专利名称：水处理用无机复合絮凝剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及的是用于工业废水、生活污水等水处理的无机复合絮凝剂及其制备方法。
随着工业的发展，为保护环境免受污染，对各种工业废水及生活污水排放的标准不断提高，对各种工业用水及生活用水的供水水质要求也越来越高。这都对水处理也提出了越来越高和越来越迫切的要求。在各种水处理材料和方法中，使用最久，制造简单方便，成本低廉因而最易大规模工业化生产和使用的仍是无机型材料，其中以含碱式氯化铝为主要有效成份的絮凝剂最为普遍。如中国专利90106151.4对此已有所介绍，并且也提供了一种由铝酸钙、盐酸、氧化剂与水反应所成的一种含碱式氯化铝成分的絮凝剂。使用中发现该絮凝剂在COD、BOD及色度的脱除等方面仍有待提高，生产过程也有尚需改进之处。
本发明的目的在于提供一种水处理效果可进一步提高，生产更为简单，因而成本更低的无机型复合絮凝剂。
本发明的水处理用复合絮凝剂仍以高分子聚合态的碱式氯化铝为主要有效成分，同时还含有高分子聚合态的铁、钙、镁化合物(包括碱式氯化物或/和碱式硫酸盐)，并且特别还含有活性硅酸成分。其中各组分在絮凝剂中的含量(重量%)为聚合态碱式氯化铝(以三氧化二铝计)10～12，聚合态碱式多硫酸铁(以氧化铁计)1～2，聚合态碱式钙盐(以氧化钙计)2～4，聚合态碱式镁盐(以氧镁计)0.6～3，活性硅酸0.2～1，其余为水及少量可允许的杂质。
本发明上述絮凝剂的制备，可以以铝钒土、工业盐酸，少量硫酸及水为原料，将20～30份(重量，以下同)盐酸与2～6份硫酸混合后，将15～25份铝钒土缓慢加入，搅拌，并不断加入总量为50～70份的水，以防止暴沸冲釜，并用于控制该放热反应的温度，保持不超过130℃为宜。搅拌反应0.5～1.5小时后，继续搅拌3～5小时，并可使其自然降温，此为活性硅酸的活化处理阶段。所得即为本发明所说的絮凝剂产品。铝钒土原料中含有大量铝、钙、铁、镁成分及二氧化硅。经过上述的酸处理过程，在形成具有絮凝剂作用的铝、钙、铁、镁的氯化物或/和硫酸盐的高分子聚合物的同时，还形成了胶体状的活性硅酸，这是本发明絮凝剂的重要特点之一。研究表明，延长活化阶段的搅拌时间有利于提高活性硅酸的活化程度，同时为保持该活性硅酸在产品中的长期稳定性，防止其水解生成硅酸盐，应尽可能减少溶液中钠、钾等碱金属离子，尤其是在反应阶段减少这些离子的引入对增加其活化程度和提高活化稳定性是十分有益的。
本发明絮凝剂中的活性硅酸在水处理时的絮凝过程中，由于其结构中的羟基链能充分伸展，增强了吸附搭桥能力，对增大已形成的絮凝体体积有直接和重要的影响。试验观察表明，有此活性硅酸存在，可使絮凝体体积增大约10倍，即其直径可由一般絮凝剂时的0.05～0.1毫米增大至0.8～1毫米，并且絮凝体颗粒坚实，可明显加快沉降速度，沉降完全。如果能与聚丙烯酰胺等高分子助凝剂配合使用，可进一步使絮凝体体积直径达3～5毫米。这对于处理如城市污水、自来水上水等高浊度水是有特别显著的意义的。
除活性硅酸外，实验结果还表明，本发明絮凝剂中其它成分含量的改变，也可改变某些方面的处理性能，因而可使其在处理某些特定的污水中有更强的针对性，例如，提高原料中的铝钒土用量，增加产品中的铝溶出率后，对处理造纸中段废水和啤酒酿造废水有较好的效果;增加絮凝剂中镁成分的含量，则对处理印染、化纤废水有利，可达到减少用量而提高效果的目的。
