一种高浓度聚合硫酸铝硅絮凝剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高浓度聚合硫酸铝硅絮凝剂的制备方法。该方法包括稳定高浓度偏铝酸钠的制备和聚合反应两个步骤，稳定高浓度偏铝酸钠的制备在１００～１２０℃下，将葡糖酸钠加入氢氧化钠溶液中，并加入的氢氧化铝、稳定剂以及引发剂过硫酸铵；聚合反应是将碳酸钠溶解于少量水中，加入硅酸钠溶，再加入偏铝酸钠，得到碱性中间产物；将硫酸铝溶液在低于３０℃的水浴中，高速分散，缓慢加入碱性中间产物，混合均匀，在５５～６０℃下搅拌熟化，得高浓度聚合硫酸铝硅絮凝剂。本发明专利技术中所制得的絮凝剂产品常温下能稳定半年，不发生胶凝，氧化铝含量可达８．２１～１０．８４％，盐基度为６５．９０～７２．９３％，聚合度大，有效成分比例高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种絮凝剂，特别是涉及，该絮凝剂尤其适用于处理低温低浊度的给水原水。
技术介绍
聚铝硅系列絮凝剂是一类将聚硅酸引入到聚铝中而制成的新型无机高分子复合絮凝剂，可看成是聚合铝的改性品种。这类絮凝剂集合了聚硅酸和聚合铝的优点，不仅具有电中和作用，还具有吸附架桥作用，其絮凝性能优于单独使用聚硅酸和聚合铝。该类絮凝剂具有沉降速度快，产品无毒无害，处理后水中残余铝量低等特点，成为符合絮凝剂中的一个研究热点，能够处理含油污水、低温低浊水、印染废水、造纸废水等，目前加拿大、日本、英国等国均有生产。目前常见的聚铝硅类絮凝剂主要有聚合氯化铝硅(PASC PolyaluminumSilicate Chloride)和聚合硫酸铝硅(PASS Polyaluminium Silicate Sulphate)。研究表明PASS中反应性铝的含量较多，因此在处理水应用中具有用量少、生成的絮体密度高、沉降快、出水残留铝量低、pH适用范围广(4-11)、处理低温低浊水有特效等特点，十分适宜饮用水的处理。据关于水解铝溶液形态分布及转化特征的研究结果显示，共存的阴离子是影响铝盐形态结构的重要因素，但Cl-和NO3-对Al3+的配位亲和性远远小于OH-，因此Cl-和NO3-等负一价共存阴离子不影响Al(III)溶液的水解-沉淀过程。主要阴离子与Al3+的配位亲和性排列顺序为SO42-＞Cl-＞NO3-。即SO42-与Al3+的配位亲和性大于Cl-与Al3+，这使得PASS中以单体或二聚体形态(即Ala)含量低于PASC，Alb和Alc的含量高于PASC。同时，也由于硫酸铝的来源比氯化铝广泛，有可靠的工业生产，其价格便宜，所以PASS比PASC具有更高的研究和工业化生产价值。国外专利CA1042340A、US4981675、US5069893、US5149400、US5296213报道的生产工艺比较类似，均以偏铝酸钠、硅酸钠和硫酸铝为主要原料，制备工艺较复杂，过程中需要多次的升温与降温，Al2O3含量为7～10％，但是盐基度不高，约为50％。中国专利技术专利CN1059505A、CN1049323A、CN1050708A、CN1067031A报道了以铝矾土、废铝屑或工业废渣等为原料，加入酸或碱溶出所需组分，滤去不溶物，聚合熟化和调整pH值后即得产品。这种方法，生产原料易得，成本低，生产方法简单，但这种工艺制造出来的产品，杂质多，成份和浓度不好控制，且稳定时间短，仅为20～30天。中国专利CN1299783A报道了以氢氧化钠、硅酸钠和硫酸铝在高剪切力的条件下均化聚合，所得产品盐基度为45～70％，Al2O3含量仅为4～6％，有效浓度较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，研究一种稳定、聚合度高、有效浓度高的聚合硫酸铝硅絮凝剂产品的制备方法。本专利技术的目的通过如下技术方案实现。，包括如下步骤和工艺条件(1)稳定高浓度偏铝酸钠的制备在100～120℃下，将0.50wt％葡糖酸钠加入氢氧化钠溶液中，氢氧化钠加入量为25.63～29.30wt％，并加入35.80～37.19wt％的氢氧化铝、1.70wt％的稳定剂以及0.08～0.23wt％引发剂过硫酸铵，制得稳定高浓度偏铝酸钠产品；该反应在带有搅拌器和回流装置的三口烧瓶中进行。(2)聚合反应将0.30wt％碳酸钠溶解于少量水中，然后加入0.70～0.98wt％的硅酸钠，得到混合溶液，称取12.73～13.81wt％偏铝酸钠，在快速搅拌的条件下，缓慢加入到的混合溶液中，混合均匀后，得到碱性中间产物，合成碱性中间体过程中所用的总水量为最终产品总重量的9.00～10.92wt％；称取14.30～14.80wt％的硫酸铝溶解于44.18wt％的水中，在低于30℃的水浴中，高速分散，缓慢加入碱性中间产物，混合均匀，在55～60℃下搅拌熟化，得高浓度聚合硫酸铝硅絮凝剂。