专利名称:高聚合铝铁絮凝剂的生产方法
本发明是关于化学物质-高聚合铝铁絮凝剂的生产方法。利用这种生产方法制造的是化工系列产品，它们主要适用于自来水和各种污废水的净化处理。
目前，生产高聚合铝铁絮凝剂的方法在国内外还没有发现，在生产水处理药剂方面，只有以自然水解聚合法生产聚合铝和聚合铁的方法和本发明相接近，它是一种有限的无机高分子聚合铝铁盐，在目前的水处理药剂中它的絮凝效能最佳。但由于该絮凝剂的生产受到了自然水解聚合生产工艺条件的限制，其产品的聚合度是非常有限的，在聚合度上尚有很大的潜力未被发掘出来。
本发明的目的是在现有的以自然水解聚合法生产聚合铝或聚合铁的基础上，改变过去那种靠自然水解聚合的传统生产工艺，采用人工强制聚合的生产方法，把它在聚合度上未被发掘出来的那部分潜力充分地发掘出来，使产品的聚合度达到它聚合能力的极限，以此来改变该产品的使用性能。采用该生产方法，既有效地强化了生产，大大缩短了生产时间(原来靠自然水解聚合光聚合这一步需三十小时左右，而现在只需三至四小时即可完成)，降低了生产成本，提高了生产效率，又使该产品的性能有更显著的提高。该产品用于水处理方面作为一种絮凝剂使用，由于这种絮凝剂正电荷更高，分子量更大，因而它与现有的无机低分子和无机有限高分子铝铁盐药剂相比，具有如下优点一、能直接地很快在水中凝聚，形成粗大的絮凝体，以此起到絮凝沉淀和吸附作用而达到净化水的目的，并在处理后的水体中残留的铝铁离子含量极低，不致危害人体健康和影响水体色度。二、絮凝反应基本不受原水水温、PH值、浓度和碰撞机率的影响和制约，可使水体的PH值适用范围扩大到4～14之间。三、在高浊度水处理中，絮凝反应可在10～20秒钟内完成，最大浑液面沉降速度可达6mm/S左右，可实现一次净化;在低浊度水处理中，絮凝反应一般不超过60秒钟即可完成。四、絮凝体粗大，强度高，不易破碎，重凝性好，沉淀水过滤性好，滤渣含水率低，压缩性好，而且还能吸附除去水中多种污染物质，使水质有明显地提高。五、水处理工艺简单，也不需任何助凝剂，药剂用量少，因而水处理成本显著降低。六、该絮凝剂无毒、无腐蚀性，操作和使用安全。
本发明高聚合铝铁絮凝剂的生产方法，是以碳酸盐(包括它的正盐、酸式盐、碱式盐及它们的矿物)和氢氧化物以及其它弱酸强碱盐(如硅酸钠、铝酸钠)或其衍生矿物等为聚合剂，以人工强制聚合的方法，使由各种途径制得的铝的氯盐(包括正盐AlCl3、碱式盐Al(CH)Cl2、复盐或以其它无机阴离子作配位体而形成的聚合盐类)和三价铁的氯盐(包括正盐FeCl3、碱式盐Fe(OH)Cl2、复盐或以其它无机阴离子作配位体而形成的聚合盐类)的聚合度趋近于极限，其溶液呈胶体状，使得聚合度和絮凝效能较以前的聚合铝铁盐有显著地提高。
本发明生产的高聚合铝铁絮凝剂系列产品分为三大类型
一、铝型的不同胶粘度(聚合度)的系列产品;
二、铁型的不同胶粘度(聚合度)的系列产品;
三、铝铁混合型的不同胶粘度(聚合度)的系列产品。
