一种利用钛板酸洗废液和钢铁酸洗废液联合制备聚硅酸钛铁絮凝剂的方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种利用钛板酸洗废液和钢铁酸洗废液联合制备聚硅酸钛铁絮凝剂的方法及应用，属于絮凝剂技术领域。本发明专利技术利用Na2SiO3溶液、pH缓冲剂和硫酸活化得到聚硅酸溶液，然后将钛板酸洗废液加入到聚硅酸溶液中反应得到反应体系A，在反应体系A中加入钢铁酸洗废液并在室温、搅拌条件下反应即得聚硅酸钛铁絮凝剂；本发明专利技术中钛板酸洗废液和钢铁酸洗废液资源的优化利用，可以减轻厂家处理废液的经济负担，为高性能聚硅酸钛铁的制备找到价格低廉的金属源，还可以为大规模处理江河中的悬浮物，快速高效地净化水体提供条件，创造更多的利润。

【技术实现步骤摘要】
一种利用钛板酸洗废液和钢铁酸洗废液联合制备聚硅酸钛铁絮凝剂的方法及应用
本专利技术涉及一种利用钛板酸洗废液和钢铁酸洗废液联合制备聚硅酸钛铁絮凝剂的方法及应用，属于絮凝剂

技术介绍
絮凝沉淀法是在水处理中被广泛使用的一种预处理方法。早期使用的絮凝剂是活化硅酸，利用其可以产生吸附架桥和网捕卷扫作用来吸附脱稳的微小胶体颗粒物质，最后聚集成一个网状的絮凝体，在絮体沉降过程中网捕卷扫一部分水中的胶体颗粒物质一同沉降，从而起到净化水体的作用。但其存在易成冻、投加困难等缺点。钛板酸洗废液酸与钢铁酸洗废液酸性强，其中Ti4+、Fe2+、Fe3+等离子含量高，该类废液由于高腐蚀性已被列入《国家危险废物名录》，直接排放不仅严重污染环境，而且造成极大地资源浪费。目前对酸洗废液的处理应用的一般的是用石灰乳调节pH，同时生成沉淀物，处理难度大，且对废液中的废酸和金属利用率极低，而且还需要企业投入大量的资金和人力。目前，尚未有采用钛板酸洗废液和钢铁酸洗废液联合制备聚硅酸钛铁絮凝剂的方法。
技术实现思路
针对现有钛板酸洗废液与钢铁酸洗废液不容易处理和现有絮凝剂絮凝效果较差、有毒等问题，本专利技术提供一种利用钛板酸洗废液和钢铁酸洗废液联合制备聚硅酸钛铁絮凝剂的方法及应用，本专利技术聚硅酸钛铁絮凝剂的合成方法简单快捷，不需要额外添加钛盐与铁盐等纯物质来引进Ti4+、Fe3+，并且常温下就可以制备，制备条件温和，操作简单；直接利用了钛板酸洗废液中的Ti4+与钢铁酸洗废液中的Fe3+，含钛废液与含铁废液的酸度也提高活化硅酸的稳定性，本专利技术制备的聚硅酸钛铁絮凝剂无毒，形成的絮体大，卷扫作用强，处理模拟江河水时除浊效果良好，并且不会提高水体的色度。本专利技术中钛板酸洗废液和钢铁酸洗废液资源的优化利用，可以减轻厂家处理废液的经济负担，为高性能聚硅酸钛铁的制备找到价格低廉的金属源，还可以为大规模处理江河中的悬浮物，快速高效地净化水体提供条件，创造更多的利润。一种利用钛板酸洗废液和钢铁酸洗废液联合制备聚硅酸钛铁絮凝剂的方法，具体步骤如下：（1）将Na2SiO3溶解于去离子水中配制成Na2SiO3溶液；将pH缓冲剂加入到稀硫酸溶液中混合均匀得到pH缓冲剂-硫酸溶液；（2）将步骤（1）的Na2SiO3溶液逐滴加入到pH缓冲剂-硫酸溶液中并在室温、搅拌条件下活化1~6h得到聚硅酸溶液；将钛板酸洗废液逐滴加入到聚硅酸溶液中并在搅拌条件下反应0.1~1h得到反应体系A；（3）将pH缓冲剂加入到盐酸溶液A中混合均匀得到pH缓冲剂-盐酸溶液，将氧化剂加入到盐酸溶液B中混合均匀得到氧化剂-盐酸溶液，在钢铁酸洗废液中加入pH缓冲剂并在温度为55~65℃条件下搅拌均匀得到pH缓冲剂-铁液；将pH缓冲剂-盐酸溶液逐滴加入到pH缓冲剂-铁液中并在温度为55~65℃条件下搅拌均匀得到pH缓冲剂-盐酸-铁溶液体系；在温度为55~65℃搅拌条件下，将氧化剂-盐酸溶液缓慢加入到pH缓冲剂-盐酸-铁溶液体系中反应使pH缓冲剂-盐酸-铁溶液体系中的Fe2+离子完全氧化成Fe3+得到pH缓冲剂-氧化铁液；（4）将步骤（3）的pH缓冲剂-氧化铁液逐滴加入到步