一种络合增效剂及其制备方法与应用技术

一种络合增效剂，它由络合剂及硅酸盐组成，其中络合剂占质量百分比的２０～８０％；硅酸盐折算为ＳｉＯ↓［２］后占质量百分比的１～５％；余量为Ｈ↓［２］Ｏ和Ｎａ↓［２］Ｏ。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种络合增效剂及其制备方法与应用。
技术介绍
我国自二十世纪六十年代末开始在(污)水处理中应用絮凝剂以来，无机絮凝剂以其低毒、廉价、制备方法相对简单等优点始终占据市场主导地位，最初主要使用硫酸铝、氯化铝、氯化铁等第一代无机盐类。八十年代，先后开发并引进了聚合氯化铝(碱式氯化铝)(PAC)、聚合氯化铁(PFC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合硫酸铁(PFS)、聚合磷酸铝(PAP)等第二代无机絮凝剂-无机高分子絮凝剂(inorganicpolymer flocculants，IPF)。IPF的优点在于它比传统无机盐絮凝剂效能更优异，而比有机高分子絮凝剂(OPF)价格更低廉。但是，在形态、聚合度及相应的凝聚-絮凝效果方面，IPF仍处于传统金属盐混凝剂与OPF之间的位置。它的分子量和粒度大小以及絮凝架桥能力仍比OPF差很多，而且还存在对进一步水解反应的不稳定性问题，这些主要弱点促使研究和开发各种复合型IPF。九十年代，更具特色的第三代无机絮凝剂-多核无机高分子絮凝剂(multi-coreinorganic polymer flocculants，MC-IPF)聚合氯化铝铁(PAFC)、聚合硫酸铝铁(PAFS)、聚合磷酸铝铁(PAFP)、聚合硅酸铝(PASi)、聚合硅酸铁(PFSi)、聚合硅酸铝铁(PAFSi)等不断被研制出来。但限于生产成本增加或产品存储稳定期缩短，MC-IPF的商品化产品并不多。目前，在各种水处理中用量最大、使用最广的仍然是利用各种原料和各种工艺生产的PAC。实际应用过程中，当所处理水水质变化较大时，仍嫌PAC聚合度不够大、絮凝架桥能力弱、出水混浊，难以保证处理效果。另外，从溶液的化学角度看，PAC是铝盐水解聚合沉淀反应过程的动力学中间产物，热力学上是不稳定的，一般液体PAC产品有效期最多半年。固体PAC产品的稳定性稍好，但生产时需将液体产品干燥，能耗大，成本高。因此PAC的稳定增效是生产高性能IPF的重要方法之一，具有广泛使用价值。增效PAC的目的主要有二一是提高其综合性能价格比，二是提高产品的稳定存放期。在制备PAC的过程中引入一种或几种不同的阴离子，利用其增聚作用，可获得含不同阴离子的分子量较大的增效PAC产品，如中国专利申请CN1197038A、CN1088892A、CN1046563A。而对已制成的PAC产品，也可利用有机高分子聚合物(如聚氧乙烯醚PEO、聚丙烯酰胺PAM等)增效，既提高其稳定性，又增强其絮凝能力，如中国专利申请CN1266822A、CN1266821A、CN1051157A、CN1044637A。还可通过采用特殊的膏化或表面载体等工艺实现对PAC等通用无机高分子絮凝剂增效的目的，如中国专利申请CN1343632A、CN1240197A。各种增效改性工艺均涉及到如何有效提高体系中羟基络合无机高分子的聚合度问题。最新的研究表明，以活性(聚合)硅酸增聚羟基络合无机高分子是最有效、最经济和最有工业价值的。但是，由于硅酸组分的引入导致无机高分子絮凝剂的稳定性大大降低，难以实现其商业化。本专利技术的专利技术人制备了一种络合剂，该络合剂是由无机酸、含铝化合物、含铁化合物、含镁化合物混和反应制得的，它所含金属离子折算为氧化物的质量百分比为Al2O3，5～25％；Fe2O3，1～15％；MgO，1～15％。该络合剂可通过络合作用增加普通无机高分子絮凝剂的分子量(增聚)，从而增强其絮凝能力；也可以单独用来作为污水处理中的絮凝剂，但其聚合度及絮凝架桥能力仍有待改进。