一种硫酸铝水处理剂及其制备方法与流程

本发明属于污水处理，具体涉及一种硫酸铝水处理剂及其制备方法。

背景技术：

1、水资源的可持续利用对于人类发展具有非常重要的意义，各类污水的排放带来了严重的环境污染问题，同时也造成了极大的浪费。故污水处理对于水资源的可持续利用具有非常重要的意义。

2、絮凝沉淀法是应用最广泛的污水处理方法之一，而絮凝剂是絮凝沉淀法的关键所在。

3、絮凝剂可以大体分为无机絮凝剂和有机絮凝剂，其中，有机絮凝剂成本较高且对水质波动大的污水处理适应性较差，故无机絮凝剂具有更广阔的应用范围。无机絮凝剂存在多羟基络离子，能有效吸附胶体微粒，通过交联、架桥以及粘附等作用促进胶体凝聚，同时还能中和悬浮物及胶体粒子表面所带电荷，降低电位，产生物理化学变化，使胶体粒子之间相互吸引，导致胶体失稳，从而促进胶体颗粒之间的碰撞，形成絮体沉降下来。

4、硫酸铝是非常典型的无机絮凝剂，价格低廉，在水处理中用量少，生成污泥量少，但是硫酸铝的吸附架桥能力一般，水解反应不太稳定，絮凝沉淀速度慢，使用硫酸铝处理大量污水时，用药量大，铝残留高，会造成二次污染。特别对于较低水温的污水，硫酸铝絮凝形成的絮体比较松散，不溶杂质含量较多。这可能是因为，在水温低的情况下，胶体颗粒间的排斥势能较大，胶体的溶剂化作用增强，抑制絮凝的进行，低温水的粘度增大而沉降减少。而在自然环境中低温情况是非常常见的，从这一点上无疑影响了硫酸铝的应用推广。

5、为了改善絮凝效果，人们将硫酸铝与其他絮凝剂组合使用，比如：

6、专利申请cn1448343a公开了一种新型复合絮凝剂及其制备方法，是以硫酸亚铁或工业硫酸铁、硫酸铝、水、浓硫酸、双氧水等为原料制成。

7、专利申请cn109368847a公开了一种复合絮凝剂及其制备方法，该复合絮凝剂是以硫酸铝、聚合氯化铝、磷酸、盐酸和水等为原料制成。

8、专利cn105540797b公开了一种高效水处理复合絮凝剂，由铝盐组分、铁盐组分、助凝组分、有机絮凝组分和活化硅酸组分组成，铝盐组分采用聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚磷氯化铝、聚合硅酸铝、氯化铝、硫酸铝的一种或两种以上的任意组合。

9、前述专利技术将硫酸铝与其他无机絮凝剂或有机絮凝剂组合使用，絮凝效果有一定程度的提高，但仍不够理想，最重要的是针对较低水温的污水，絮凝效果较差。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种硫酸铝水处理剂及其制备方法，絮凝效果好，适温范围广。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种硫酸铝水处理剂的制备方法，具体步骤如下：

4、（1）先将硫酸铝加水配制成以al2o3质量分数计8～10%的硫酸铝溶液，接着向硫酸铝溶液中加入聚二甲基二烯丙基氯化铵进行预处理，得到预处理硫酸铝；

5、（2）然后将聚硅钛与丙烯酰胺改性淀粉混合均匀，接着加入聚合硅酸聚合氯化锆溶液中，搅拌混匀，得到预混液；

6、（3）最后边慢速搅拌边将预处理硫酸铝匀速缓慢加入预混液中，快速搅拌，静置，干燥，研磨，即得所述的水处理剂；

7、其中，所述聚硅钛是以正硅酸乙酯和钛酸乙酯为原料制成，所述丙烯酰胺改性淀粉是将可溶性淀粉与丙烯酰胺共聚反应而得，所述聚合硅酸聚合氯化锆溶液是以聚硅酸溶液与聚合氯化锆溶液为原料制成。

8、优选的，预处理硫酸铝、聚硅钛、丙烯酰胺改性淀粉、聚合硅酸聚合氯化锆溶液的质量比为30～35：1～2：8～10：55～60。

9、优选的，所述聚硅钛是通过以下制备方法得到的：先将正硅酸乙酯和钛酸乙酯搅拌混匀，接着加入0.3～0.5mol/l氢氧化钠溶液，充分搅拌，静置1～2天，即得；其中，正硅酸乙酯、钛酸乙酯、氢氧化钠溶液的质量比为1.8～2：0.7～0.8：10。