骤（2）的反应体系A中，在室温、搅拌条件下反应0.1~1h即得聚硅酸钛铁絮凝剂；所述pH缓冲剂为乙酸、乙酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸三钠的一种或多种；进一步地，所述步骤（1）Na2SiO3溶液中二氧化硅的质量百分数为1~10%，稀硫酸溶液的质量百分数浓度为10~40%，pH缓冲剂-硫酸溶液中pH缓冲剂的质量百分数浓度为1~10%；进一步地，所述步骤（2）中pH缓冲剂-硫酸溶液与Na2SiO3溶液的体积比为(0.5~1.5):1；进一步地，所述步骤（2）钛板酸洗废液中的钛与Na2SiO3溶液中的硅的摩尔比为(1:20)~(3:1)；钛板酸洗废液中Ti4+离子浓度为5~180g/L；进一步地，所述步骤（3）中钢铁酸洗废液中Fe3+离子浓度为10~100g/L；pH缓冲剂-盐酸溶液中pH缓冲剂的质量百分数浓度为1~10%，盐酸的质量百分数浓度为5~30%；pH缓冲剂-铁液中pH缓冲剂的质量百分数浓度为1~10%；氧化剂-盐酸溶液中氧化剂的质量百分数浓度为1~10%，盐酸溶液的质量百分数浓度为1~10%，氧化剂为氯酸钠或过硫酸铵；pH缓冲剂-盐酸溶液与pH缓冲剂-铁液的体积比约为1:5；进一步地，所述步骤（4）中pH缓冲剂-氧化铁液中的铁与反应体系A中的硅的摩尔比为(1:20)~(3:1)，搅拌速度为50~400r/min；所述聚硅酸钛铁絮凝剂可作为净水絮凝剂进行应用。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术制备聚硅酸钛铁絮凝剂的方法简单，制备条件温和，而且制备出的聚硅酸钛絮凝剂稳定性高，适用pH值范围宽；（2）本专利技术方法制备聚硅酸钛铁絮凝剂无毒，而且钛、铁等元素对生物以及生态没有危害的，可提高絮凝剂使用的安全性和增强其絮凝效果；（3）本专利技术方法充分利用了酸洗废液中的Ti4+弥补钛盐价格高的缺点，降低了聚硅酸钛铁的制备成本；并且混凝处理后的污泥回收可得到二氧化钛，提供了污泥处理处置的新途径，实现了“以废治废，变废为宝”转化；（4）本专利技术方法充分利用了酸洗钢铁废液中的Fe2+、Fe3+，以弥补絮凝剂中仅仅含有钛等单金属离子，絮凝剂对含有腐殖质废水处理效果不佳的缺点，并且降低了聚硅酸钛铁的制备成本；本专利技术中含钛废液与含铁废液的酸度也提高活化硅酸的稳定性；（5）本专利技术方法制备聚硅酸钛铁絮凝剂比市售单一铁盐、铝盐、钛盐的絮凝剂形成的絮体大，处理浑浊废水效果更明显，浊度去除率高，处理水体时用量少，处理后的水体色度及浊度非常低；聚硅酸钛铁絮凝剂在水温接近冰点时，其混凝效果明显优于传统的铝盐、铁盐和钛盐的混凝效果，特别适合于我国西北及东北地区冬季水的处理。具体实施方式下面结合具体实施方式，对本专利技术作进一步说明。实施例1：一种利用钛板酸洗废液和钢铁酸洗废液联合制备聚硅酸钛铁絮凝剂的方法，具体步骤如下：（1）将Na2SiO3溶于去离子水中配制成Na2SiO3溶液；其中Na2SiO3溶液中二氧化硅质量分数为4.28%；（2）将pH缓冲剂（乙酸）加入到稀硫酸溶液混合均匀得到pH缓冲剂-硫酸溶液；其中稀硫酸溶液的质量百分数浓度为15.0%，pH缓冲剂-硫酸溶液中pH缓冲剂（乙酸）的质量百分数浓度为3.3%；（3）将步骤（1）所得Na2SiO3溶液逐滴加入到步骤（2）所得pH缓冲剂-硫酸溶液，在室温、搅拌的条件下活化反应6h得到聚硅酸溶液；其中pH缓冲剂-硫酸溶液与Na2SiO3溶液的体积比为1:1；（4）将pH缓冲剂（磷酸三钠）加入到盐酸溶液中混合均匀得到pH缓冲剂-盐酸溶液，其中pH缓冲剂-盐酸溶液中pH缓冲剂的质量百分数浓度为8%，盐酸的质量百分数浓度为14%；将钢铁酸洗废液过滤后，加入pH缓冲剂（磷酸二氢钠）在55℃水域中高速搅拌得到pH缓冲剂-铁液，其中pH缓冲剂-铁液中pH缓冲剂的质量百分数浓度为5%；将氧化剂（氯酸钠）