专利名称：在聚硅酸盐絮凝剂中添加稳定剂延长稳定时间的方法
技术领域：
本发明涉及一种在聚硅酸盐絮凝剂添加稳定剂延长稳定时间的方法，属于絮凝剂合成领域。
背景技术：
随着工业和城市化的发展，工业废水和生活废水排放量不断加大，而水资源是有限的，因此水的处理和再利用尤显重要。常用的水处理方法有生化法、混凝沉降法、离子交换法、化学氧化法等，其中混凝沉降法具有较低的处理成本而应用广泛。混凝剂性能的优劣决定着混凝处理的效果。聚硅酸盐絮凝剂与目前常使用的聚铝、聚铁等絮凝剂相比较，在添加量相同的情况下具有矾花大、密实、沉降速度快等优点，尤其是金属残留低、处理低浊度低温水性能好等特性，引起水处理界的重视。
聚硅酸盐絮凝剂根据所含金属盐种类的不同可分为聚硅酸单金属盐絮凝剂和聚硅酸复合金属盐絮凝剂，总体来说聚硅酸复合盐絮凝剂的使用效果要优于单金属盐。聚硅酸盐絮凝剂的合成采用金属盐如硫酸铝，与活化硅酸采用两种不同的方法进行聚合。一种方法是将金属盐絮凝剂溶液与活化硅酸在一定条件下通过混合反应进行合成，所制得的聚硅酸盐絮凝剂具有较高的分子量，对水中的胶体物质具有很强的吸附架桥能力和较强的电中和能力。另一种方法是加拿大Handy化学品公司采用在高剪切工艺条件下制备的碱式多核羟基聚硅酸硫酸铝絮凝剂。通过研究发现，基于第一种方法制备的聚硅酸盐絮凝剂中金属离子及水解聚合产物与聚硅酸有键合作用，可提高活化硅酸的储存稳定性，但稳定时间仍然比较短。增加聚硅酸盐的含量有助于提高净水效果和扩展其应用范围，但相应的稳定性随着硅酸盐含量的增力口，稳定时间快速下降，极易出现凝胶并失效。试验表明二氧化硅百分含量为2%和锌硅比为1:1时，稳定时间为9天。二氧化硅百分含量为4%和锌硅比为1:1时，稳定时间为2天。二氧化娃百分含量为5%和锌娃比为1:1时,稳定时间为I天。二氧化娃百分含量为4%和锌硅比为2:1时，稳定时间为4天。并且即使出现凝胶，去浊率仍在80%以上，而不加稳定剂的出现凝胶后则去浊率降至60%以下。通过添加稳定剂的方法可适当改变稳定性，添加的有聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、六偏磷酸钠、表面活性剂、丙酮、无水乙醇、正丁醇等，其中聚丙烯酰胺和无水乙醇可适当延长稳定期，其余效果均不明显。还有一些方法如降低PH值、适当提高金属与硅的摩尔比、稀释、搅拌时间、搅拌强度、改变金属离子类型、降低保存温度、降低Na+浓度等方法，也可延长稳定期但不明显，其中如降低温度、稀释等方法在实际应用中不可行。本发明的方法是在聚硅酸盐絮凝剂中添加不同浓度的乙酸盐或乙酸和乙酸盐混合物溶液作为稳定剂，即可延长聚硅酸盐絮凝剂的稳定时间。与不添加稳定剂的聚硅酸盐絮凝剂相比，硅凝胶出现的时间推后，稳定时间延长，在稳定期间絮凝性能保持稳定
发明内容
本发明的目在于通过添加稳定剂，延长聚硅酸盐絮凝剂出胶时间和稳定时间，解决稳定性差的缺点。将乙酸盐或乙酸和乙酸盐混合物作为稳定剂添加到聚硅酸盐絮凝剂中，延长聚硅酸盐絮凝剂的出胶时间，在出胶之前保持聚硅酸盐絮凝剂具有良好的絮凝性倉泛。为达到上述目的，本发明采用的方法是将硅酸盐稀释成不同二氧化硅百分含量的溶液，加入一定量的酸进行酸化，活化，得到聚硅酸。根据不同金属与硅摩尔比，经计算得到相应金属盐的质量，配制成水溶液，加入聚硅酸中，熟化。稳定剂为乙酸盐或乙酸和乙酸盐混合物溶液。添加稳定剂的方式有两种，一种是在聚硅酸中添加，另一种是在合成完毕的聚硅酸金属盐絮凝剂中添加。本发明的目的是通过如下措施达到的将二氧化硅质量百分数为I. 0% 5. 0%硅酸盐水溶液加入到一定量酸溶液中，搅拌活化IOmin 60min，得到聚硅酸溶液。向其中加入按金属与硅摩尔比为O. 5 3. 5的金属盐水溶液，搅拌熟化IOmin 60min，得到聚硅酸盐絮凝剂。添加稳定剂的方式有两种，一种方式是在聚硅酸中添加一定体积的乙酸盐或乙酸和乙酸盐混合物溶液，另一种方式是在合成的聚硅酸金属盐絮凝剂中添加一定体积的乙酸盐或乙酸和乙酸盐混合物溶液。添加完毕后搅拌IOmin 30min后即可得到稳定聚硅酸盐絮凝剂产品。上述方法合成的聚硅酸锌絮凝剂的质量指标比重为I. O I. 9，PH〈4，二氧化硅质量分数为I. 0% 5. 0%，金属盐质量百分含量为O. 5% 10. 0%，乙酸盐或乙酸和乙酸盐混合物的质量百分含量为O. 5% 5. 0%，外观为无色或白色粘稠状液体。本发明与现有技术相比其有益效果是本发明使用乙酸盐或乙酸和乙酸盐混合物作为稳定剂，添加量低，不会使被处理水的总有机碳增加，对被处理的水质影响小。乙酸盐相对于目前所加的表面活性剂、丙酮、无水乙醇等稳定剂，具有无毒、对环境无污染等的特点。该制备方法简便，原料廉价易得，合成成本低，具有良好的应用前景。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明进一步说明。实施例I
