一种复合型无机高聚物铁系絮凝剂及其制备与应用制造技术

本发明专利技术提出了一种复合型无机高聚物铁系絮凝剂及其制备与应用，该铁系絮凝剂为辅助阳离子添加剂与Fe

Preparation and application of a compound inorganic polymer iron flocculant

【技术实现步骤摘要】
一种复合型无机高聚物铁系絮凝剂及其制备与应用
本专利技术涉及废水处理
，具体涉及一种复合型无机高聚物铁系絮凝剂及其制备与应用。
技术介绍
水是生命之源，干净丰富的水资源是人类生存发展的必要前提，而随着工业化进程的不断加深，特别是中国改革开放30年来，现代化工业生产高速增长，工业和生活废水排放量大幅度增加，其中大部分企业排放的废水中含有大量的有毒有害物质，而水体的自我清理能力远跟不上被污染的速度，水污染日益严重，严重影响了我们的生产生活质量。我国是水资源比较匮乏的国家，工业的快速发展对水环境造成很大的破坏。研究、应用新型高效、无污染的水处理剂是改善水质量，推动水资源循环利用的重要途径。絮凝剂的使用在很大程度上能解决水污染的问题，因此在工业废水处理中絮凝沉淀法应用较为广泛，且占有非常重要的地位，其作用机理的主要理论基础为胶体化学和界面化学，如DLVO理论传统的水处理絮凝剂为低分子无机盐类，但此种絮凝剂需大量投入且效果不好，现在已逐渐被高分子类絮凝剂代替。在众多絮凝剂中，无机高分子多阳离子絮凝剂因其絮凝效能较传统絮凝剂的絮凝效能优异很多，目前已有不少相关的研究和应用报道。相较于传统铝盐，聚合铝对水处理效果有了进一步的提高，如聚合氯化铝(PAC)、聚硅酸锌铝等，在色度和COD的去除率上都有了明显的提高。但铝属于有毒物质，水体中残留的铝对人体的健康有不利的影响。同时，铝盐凝结的絮状物比较松散，沉降较慢，pH的应用范围窄，这些都需要我们寻找新型的高效絮凝剂代替。由于铝盐的一些不足，继而人们致力于其他高效絮凝剂的研究，随着液体聚合硫酸铁研发成功的消息，铁盐系高分子絮凝剂引起了新的研究浪潮。铁盐絮凝剂的优势突出以下几点：①铁可延长絮凝时间，形成分矾花较为紧实，沉降速度快；②pH值适用范围广；③具有很强的脱色、脱臭功效；④相较PAC对COD、BOD以及重金属离子具有更强的去除效果；⑤处理后的液体中铁离子的残留量少，不会造成毒副作用。在以往的铁盐絮凝剂中一般只含有一种金属成分，那就是Fe3+,然后再引入其他阴离子形成两种或两种以上的酸根离子复合而成，目前应用较为成熟的有聚合硅酸硫酸铁、聚合磷酸硫酸铁、聚合氯化硫酸铁等，它们无毒安全，稳定期长且对pH范围要求较宽，是新发展的较为良好的生态水处理剂之一。但现有的铁系絮凝剂，可絮凝沉淀的阳离子种类单一，絮凝后的沉淀物组织结构松散，极易被干扰散落，导致絮凝效果不理想，沉淀时间较长，因此，目前大量学者开始研究不同阳离子复配制得多阳离子高分子铁系絮凝剂，以获得絮凝性能更加的絮凝剂。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本专利技术提出了一种复合型无机高聚物铁系絮凝剂及其制备与应用，通过合理的原料配比，采用多种阳离子复配制得新型铁系复合絮凝剂，具有优异的絮凝效能，且稳定性强，用于印染废水和造纸业废水处理，COD和脱色去除率分别可达83.6％、99.5％以上，安全环保，值得工业推广应用。为了实现上述的目的，本专利技术采用以下的技术方案：一种复合型无机高聚物铁系絮凝剂，该铁系絮凝剂为辅助阳离子添加剂与Fe3+组成的多元阳离子高分子絮凝剂，所述辅助阳离子添加剂中阳离子为Al3+、Mg2+、Zn2+、Ti4+中任意一种或两种组合物，Fe3+占铁系絮凝剂中阳离子总摩尔量的30-60％。优选的，所述Fe3+由含铁的酸洗废液或七水硫酸亚铁或两者组合物作为原料引入，Al3+由聚合硅酸硫酸铝铁或RE-硅铝分子筛或两者组合物作为原料引入，Mg2+由硫酸镁或三硅酸镁或两者组合物作为原料引入，Zn2+由硫酸锌、活化硅酸锌、聚硅硫酸锌中任意一种或多种组合物作为原料引入，Ti4+由聚硅酸钛或TS-1分子筛或两者组合物作为原料引入。优选的，所述RE-硅铝分子筛中稀土选自La、Ce、Sm、Sc中的任意一种或多种组合物，且该分子筛中摩尔比为RE：(Si+Al)＝0.01-0.05:1。优选的，复合型无机高聚物铁系絮凝剂，制备方法如下：1)取含铁的酸洗废液，或七水硫酸亚铁加去离子水配制成含铁溶液，向含铁的酸洗废液或含铁溶液中加入适量浓硫酸，搅拌3-5min，然后向其中加入氯酸盐，加热升温至70-75℃，搅拌反应2h，得溶液A备用；2)取辅助阳离子添加剂，分别搅拌溶于去离子水中，然后以硫酸、氢氧化钠为酸碱调节剂调节pH值为3-5，得各含辅助阳离子的溶液；3)在搅拌条件将各含辅助阳离子的溶液依次加入溶液A中，添加完成后得总混合液，调节温度为45-50℃，搅拌反应1-3h，即得复合型无机高聚物铁系絮凝剂。优选的，步骤1)中含铁酸洗废液或含铁溶液中全铁含量为5.6-6％。优选的，步骤1)中浓硫酸添加量与含铁的酸洗废液或含铁溶液中全铁的摩尔比为1:2，氯酸盐采用质量分数为5-6％的氯酸钾或氯酸钠，氯酸盐与含铁的酸洗废液或含铁溶液中全铁的摩尔比为1:8。优选的，步骤2)中硫酸、氢氧化钠浓度均为0.1-0.15mol/L。优选的，步骤3)中在搅拌反应过程中添加氯酸盐和稳定剂，其中氯酸盐添加量为总混合液质量的3-10％，稳定剂添加量为总混合液质量的0.5-2％。优选的，氯酸盐采用质量分数为5-6％的氯酸钾或氯酸钠，稳定剂中包括以下重量份数组份：聚丙烯酰胺40-50份、聚乙二醇40030-40份、钛酸四丁酯3-6份。稳定剂制备方法为：先将钛酸四丁酯加入聚乙二醇400中，30-40℃保温搅拌20-60min，然后将聚丙烯酰胺在搅拌条件下加入其中，间隔式超声处理2-3次，然后40-50℃保温放置2-5h，即得。其中间隔式超声处理具体为，每两次超声处理间隔1h，超声处理具体为频率30-32KHz，温度35-38℃，时间5-10m。优选的，由上述制备方法制得的复合型无机高聚物铁系絮凝剂的应用：用于印染废水和造纸废水的絮凝处理，且该复合型无机高聚物铁系絮凝剂用量为废水质量的1-3％。由于采用上述的技术方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过合理的原料配比，采用多种阳离子复配制得新型铁系复合絮凝剂，具有优异的絮凝效能，且稳定性强，用于印染废水和造纸业废水处理，COD和脱色去除率分别可达84.6％、99.5％以上，安全环保，值得工业推广应用。相较于传统的单一阳离子铁系絮凝剂，本专利技术将多种阳离子进行复配，具有优异的结构改性作用，长链结构更为稳定，且阳离子多方位取代结合，与废水中的阴离子吸附结合凝聚，桥联卷扫效果更好，同时生成的矾花紧实稳定，体积较大，沉淀速率快，明显提高了废水的处理效率和效果。在制备过程中，还添加有稳定剂，以现有有机高分子絮凝成分与无机高分子絮凝成分配合作用，一方面有利于对絮凝有效成分的结构进行改性结合，提高空间接触面积，加快吸附凝聚效果，另一方面具有良好的空间携载性，在与污水相触混合絮凝的过程中，可通过锌、镁、钛等的活化、交联，实现离子网络通道的桥架，不仅保证了有效量的阳离子，同时大大提高了絮凝矾花的紧密性，絮凝吸附率高，沉降速度快，溶液中悬浮物量降低，净化效果显著提高。具体实施方式为使本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合型无机高聚物铁系絮凝剂，其特征在于，该铁系絮凝剂为辅助阳离子添加剂与Fe

