一种利用工业废料制备聚合双酸铝铁的方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用工业废料制备聚合双酸铝铁的方法，包括以下步骤：将工业副产废盐酸、含铝污泥、硫酸按一定比例混合，搅拌至含铝污泥全部溶解，常压保温搅拌反应，得到聚合双酸铝铁半成品；投加氯化铁、铝酸钙粉，充分搅拌全部溶解，投加增效剂，常压保温搅拌反应，冷却得到成品聚合双酸铝铁。本发明的有益效果是：利用工业副产废盐酸和含铝污泥，节约成本又免去处理废酸和含铝污泥的处理费用，达到以废治废的目标；通过控制合理的铝铁比例设计并制备高效净水剂聚合双酸铝铁，成品性质稳定，不溶物少，用于污水处理时絮凝效果好、矾花大，对污水中COD和浊度的去除率均优于其他同类产品。
【专利说明】一种利用工业废料制备聚合双酸铝铁的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种利用工业废料制备聚合双酸铝铁的方法。
【背景技术】
[0002] 目前，经济的发展引发的环境问题已经成为我国的亟待解决的问题，其中解决水 资源危机更是重中之重。混凝沉淀作为污水处理工艺中的关键技术环节之一，对整个工艺 流程的出水水质和运行成本起着不可替代的作用。目前我国应用最广泛的混凝剂为铝盐和 铁盐，其中聚合氯化铝（PAC)具有投加量小，对水体的对水体pH值影响小，矾花形成速度 快、适宜的投加范围广等一系列优点，但其产生的絮体沉淀物强度小、粒度小，导致污泥脱 水性差，水温低时，混凝效果不理想；另一种广泛应用的混凝剂聚合硫酸铁（PFS)水解速度 快，矾花形成速度快、絮体致密紧实，污泥脱水性好，在水温较低时能较好地起到絮凝沉淀 作用。但是，大于一定浓度作有机废水处理时，PFS中的部分铁会形成金属有机物而溶于水 中，使出水显浅棕色，导致出水色度不达标，且游离态铁离子会造成二次污染。
[0003] 相比传统絮凝剂PAC和PFS，聚合双酸铝铁（PAFSC)作为一种新型复合型无机絮凝 剂，其兼具铝盐净水效果优越和铁盐沉降速度快的优点。聚合双酸铝铁（PAFSC)的聚体中 包含多种离子如Al 3+、Fe3+、SO4'Cl'每种离子对絮凝物聚体的结构及吸附性能都能产生不 同的作用，多种离子的共同贡献提高了絮凝效果和产品的稳定性。CN200910112803. 5使用 含铁三水铝土矿、盐酸和硫酸制备聚合双酸铝铁，在90?100 °C下共反应5?9h，其成品的 制备成本和能耗相对较高；而CN200910196018. 2采用硫酸亚铁、盐酸及双氧水等原料制备 双酸铝铁，其制备工艺相对复杂，且由于其反应时间和温度的控制，使成品盐基度小，聚合 度低，影响其絮凝效果。本专利采用采用工业副产盐酸、含铝污泥制备双酸铝铁，其工艺简 单，成本低廉，盐基度高，目前，以此方法制备聚合双酸铝铁的成果未见报道。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是：基于上述问题，本发明提供一种利用工业废料制备 聚合双酸铝铁的方法，制得的产品用于污水处理时絮凝效果好、矾花大，对污水中COD和浊 度的去除率均优于同类产品。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的一个技术方案是：一种利用工业废料制备聚合双 酸铝铁的方法，包括以下步骤：
[0006] (1)将工业副产废盐酸、含铝污泥、硫酸按一定比例混合，投入反应爸，搅拌至含铝 污泥全部溶解，45?55°C常压保温搅拌反应0. 2?0. 5h，静置0. 5h，得到聚合双酸铝铁半 成品；
[0007] (2)向步骤（1)得到的聚合双酸铝铁半成品中投加氯化铁、铝酸钙粉，铝酸钙粉遇 水放热使混合液升温至80?85°C，充分搅拌全部溶解，继续加热至90?105°C，投加增效 剂，常压保温搅拌反应1?2h，冷却得到成品聚合双酸铝铁。