所述步骤(1)在加入葡萄酸钠后，加热至100～114℃，再加入氢氧化铝。所述步骤(1)过硫酸铵是在稳定剂加入1～5min后加入，并保持温度在114～120℃下，反应40～50min。得金黄色透明的稳定高浓度偏铝酸钠产品，其Al2O3含量能达到300～360g/l。所述步骤(2)加入偏铝酸钠时，加入5g左右时，会产生结晶，然后再加入水，强烈搅拌，使结晶溶解，再加入剩余的偏铝酸钠。所述步骤(2)制得碱性中间产物后，在常温下继续反应0.5～1h。所述步骤(2)的熟化为在常温下熟化时间为0～2.5h。得到澄清高浓度聚合硫酸铝硅絮凝剂水溶液产品。所得水溶液的参数为密度1.20～1.28g/mlpH值3.15～3.63盐基度65.90～72.93％Al2O3浓度8.21～10.84％Ala占总铝的百分比10～21％，平均值为14.65％Alb占总铝的百分比30～57％，平均值为45.27％Alc占总铝的百分比24～58％，平均值为40.08％本专利技术与现有技术相比有如下突出的优点(1)产品的盐基度达65.90～72.93％，同时铝形态的测定结果显示，在一定范围内，产品随着盐基度(碱化度)的增加，其聚合程度迅速增加，这和普通的多羟基聚合物是一致的，说明本专利技术中所制得的聚合硫酸铝硅中羟基之间的聚合仍为主要形式。(2)产品的Al2O3浓度高，最高可接近11％，比现今国内技术的8％和国外技术的10％都高。(3)产品中的铝以单体形式存在的量比较少，而以多核配合物及聚合大分子或胶体分子存在量高，说明聚合程度比较完全。而聚合硫酸铝硅中铝单双核成分越低，聚合度越高，说明水解速度越快，絮凝效果也将越好。(4)产品与PAC和聚铝铁(PAFC)的混凝性能对比实验发现PASS在投加量为7mg/l(以Al2O3计)时，浊度去除率已经可达90％以上；当达到各自的最佳投加量时，PASS处理后的出水余浊均可达1NTU以下，最低可达0.5NTU，而PAC和PAFC分别仅可达1.3NTU和1.1NTU。(5)产品能稳定半年以上，适合工业化生产的要求。(6)聚合工艺比汉迪公司的专利中的工艺简化了不少，省去了过多的加温和降温的过程，整个聚合过程仅需进行一次控温，熟化的时候可以完全不需搅拌和加温，常温下放置20～24小时便可得到澄清的产品，更符合工业化生产的要求。具体实施例方式为更好理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术做进一步地详细说明，但是本专利技术要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。实施例1(1)稳定高浓度偏铝酸钠的制备取311.88g，浓度为42.25％的NaOH溶液，加入到带有搅拌器和回流装置的三口烧瓶中，加入2.57g葡糖酸钠，通过搅拌完全溶解。加热到100℃，逐渐加入185.95g的Al(OH)3，温度升至并且保持在114℃。Al(OH)3完全溶解后，溶液变得澄清。然后加入8.5g磺酸盐溶液(将1g磺酸盐加入到7.5g质量百分比浓度为67.49％的NaOH中配得)。在添加磺酸盐溶液1min后，加5.10g质量百分比浓度为16.7％的过硫酸铵溶液到溶液中。在加入过硫酸铵溶液的过程中停止加热，在过硫酸铵溶液全部加入后，加热升温到120℃，并保持50min。然后得偏铝酸钠产品。(2)聚合反应将7.50g硅酸钠溶解于28.5g浓度为8.77％的碳酸钠溶液中，得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高浓度聚合硫酸铝硅絮凝剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤和工艺条件：（１）稳定高浓度偏铝酸钠的制备：在１００～１２０℃下，将０．５０ｗｔ％葡糖酸钠加入氢氧化钠溶液中，氢氧化钠加入量为２５．６３～２９．３０ｗｔ％，并加入３５．８ ０～３７．１９ｗｔ％的氢氧化铝、１．７０ｗｔ％的稳定剂以及０．０８～０．２３ｗｔ％引发剂过硫酸铵，制得稳定高浓度偏铝酸钠产品；（２）聚合反应：将０．３０ｗｔ％碳酸钠溶解于少量水中，然后加入０．７０～０．９８ｗｔ％的硅酸钠，得到混合溶 液，称取１２．７３～１３．８１ｗｔ％偏铝酸钠，在快速搅拌的条件下，缓慢加入到的混合溶液中，混合均匀后，得到碱性中间产物，合成碱性中间体过程中所用的总水量为最终产品总重量的９．００～１０．９２ｗｔ％；称取１４．３０～１４．８０ｗｔ％的硫酸铝溶解于４４．１８ｗｔ％的水中，在低于３０℃的水浴中，高速分散，缓慢加入碱性中间产物，混合均匀，搅拌熟化，得高浓度聚合硫酸铝硅絮凝剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周勤，苏彩燕，吴友民，肖锦，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]