10、优选的，所述丙烯酰胺改性淀粉是通过以下制备方法得到的：先将可溶性淀粉用去离子水配制成质量浓度15～20%的淀粉水溶液，接着向淀粉水溶液中加入丙烯酰胺和过硫酸钾，搅拌加热至60～65℃，保温搅拌3～4小时，即得；其中，可溶性淀粉、丙烯酰胺和过硫酸钾的质量比为100：15～17：0.8～1。

11、优选的，所述聚合硅酸聚合氯化锆溶液是通过以下制备方法得到的：先边搅拌边将0.08～0.1mol/l硅酸钠溶液逐滴滴入0.2～0.3mol/l硫酸溶液中，室温搅拌10～20分钟，静置3～4小时，得到聚硅酸溶液；然后边搅拌边将0.3～0.4mol/l氢氧化钠溶液逐滴滴入四氯化锆溶液中，室温搅拌30～40分钟，静置4～5小时，得到聚合氯化锆溶液；最后边搅拌边将聚硅酸溶液逐滴滴入聚合氯化锆溶液中，室温搅拌4～5小时，静置18～22小时，即得；其中，聚硅酸溶液所含硅和聚合氯化锆溶液所含锆的摩尔比为1：8～10。

12、进一步优选的，通过硫酸溶液控制聚硅酸溶液的ph=1.5～2，通过氢氧化钠溶液控制聚合氯化锆溶液的ph=12～13。

13、进一步优选的，所述的室温均为25℃，搅拌速率均为450～550r/min。

14、优选的，步骤（1）的具体方法为：向硫酸铝溶液中加入聚二甲基二烯丙基氯化铵，35～40℃搅拌1～2小时，即得所述的预处理硫酸铝；其中，硫酸铝溶液与聚二甲基二烯丙基氯化铵的质量比为230～240：1。

15、优选的，步骤（3）中，慢速搅拌速率为200～300r/min，快速搅拌速率为8000～10000r/min。

16、优选的，步骤（3）中，预处理硫酸铝的投料时间为40～50分钟。

17、优选的，步骤（3）中，快速搅拌时间为2～3小时。

18、优选的，步骤（3）中，静置时间为3～4小时。

19、优选的，步骤（3）中，干燥的工艺条件为：80～90℃真空干燥6～8小时；研磨至粒径3～8μm。

20、同时，本发明还请求保护上述方法制备得到的硫酸铝水处理剂。

21、此外，本发明还请求保护上述硫酸铝水处理剂在污水处理中的应用。

22、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

23、本发明先将硫酸铝加水配制成以al2o3质量分数计8～10%的硫酸铝溶液，接着向硫酸铝溶液中加入聚二甲基二烯丙基氯化铵进行预处理，得到预处理硫酸铝；然后将聚硅钛与丙烯酰胺改性淀粉混合均匀，接着加入聚合硅酸聚合氯化锆溶液中，搅拌混匀，得到预混液；最后边慢速搅拌边将预处理硫酸铝匀速缓慢加入预混液中，快速搅拌，静置，干燥，研磨，得到一种水处理剂。该水处理剂的絮凝效果好，适温范围广，无论是低温、室温还是高温污水均能实现良好的絮凝效果。

24、本发明的水处理剂以硫酸铝为主要原料，将其经聚二甲基二烯丙基氯化铵预处理，并与聚硅钛、丙烯酰胺改性淀粉、聚合硅酸聚合氯化锆溶液等成分复配，协同强化絮凝效果，即使在低温、高温情况下仍能促进絮凝体较快形成，保证较好的絮凝效果。

25、硫酸铝经聚二甲基二烯丙基氯化铵预处理后，引入线状分子链，可与其他组分的分子链互缠交联，形成架桥，促进絮凝效果的改善。

26、聚硅钛是以正硅酸乙酯和钛酸乙酯为原料制成，丙烯酰胺改性淀粉是将可溶性淀粉与丙烯酰胺共聚反应而得，聚合硅酸聚合氯化锆溶液是以聚硅酸溶液与聚合氯化锆溶液为原料制成，这些组分相互强化，增强吸附架桥和网捕卷扫作用，改善絮凝效果。

27、在制备时，应当先将聚硅钛与丙烯酰胺改性淀粉混合均匀，接着加入聚合硅酸聚合氯化锆溶液中，制成预混液，最后将预处理硫酸铝缓慢加入预混液中，投料顺序不可颠倒，从而促进各组分之间的充分混合，形成更好的架桥和网捕结构，促进絮凝效果的进一步改善。