在250mL的烧杯中加入6mol/L的硫酸10mL。用30mL蒸懼水溶解11. 7gNa2SiO3 ·9Η20得到硅酸钠溶液，将其滴加入硫酸中，调节PH为2，完毕后活化lOmin，得到聚硅酸。加入2mL饱和乙酸钠溶液。按照锌硅比等于1:1计算出ZnSO4 · 7H20 11. 6g，称取硫酸锌并用蒸馏水溶解成饱和溶液，滴加到聚硅酸溶液中，然后熟化10 min，即可得到稳定性聚硅酸锌絮凝剂。出现粘稠状硅胶的时间为7天。实施例2
在250mL的烧杯中加入6mol/L的硫酸10mL。用30mL蒸馏水溶解11. 7g Na2SiO3 ·9Η20得到硅酸钠溶液，将其滴加入硫酸中，调节PH为2，完毕后活化15min，得到聚硅酸。加入6mL饱和乙酸钠溶液。按照锌硅比等于I: I计算出ZnSO4 ·7Η20 11. 6g，称取硫酸锌用蒸馏水溶解成饱和溶液，滴加到聚硅酸溶液中，然后熟化15min，即可得到稳定性聚硅酸锌絮凝剂。出现粘稠状硅胶的时间为10天。实施例3在250mL的烧杯中加入6mol/L的硫酸10mL。用30mL蒸馏水溶解11. 7g Na2SiO3 ·9Η20得到硅酸钠溶液，将其滴加入硫酸中，调节PH为2，完毕后活化20min，得到聚硅酸。按照锌硅比等于I: I计算出ZnSO4 · 7H20 11. 8g，称取硫酸锌用25ml蒸馏水溶解成饱和溶液，滴加到聚硅酸溶液中，然后熟化20min。加入2mL饱和乙酸钠溶液，即可得到稳定性聚硅酸锌絮凝剂。出现粘稠状硅胶的时间为7天。实施例4
在250mL的烧杯中加入6mol/L的硫酸9mL。用30mL蒸馏水溶解11. 7g Na2SiO3 · 9H20得到硅酸钠溶液，将其滴加入硫酸中，调节PH为2，完毕后活化20min，得到聚硅酸。按照锌硅比等于2:1计算出ZnSO4 · 7H20 23. 6g，称取硫酸锌用50ml蒸馏水溶解成饱和溶液，滴加到聚硅酸溶液中，然后熟化15min，加入6mL饱和乙酸钠溶液，搅 拌，即可得到稳定性聚硅酸锌絮凝剂。出现粘稠状硅胶的时间为11天。实施例5
在250mL的烧杯中加入6mol/L的硫酸10mL。用30mL蒸馏水溶解11. 7g Na2SiO3 ·9Η20得到硅酸钠溶液，将其滴加入硫酸中，调节PH为2，完毕后活化20min，得到聚硅酸。按照锌硅比等于1:2计算出Al2(SO4)3 · 18H20 13. 7g，称取硫酸锌用25ml蒸馏水溶解成饱和溶液，滴加到聚硅酸溶液中，然后熟化15min。加入3mL饱和乙酸钠溶液，即可得到稳定性聚硅酸锌絮凝剂。出现粘稠状硅胶的时间为6天。
权利要求
1.一种通过添加稳定剂制备稳定聚硅酸盐絮凝剂的方法，其特征在于所使用的合成原料为碱金属硅酸盐和金属盐；根据二氧化硅质量百分含量的不同配制硅酸钠溶液，滴加到一定体积的酸溶液中，经活化得到聚硅酸溶液；添加一定体积的稳定剂溶液；根据相应的金属与硅的摩尔比，计算出所需要金属盐的质量并配制成溶液，加入到聚硅酸溶液合成稳定聚硅酸金属盐絮凝剂。
2.根据权利要求I所述的得到稳定聚硅酸盐絮凝剂的合成方法，其特征在于所添加的稳定剂为乙酸盐或乙酸和乙酸盐的溶液。
3.根据权利要求I所述的金属盐，其特征在于金属盐为铁、铝、锌的金属盐。
4.根据权利要求I所述的得到稳定聚硅酸盐絮凝剂的合成方法，其特征在于添加稳定剂的方式有两种，一种方式是在聚娃酸中添加一定体积的稳定剂溶液，另一种方式是在合成的聚硅酸金属盐絮凝剂中添加一定体积的稳定剂溶液。
全文摘要
本发明提供一种延长聚硅酸盐稳定时间的制备方法，属于絮凝剂合成领域。其制备方法是把稀释成一定浓度的硅酸盐用酸酸化后得到聚硅酸。根据不同金属与硅摩尔比，得到相应的聚硅酸盐絮凝剂。加入不同量的稳定剂，即可得到稳定性聚硅酸盐絮凝剂。该絮凝剂的出胶时间比不加稳定剂的时间长，稳定期间去浊性能稳定。
文档编号C02F1/52GK102689960SQ201210207070
公开日2012年9月26日 申请日期2012年6月21日 优先权日2012年6月21日
发明者吴林后, 王雪枫, 黄雪莉 申请人:新疆大学