[0008] 进一步地，步骤（1)中工业副产废盐酸的酸度以HCl计为10?35%，以HCl计是 指HCl的重量百分比。
[0009] 进一步地，步骤（1)中含铝污泥包含Al (OH)3，其铝含量以Al2O3计为6?40%，以 Al2O3计是指Al 203的重量百分比。
[0010] 进一步地，步骤（1)中盐酸、含铝污泥和硫酸的混合比例按聚合双酸铝铁半成品 中铝含量、酸度、HCl与H 2SO4的质量比来计算。
[0011] 进一步地，聚合双酸铝铁半成品中铝含量以Al2O3计为4?5%，聚合双酸铝铁半 成品的酸度以HCl计为0. 8?2%，聚合双酸铝铁半成品中HCl与H2SO4的质量比为5 :1? 7:1。
[0012] 进一步地，步骤（2)中增效剂为偏硅酸纳或三乙醇胺，其添加量为步骤（1)和步骤 (2)投加物料总量的0· 1?3%。
[0013] 进一步地，步骤（2)中成品聚合双酸铝铁的铝含量以Al2O3计> 10%，全铁含量以 Fe2O3计为1?3 %，盐基度为70?85 %，不溶物< 1 %，以Fe 203计是指Fe 203的重量百分 比。
[0014] 本发明的有益效果是：利用工业副产废盐酸和含铝污泥，节约成本又免去处理废 酸和含铝污泥的处理费用，达到以废治废的目标；通过控制合理的铝铁比例设计并制备高 效净水剂聚合双酸铝铁，成品性质稳定，不溶物少，用于污水处理时絮凝效果好、矾花大，对 污水中COD和浊度的去除率均优于其他同类产品。
【具体实施方式】
[0015] 现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是 对本发明的进一步限定。
[0016] 实施例一
[0017] 将浓度为31. 19%的工业副产废盐酸80公斤、铝含量（以Al2O3计）为24. 60% 的含铝污泥50公斤、浓度为98%的硫酸4公斤、水100公斤投入反应釜中搅拌混合均匀， 升温到45°C时，常压保温搅拌反应0. 2h。静置0. 5h，排掉底部细渣，取上清液得半成品氯 化铝和硫酸铝混合物。然后向反应釜中投加全铁含量（以Fe2O 3计）为15. 34%、盐酸酸度 为2. 68 %的氯化铁原料50公斤和铝含量（以Al2O3计）为51. 97%、氧化钙35. 45 %的铝 酸钙粉40公斤以调节盐基度，充分搅拌，铝酸钙粉遇水放热会使混合液升温至80°C，加入 30%的偏硅酸钠3. 5公斤作为稳定剂，继续加热至105°C，搅拌的同时常压保温反应lh，冷 却得成品PAFSC。成品PAFSC铝含量（以Al 2O3计）为10. 10%，全铁含量（以Fe 203计）为 2. 34%，盐基度为74. 74%，不溶物〈1 %。
[0018] 实施例二
[0019] 将浓度为15. 69%的工业副产废盐酸180公斤、铝含量（以Al2O3计）为18. 69% 的含铝污泥70公斤、浓度为98%的硫酸4. 8公斤投入反应釜中搅拌混合均匀，升温到50°C 时，常压保温搅拌反应0. 5h。静置0. 5h，排掉底部细渣，取上清液得半成品氯化铝和硫酸铝 混合物。然后向反应釜中投加全铁含量（以Fe2O 3计）为15. 34%、盐酸酸度为2. 68%的氯 化铁原料50公斤和铝含量（以Al2O3计）为51. 97%、氧化钙为35. 45 %的铝酸钙粉50公 斤以调节盐基度，充分搅拌，铝酸钙粉遇水放热会使混合液升温至85°C，加入30 %的三乙 醇胺3. 5公斤作为稳定剂，继续加热至KKTC，搅拌的同时常压保温反应I. 5h，冷却得成品 PAFSC。成品PAFSC铝含量（以Al2O3计）为10. 9%，全铁含量（以Fe2O3计）为2· 14%，盐 基度为78. 97 %，不溶物〈1 %。
[0020] 实施例三