图(1)是该絮凝剂的生产工艺流程示意图。第一步是将由各种途径制得的铝的氯盐(包含正盐AlCl3、碱式盐Al(OH)Cl2、复盐和以其它无机阴离子作配位体而形成的聚合盐类)、三价铁的氯盐(包括正盐FeCl3、碱式盐Fe(OH)Cl2、复盐和以其它无机阴离子作配位体而形成的聚合盐类)或以上述两种盐的任意配比的混合物等，加水溶解，配制成如表(1)中的浓度范围。第二步是聚合反应，以碳酸盐、氢氧化物以及其它弱酸强碱盐(如硅酸钠、铝酸钠等)为聚合原料，按表(2)的配制方法配制成不同种类的聚合剂，可任取一种聚合剂逐渐加入溶液中，边加入边搅拌，直至溶液呈胶体状为终点。在这一步中，聚合温度应控制在0～80℃的范围内，聚合剂的用量，视原始溶液的PH值和含Al3+、Fe3+的量来确定，可按原始溶液变为胶体，PH值上升值为1-1.4为聚合终点作为聚合操作的控制要求。在生产中，应针对不同溶液的PH值、Al3+、Fe3+的含量，经过小试，确定出配比后，按量在生产中投加即可。经聚合后的胶体溶液可作为产品出售，若为了便于运输和储存，那么需对胶体产品在一定条件下进行干燥。第三步是将胶体状产品，在-25～110℃的温度条件下干燥，以除去其中的水分，可得到固态产品。
表(1)是聚合前各种铝的氯盐和铁的氯盐或它们的混合盐溶液配制的浓度表。
表(2)是各种聚合剂的配制浓度及方法。
表(1)溶液类型 浓度范围铝型溶液含Al3+2.5～7.5%铁型溶液含Fe3+14～28%铝、铁混合型溶液含Al3++Fe3+5～10%表(2)聚合剂 配制方法碳酸盐 可溶性的，配成水的饱和溶液;
不溶性的，配成水的浆状液。
氢氧化物 可溶性的强碱NaOH、KOH配成浓度＜5%的水溶液;微溶和不溶的氢氧化物配成水的浆状液。
硅酸钠 配成＜10%的水溶液。
铝酸钠 配成＜10%的水溶液。
该工艺流程的各步化学反应历程是一、第一反应阶段1.以碳酸盐为聚合剂的反应①与含Al3+的氯盐溶液的反应
②与含Fe3+的氯盐溶液的反应
2.以氢氧化物为聚合剂的反应①与含Al3+的氯盐溶液的反应
②与含Fe3+的氯盐溶液的反应
3.以硅酸钠为聚合剂的反应由于硅酸钠为弱酸强碱盐，在水中水解为
①与含Al3+的氯盐溶液的反应
②与Fe3+的氯盐溶液的反应
4.以铝酸钠为聚合剂的反应
由于铝酸钠为弱酸强碱盐，在水中水解为
①与含Al3+的氯盐溶液的反应
②与含Fe3+的氯盐溶液的反应
二、第二反应阶段1.铝型溶液的聚合反应历程由于铝离子在水溶液中呈水合离子状态，该水合离子在与OH-(来自第一反应阶段中的Al(OH)3中)共存的情况下会发生下列反应
以下就开始发生聚合反应
式中随着n、m不断增加，正电荷数也不断增加，分子量也不断增大，直至达到溶液呈胶体状的聚合极限为止。
铁型溶液的聚合反应历程和铝型溶液的聚合反应历程相同。铝、铁混合型溶液的反应历程也和铝型溶液、铁型溶液的聚合反应历程相同。
该工艺的发明成功，给我国自来水处理和各种工业污废水处理展示了广阔的应用前景，并为无机低分子如何转化为无机高分子的科学研究探索出了又一新的途径。我国含铝、铁的矿藏极为丰富，并且还为工业上许多含铝、铁的废渣(如煤矸石、铝灰、铁屑等)的利用找到了一条很好的途径，其经济效益和社会效益是显著的。
补正 86104833文件名称 页 行 补正前 补正后说明书 6 倒3〔ALn(H2O)x(OH)y〕m(3n-y)+〔ALn(H2O)x(OH)y〕mm·(3n-y)+权利要求