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种络合增效剂，通过更强的络合作用，增加普通无机高分子絮凝剂的分子量，达到对其增聚增效的目的。一种络合增效剂，它由络合剂及硅酸盐组成，其中络合剂占质量百分比的20～80％；硅酸盐折算为SiO2后占质量百分比的1～5％；余量为H2O和Na2O。所述络合增效剂所含物质的优选质量百分比为络合剂 40～60％；SiO22～3％；余量为H2O和Na2O。所述络合剂所含金属离子折算为氧化物的质量百分比为Al2O3，5～25％；Fe2O3，1～15％；MgO，1～15％；其余为H2O和阴离子。本专利技术的第二个目的是提供一种制备上述络合增效剂的方法。一种制备络合增效剂的方法，是将络合剂加入到硅酸盐水溶液中生成目标产物。所述反应的温度以40～60℃为宜。所述硅酸盐优选的是模数大于3.0的水玻璃(硅酸钠)，其水溶液的浓度优选为5～20％，最优选为10～15％；硅酸盐水溶液无需用无机酸预活化。所述络合剂应缓缓加入不断搅拌的硅酸钠水溶液中。所述络合剂的制备方法包括以下两种。第一种方法包括以下步骤1)在80～150℃下，将无机酸、含铝化合物、含铁化合物、含镁化合物混和，反应；2)经熟化得到产物所含金属离子折算为氧化物的质量百分比为Al2O3，5～25％；Fe2O3，1～15％；MgO，1～15％；余量为H2O和阴离子。所述含铝化合物为氢氧化铝，铝酸钠、铝土矿和三氯化铝中的一种或任意组合。所述含铁化合物为氯化铁，含镁化合物为氯化镁。所述无机酸为盐酸或1∶1的盐酸和硫酸混和物，其优选的浓度为5％～31％，最优选为10％～18％。所述反应时间为1.5～4h，熟化时间为12～24h。第二种方法包括以下步骤1)在常温下，将无机酸、含铁化合物、含镁化合物、金属铝混和，反应；2)经熟化得到产物所含金属离子折算为氧化物的质量百分比为Al2O3，5～25％；Fe2O3，1～15％；MgO，1～15％；余量为H2O和阴离子。所述金属铝为各种废铝、铝屑或铝箔，含铁化合物为氯化铁，含镁化合物为氯化镁。所述无机酸为盐酸或1∶1的盐酸和硫酸混和物，其优选的浓度为5％～31％，最优选为10％～18％。所述反应时间为1.5～4h，熟化时间为12～24h。本专利技术提供的这种络合增效剂本身因具有较高的分子量，吸附能力和絮凝架桥能力都很强，也可单独作为污水处理中的絮凝剂使用。本专利技术的优点和积极效果在于本专利技术的络合增效剂，能增加絮凝剂的絮凝性能，提高无机高分子絮凝剂的聚合度以及絮凝架桥能力，并且其本身也可以用来作为污水处理中的絮凝剂。本专利技术络合增效剂的制备工艺路线对设备的要求低，生产工艺稳定简捷，成本低，无任何污染物排放，具有良好的环保效果，可广泛用于油气田钻井废液、采油污水、炼油厂含油污水和生活污水处理。同时，本专利技术的络合剂增效剂还可以用作絮凝剂的生产原料。具体实施例方式实施例1、络合增效剂的制备在80℃下，将200g H2O、200g 15％HCl、100g Al(OH)3、50g MgCl2和50gFeCl3，在缓慢搅拌下分别加入三口瓶中，连续反应4h，然后缓缓将产物加入到由60g Na2SiO3与540g H2O在30～40℃混合搅拌30min所得的600g Na2SiO3水溶液中，反应60min后，即得络合增效剂。它所含物质的质量百分比为络合剂 50％；SiO2(折算)2.5％；余量为H2O和Na2O。实施例2、络合增效剂的制备在120℃下，将25mL H2O、20mL 31％HCl、5g Al(OH)3、2.5g MgCl2和2.5gFeCl3，在缓慢搅拌下分别加入三口瓶中，连续反应2h，然后缓缓将产物加入到由5gNa2SiO3与40g本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周风山，马丽，吴瑾光，魏安国，郭焱，党酉胜，卢凤纪，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：