[0021] 将浓度为18. 30%的工业副产废盐酸140公斤、铝含量（以Al2O3计）为10. 9%的 含铝污泥115公斤、浓度为98%的硫酸5. 2公斤投入反应釜中搅拌混合均匀，升温到55°C 时，常压保温搅拌反应0. 3h。静置0. 5h，排掉底部细渣，取上清液得半成品氯化铝和硫酸 铝混合物。然后向反应釜中投加全铁含量（以Fe2O 3计）为15. 34%、盐酸酸度为2. 68% 的氯化铁原料50公斤和铝含量（以Al2O3计）为51. 97%、氧化钙为35. 45%的铝酸钙粉 45公斤以调节盐基度，充分搅拌，铝酸钙粉遇水放热会使混合液升温至82°C，加入30%的 偏硅酸钠3. 5公斤作为稳定剂，继续加热至90°C，搅拌的同时常压保温反应2h，冷却得成品 PAFSC。成品PAFSC铝含量（以Al2O3计）10. 01 %，全铁含量（以Fe 203计）为2. 14%，盐基 度为77. 34%，不溶物〈1 %。
[0022] 本发明聚合双酸铝铁效果评价方法：
[0023] 1、某污水处理厂二沉水试验
[0024] 污水来源为某污水处理厂二沉水，其COD为103. 5mg/L，分别取相同投加量量的 聚合氯化铝（PAC)、聚合氯化铝铁（PAFC)、聚合硫酸铝铁（PACX-2)和成品聚合双酸铝铁 (PAFSC)作为絮凝剂加入二沉水中，比较COD去除水平。结果见表1。
[0025] 表1不同絮凝剂对某污水处理厂二沉水的COD去除率
【权利要求】
1. 一种利用工业废料制备聚合双酸铝铁的方法，其特征是：包括以下步骤： (1) 将工业副产废盐酸、含铝污泥、硫酸按一定比例混合，投入反应爸，搅拌至含铝污泥 全部溶解，45?55°C常压保温搅拌反应0. 2?0. 5h，静置0. 5h，得到聚合双酸铝铁半成品； (2) 向步骤（1)得到的聚合双酸铝铁半成品中投加氯化铁、铝酸钙粉，铝酸钙粉遇水放 热使混合液升温至80?85°C，充分搅拌全部溶解，继续加热至90?105°C，投加增效剂，常 压保温搅拌反应1?2h，冷却得到成品聚合双酸铝铁。
2. 根据权利要求1所述的一种利用工业废料制备聚合双酸铝铁的方法，其特征是：所 述的步骤（1)中工业副产废盐酸的酸度以HC1计为10?35%。
3. 根据权利要求1所述的一种利用工业废料制备聚合双酸铝铁的方法，其特征是：所 述的步骤（1)中含铝污泥包含八1(011)3，其铝含量以41203计为6?40%。
4. 根据权利要求1所述的一种利用工业废料制备聚合双酸铝铁的方法，其特征是：所 述的步骤（1)中盐酸、含铝污泥和硫酸的混合比例按聚合双酸铝铁半成品中铝含量、酸度、 HC1与H2S04的质量比来计算。
5. 根据权利要求4所述的一种利用工业废料制备聚合双酸铝铁的方法，其特征是：所 述的聚合双酸铝铁半成品中铝含量以A1203计为4?5%，聚合双酸铝铁半成品的酸度以 HC1计为0. 8?2%，聚合双酸铝铁半成品中HC1与H2S04的质量比为5 :1?7 :1。
6. 根据权利要求1所述的一种利用工业废料制备聚合双酸铝铁的方法，其特征是：所 述的步骤（2)中增效剂为偏硅酸纳或三乙醇胺，其添加量为步骤（1)和步骤（2)投加物料 总量的〇. 1?3%。
7. 根据权利要求1所述的一种利用工业废料制备聚合双酸铝铁的方法，其特征是：所 述的步骤（2)中成品聚合双酸铝铁的铝含量以A1203计为> 10%，全铁含量以Fe 203计为 1?3%，盐基度为70?85%，不溶物< 1%。
【文档编号】C02F1/52GK104495995SQ201410779630
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月16日 优先权日:2014年12月16日
【发明者】郑晓冬, 蒋银峰, 王桂玉 申请人:江苏永葆环保科技股份有限公司