用含有以Al2O3计～12%的聚合碱式氯化铝的本发明上述絮凝剂处理造纸中段废水的结果与前述中国专利文献报道数据的对比见表1。由表可见，除在BOD5的脱除率方面略低于文献报道值外，其它指标大多高于文献值。
用含有以MgO计为3%的聚合态碱式镁盐的本发明上述絮凝剂处理漂炼、染色印染废水的试验结果见表2。
用含有活性硅酸约0.8%的本发明上述絮凝剂处理城市生活污水的试验结果见表3。
以上结果均表明本发明絮凝剂对多种废水和污水的净化处理效果都令人满意，对环境保护有显著的意义。
以下介绍的是作为本发明絮凝剂的实例，但其不应视为是对本发明范围构成的限制。
例1
将20份(重量)工业盐酸与6份浓硫酸混合置于反应釜中，加入15份铝钒土粉末，搅拌反应，逐渐加水65份，以防止暴沸冲釜及控制反应温度不超过130℃，保温反应1小时后，自然降温搅拌活化4～5小时，得絮凝剂终产品。成分指标检测，产品中含三氧化二铝10%(均为重量)，氧化铁1.5%，氧化镁0.7%，氧化钙3%，活性硅酸1%，其它杂质～2%，其余为水。此例的铝盐聚合度高，活性硅酸含量高，适宜处理城市污水及高浊度的自来水上水。
例2将铝钒土20份与18份工业盐酸和5份浓硫酸的混合物在反应釜中搅拌反应，方法同上例，共加水62份。保温反应半小时后，自然隆温继续搅拌活化3小时，得絮凝剂终产品。其中含有氧化铝12%，氧化铁1.8%，氧化镁0.8%，氧化钙3.5%，活性硅酸0.5%及少量杂质，其余为水。此例絮凝剂中的铝、铁成分溶出率高，适用于造纸中段废水和黑液及啤酒废水和酿造废水等COD较高的废水。
例3原料及操作方法同上例，仅在原料中再加入2份MgO。所得产品的成分为氧化铝12%，氧化铁1.8%，氧化镁3%，氧化钙3.5%，活性硅酸0.5%，其余为少量杂质及水。本例絮凝剂中的镁含量高，尤适宜处理印染，化纤及染料业废水。
表权利要求
1.一种含有铝、钙、铁离子的碱式氯化物的无机高分子化合物成分用于水处理的复合絮凝剂，其特征在于组成为(重量%)以三氧化二铝计的聚合态碱式氯化铝 10～12以氧化铁计的聚合态碱式硫酸铁 1～2以氧化钙计的聚合态碱式钙盐2～4以氧化镁计的聚合态碱式镁盐0.6～3活性硅酸 0.2～1水余量。
2.一种如权利要求1所述的复合絮凝剂的制备方法，其特征在于将15～25份(均为重量)铝钒土粉末投入20～30份盐酸与2～6份浓硫酸的混合物中，搅拌反应，反应中不断加入总量为50～70份的水，防止暴沸并维持反应温度≤130℃，反应0.5～1.5小时后，在其自然降温过程中继续搅拌3～5小时。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所说的盐酸为工业盐酸。
全文摘要
本发明提供的是含有铝、钙、铁、镁等离子的聚合态碱式盐的水处理用无机高分子絮凝剂，特别是其中还含有活性硅酸成分，有利于增大絮凝体体积及坚实程度，加快沉降速度，提高沉降率，使对多种工业或生活废水、污水的净化处理效果更为满意。
文档编号B01D21/01GK1079945SQ9311186
公开日1993年12月29日 申请日期1993年6月25日 优先权日1993年6月25日
发明者张关德 申请人:四川省物资贸易中心应用技术研究所