加入到盐酸溶液中混合均匀得到氧化剂-盐酸溶液，其中氧化剂-盐酸溶液中氧化剂的质量百分数浓度为8%，盐酸溶液的质量百分数浓度为6%；将pH缓冲剂-盐酸溶液逐滴加入到pH缓冲剂-铁液中并持续在55℃水域中高速搅拌得到pH缓冲剂-盐酸-铁溶液体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用钛板酸洗废液和钢铁酸洗废液联合制备聚硅酸钛铁絮凝剂的方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）将Na2SiO3溶解于去离子水中配制成Na2SiO3溶液；将pH缓冲剂加入到稀硫酸溶液中混合均匀得到pH缓冲剂‑硫酸溶液；（2）将步骤（1）的Na2SiO3溶液逐滴加入到pH缓冲剂‑硫酸溶液中并在室温、搅拌条件下活化1~6h得到聚硅酸溶液；将钛板酸洗废液逐滴加入到聚硅酸溶液中并在搅拌条件下反应0.1~1h得到反应体系A；（3）将pH缓冲剂加入到盐酸溶液A中混合均匀得到pH缓冲剂‑盐酸溶液，将氧化剂加入到盐酸溶液B中混合均匀得到氧化剂‑盐酸溶液，在钢铁酸洗废液中加入pH缓冲剂并在温度为55~65℃条件下搅拌均匀得到pH缓冲剂‑铁液；将pH缓冲剂‑盐酸溶液逐滴加入到pH缓冲剂‑铁液中并在温度为55~65℃条件下搅拌均匀得到pH缓冲剂‑盐酸‑铁溶液体系；在温度为55~65℃搅拌条件下，将氧化剂‑盐酸溶液缓慢加入到pH缓冲剂‑盐酸‑铁溶液体系中反应使pH缓冲剂‑盐酸‑铁溶液体系中的Fe2+离子完全氧化成Fe3+得到pH缓冲剂‑氧化铁液；（4）将步骤（3）的pH缓冲剂‑氧化铁液逐滴加入到步骤（2）的反应体系A中，在室温、搅拌条件下反应0.1~1h即得聚硅酸钛铁絮凝剂。...

【技术特征摘要】
1.一种利用钛板酸洗废液和钢铁酸洗废液联合制备聚硅酸钛铁絮凝剂的方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）将Na2SiO3溶解于去离子水中配制成Na2SiO3溶液；将pH缓冲剂加入到稀硫酸溶液中混合均匀得到pH缓冲剂-硫酸溶液；（2）将步骤（1）的Na2SiO3溶液逐滴加入到pH缓冲剂-硫酸溶液中并在室温、搅拌条件下活化1~6h得到聚硅酸溶液；将钛板酸洗废液逐滴加入到聚硅酸溶液中并在搅拌条件下反应0.1~1h得到反应体系A；（3）将pH缓冲剂加入到盐酸溶液A中混合均匀得到pH缓冲剂-盐酸溶液，将氧化剂加入到盐酸溶液B中混合均匀得到氧化剂-盐酸溶液，在钢铁酸洗废液中加入pH缓冲剂并在温度为55~65℃条件下搅拌均匀得到pH缓冲剂-铁液；将pH缓冲剂-盐酸溶液逐滴加入到pH缓冲剂-铁液中并在温度为55~65℃条件下搅拌均匀得到pH缓冲剂-盐酸-铁溶液体系；在温度为55~65℃搅拌条件下，将氧化剂-盐酸溶液缓慢加入到pH缓冲剂-盐酸-铁溶液体系中反应使pH缓冲剂-盐酸-铁溶液体系中的Fe2+离子完全氧化成Fe3+得到pH缓冲剂-氧化铁液；（4）将步骤（3）的pH缓冲剂-氧化铁液逐滴加入到步骤（2）的反应体系A中，在室温、搅拌条件下反应0.1~1h即得聚硅酸钛铁絮凝剂。2.根据权利要求1所述利用钛板酸洗废液和钢铁酸洗废液联合制备聚硅酸钛铁絮凝剂的方法，其特征在于：pH缓冲剂为乙酸、乙酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸三钠的一种或多种。3.权利要求1所述利用钛板酸洗废液和钢铁酸洗废液联合制备聚硅酸钛铁絮凝剂的方法，其特征在于：步骤（1）Na2SiO3溶液中二氧化硅的质量百分数为1~6%，稀...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雪，张英杰，黄雪松，许斌，董鹏，林艳，刘昆，韦克毅，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53