书 1 权利要求
1.一种用于水处理的高聚合铝铁絮凝剂的生产方法，该方法生产的高聚合铝铁絮凝剂分为高聚合铝型、高聚合铁型、高聚合铝铁混合型三种类型的不同胶粘度(聚合度)的系列产品。其化学式为[Aln(H2O)x(OH)y]m(3n-y)+和[Fen(H2O)x(OH)y]m(3n-y)+。生产高聚合铝铁絮凝剂的方法，其特征是利用碳酸盐、氢氧化物以及其它弱酸强碱盐(如硅酸钠、铝酸钠等)的聚合作用作为聚合剂，以人工强制聚合的方法使铝的氯盐(包括正盐AlCl3、碱式盐Al(OH)Cl2、复盐和以其它无机阴离子作配位体而形成的聚合盐类)和三价铁的氯盐(包括正盐FeCl3、碱式盐Fe(OH)Cl2、复盐和以其它无机阴离子作配位体而形成的聚合盐类)的聚合度趋近于聚合极限，使溶液呈胶体状。
2.根据权利要求
1所述的高聚合铝铁絮凝剂的生产方法，其特征是该生产方法的工艺流程为第一步是将由各种途径制得的铝的氯盐、三价铁的氯盐以及它们的混合物等，加水溶解，制成水的溶液;第二步是将聚合剂高度分散于铝的氯盐、三价铁的氯盐或它们的混合物溶液中进行聚合反应，直至溶液呈胶体状为止。该胶体状产品可作为产品出售，若为了便于储存和运输，还需进行第三步干燥;第三步是将胶体状产品进行干燥，除去胶体产品中的水分，得到固体产品。
3.根据权利要求
1、2所述的高聚合铝铁絮凝剂的生产方法，其特征是铝的氯盐和三价铁的氯盐和它们的混合物水溶液的浓度分别为①铝型溶液含Al3+2.5～7.5%(重量);②铁型溶液含Fe3+14～28%(重量);③铝铁混合型溶液含Al3++Fe3+5～10%(重量)。
4.根据权利要求
1、2所述的高聚合铝铁絮凝剂的生产方法，其特征是聚合剂的配制方法分别为①碳酸盐聚合剂，可溶性的制成水的饱和溶液;微溶、不溶性的碳酸盐制成水的浆状液。②氢氧化物聚合剂，可溶性强碱NaOH、KOH制成浓度为＜5%(重量)的水溶液;微溶、不溶性的氢氧化物，制成水的浆状液。③硅酸钠聚合剂，制成＜10%(重量)的水溶液。④铝酸钠聚合剂，制成＜10%(重量)的水溶液。
5.根据权利要求
1、2所述的高聚合铝铁絮凝剂的生产方法，其特征是该方法的聚合反应温度为0～80℃。
6.根据权利要求
1、2所述的高聚合铝铁絮凝剂的生产方法，其特征是胶体状产品的干燥温度为-25～110℃。
专利摘要
本发明公开了一种新型的化工工艺，是为生产一种新型的化工系列产品-高聚合铝铁絮凝剂而研究的。该工艺以碳酸盐、氢氧化物以及其它弱酸强碱盐(如硅酸钠、铝酸钠等)为聚合剂，以人工强制聚合的方法，使由各种途径制得的铝的氯盐、三价铁的氯盐溶液的聚合度趋近于极限，溶液呈胶体状，其絮凝效能比聚合前大大提高。该产品广泛应用于自来水和各种工业污废水处理方面，具有用量少、沉速快、水质好、成本低等一系列优点。
文档编号B01D21/01GK86104833SQ86104833
公开日1987年4月22日 申请日期1986年7月11日
发明者张鸿儒 申请人:张鸿儒导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan