，取出产品静置熟化15h即得产品。产品外观及质量指标如下外观棕色液体，粘稠，易溶于水。活性组分以全铁计，全铁含量可达18ang 227mg/g. L-I ρΗ:2. (Γ2. 5 (1% 的水溶液)
混凝效果生活污水去浊率96. 11% (沉降40min)
生活污水总磷去除率92. 42% 生活污水COD去除率87. 34% 实施例4
控制反应温度90°C
(1)将55g钛白粉工业副产品七水硫酸亚铁(占工业原料的72. 42%)置于烧杯中， 加入IOmL左右水搅拌均勻后滴加4 ml浓硫酸(占工业原料的9. 69%)进行酸化，再称取7g 工业硫酸铝(占工业原料的9. 22%)，引入一定量蒸馏水，慢速搅拌均勻。(2)将上述液体放入温度为90°C的水浴锅中加热，在边加热边搅拌的情况下滴加 3. 5ml浓硝酸(占工业原料的6. 45%)进行氧化，慢速搅拌约30min ；反应过程中引入Iml磷酸(占工业原料的2. 22%)作为稳定剂，磷酸可以提供PO43-离子提高分子量，达到增聚作用。 搅拌一定的时间，待液体均勻后，加入2ml浓度为2mol/L的氢氧化钠调整碱化度，从而提高聚合硫酸铁铝的絮凝效果。待搅拌完成以后，取出产品静置熟化36h即得产品。
产品外观及质量指标如下 外观棕色液体，粘稠，易溶于水活性组分以全铁计，全铁含量可达190mg 220mg/g. Γ1 ρΗ :2. 3 2.6 (1%的水溶液)
混凝效果生活污水去浊率96. 39% (沉降40min)
生活污水总磷去除率96. 49% 生活污水COD去除率79. 60%
权利要求
1.一种聚合硫酸铝铁的制备方法，其特征在于，该方法所用的工业原材料按质量百分比计是七水硫酸亚铁 64% 75% 浓硫酸7. 59Tll%工业硫酸铝6. 59Tll.2%氧化剂5. 59Γ8. 5%稳定剂2. Ρ/Γ6. 3%稀释剂为蒸馏水；其操作步骤是(1)将工业副产物七水硫酸亚铁置于容器中，边加入蒸馏水边搅拌成均勻的稀糊状硫酸亚铁混合液；(2)然后加入密度为1. 84g/cm3的浓硫酸进行酸化；(3)在酸化后的混合液中加入工业硫酸铝，搅拌均勻加少量水稀释；(4)将容器放入水浴锅中边搅拌边加入氧化剂，在60°C 100°C条件下加热30 60分钟，同时慢速搅拌；(5)在合成过程中加入稳定剂，提高分子量，促进增聚作用；(6)静置熟化12小时以上可获得棕色的液体。
2.根据权利要求1所述的一种聚合硫酸铝铁的制备方法，其特征在于，所述氧化剂为工业浓硝酸。
3.根据权利要求1所述的一种聚合硫酸铝铁的制备方法，其特征在于，所述稳定剂为磷酸。
4.根据权利要求1所述的一种聚合硫酸铝铁的制备方法，其特征在于，在操作步骤(5) 后，加入氢氧化钠，用以调节产品的碱化度。
全文摘要
本发明公开了一种聚合硫酸铁铝的制备方法。它以钛白粉的工业废弃物七水硫酸亚铁为主要原料，加水溶解加入浓硫酸进行酸化，再加入工业硫酸铝在水浴温度60℃～100℃的条件下进行加热搅拌，边搅拌边加浓硝酸进行氧化，聚合反应30~60min，得到聚合硫酸铝絮凝剂。本发明具有工艺简单，成本低廉、反应周期短的优点，其产品的絮凝性能优于现有工业产品，可广泛用于给水处理和污水处理。
文档编号C02F1/52GK102515330SQ20121001043
公开日2012年6月27日 申请日期2012年1月13日 优先权日2012年1月13日
发明者关庆庆, 冯力, 董玉娇, 蒋贞贞, 郑怀礼, 郑晓楷, 马江雅 申请人:重庆大学