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CN104495995A - 一种利用工业废料制备聚合双酸铝铁的方法 - Google Patents

一种利用工业废料制备聚合双酸铝铁的方法 Download PDF

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CN104495995A CN201410779630.3A CN201410779630A CN104495995A CN 104495995 A CN104495995 A CN 104495995A CN 201410779630 A CN201410779630 A CN 201410779630A CN 104495995 A CN104495995 A CN 104495995A
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郑晓冬
蒋银峰
王桂玉
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    • C02F1/5236Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
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Abstract

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。

Description

一种利用工业废料制备聚合双酸铝铁的方法
技术领域
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
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。
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Al3+、Fe3+、SO4 2-、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℃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
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。
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:
(1)将工业副产废盐酸、含铝污泥、硫酸按一定比例混合,投入反应釜,搅拌至含铝污泥全部溶解,45~55℃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℃,充分搅拌全部溶解,继续加热至90~105℃,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。
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。
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Al2O3的重量百分比。
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H2SO4的质量比来计算。
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。
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%。
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Fe2O3计是指Fe2O3的重量百分比。
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
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。
实施例一
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℃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Fe2O3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℃,加入30%的偏硅酸钠3.5公斤作为稳定剂,继续加热至105℃,搅拌的同时常压保温反应1h,冷却得成品PAFSC。成品PAFSC铝含量(以Al2O3计)为10.10%,全铁含量(以Fe2O3计)为2.34%,盐基度为74.74%,不溶物<1%。
实施例二
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℃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Fe2O3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℃,加入30%的三乙醇胺3.5公斤作为稳定剂,继续加热至100℃,搅拌的同时常压保温反应1.5h,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%。
实施例三
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℃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Fe2O3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℃,加入30%的偏硅酸钠3.5公斤作为稳定剂,继续加热至90℃,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Fe2O3计)为2.14%,盐基度为77.34%,不溶物<1%。
本发明聚合双酸铝铁效果评价方法:
1、某污水处理厂二沉水试验
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。
表1不同絮凝剂对某污水处理厂二沉水的COD去除率
2、某污水处理厂原水试验
为考察聚合双酸铝铁对高有机负荷污水的处理效果,取某污水处理厂原水为样品,其COD为431.9mg/L,浊度为404.34NTU。絮凝剂分别采用PAC、PAFC、PACX-2和PAFSC,投加量为2‰,结果见表2。
表2不同絮凝剂对某污水处理厂原水的处理结果
结论:相比其他同类产品,PAFSC无论对低COD的污水或高COD的污水都有更高的去除率,尤其在高COD污水处理时,PAFSC对污水COD和浊度去除率均有更优越的处理效果,且PAFSC处理过的污水,絮体致密紧实,后续的污泥脱水效果好。
以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

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,投入反应釜,搅拌至含铝污泥全部溶解,45~55℃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℃,充分搅拌全部溶解,继续加热至90~105℃,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HCl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Al(OH)3,其铝含量以Al2O3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、HCl与H2SO4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。
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0.1~3%。
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Al2O3计为﹥10%,全铁含量以Fe2O3计为1~3%,盐基度为70~85%,不溶物﹤1%。
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