【技术特征摘要】
1.一种复合型无机高聚物铁系絮凝剂，其特征在于，该铁系絮凝剂为辅助阳离子添加剂与Fe3+组成的多元阳离子高分子絮凝剂，所述辅助阳离子添加剂中阳离子为Al3+、Mg2+、Zn2+、Ti4+中任意一种或两种组合物，Fe3+占铁系絮凝剂中阳离子总摩尔量的30-60％。


2.根据权利要求1所述的复合型无机高聚物铁系絮凝剂，其特征在于：所述Fe3+由含铁的酸洗废液或七水硫酸亚铁或两者组合物作为原料引入，Al3+由聚合硅酸硫酸铝铁或RE-硅铝分子筛或两者组合物作为原料引入，Mg2+由硫酸镁或三硅酸镁或两者组合物作为原料引入，Zn2+由硫酸锌、活化硅酸锌、聚硅硫酸锌中任意一种或多种组合物作为原料引入，Ti4+由聚硅酸钛或TS-1分子筛或两者组合物作为原料引入。


3.根据权利要求2所述的复合型无机高聚物铁系絮凝剂，其特征在于：所述RE-硅铝分子筛中稀土选自La、Ce、Sm、Sc中的任意一种或多种组合物，且该分子筛中摩尔比为RE：(Si+Al)＝0.01-0.05:1。


4.根据权利要求1-3任一项所述的复合型无机高聚物铁系絮凝剂，其特征在于，制备方法如下：
1)取含铁的酸洗废液，或七水硫酸亚铁加去离子水配制成含铁溶液，向含铁的酸洗废液或含铁溶液中加入适量浓硫酸，搅拌3-5min，然后向其中加入氯酸盐，加热升温至70-75℃，搅拌反应2h，得溶液A备用；
2)取辅助阳离子添加剂，分别搅拌溶于去离子水中，然后以硫酸、氢氧化钠为酸碱调节剂调节pH值为3-5，得各含辅助阳离子的溶液；

【专利技术属性】
技术研发人员：洪姝，
申请(专利权)人：安徽渺微科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34