一种去除腐殖酸的混凝剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及混凝剂技术领域，具体公开了一种去除腐殖酸的混凝剂及其制备方法与应用。所述混凝剂由Al

【技术实现步骤摘要】
一种去除腐殖酸的混凝剂及其制备方法与应用
本专利技术涉及混凝剂
，尤其涉及一种去除腐殖酸的混凝剂及其制备方法与应用。
技术介绍
天然有机物在自然界水体中普遍存在，腐殖酸作为天然有机物的主要组成部分，大约占有机物含量的50％-90％。而腐殖酸作为消毒副产物的前驱物质，会影响水处理过程，对人体造成危害。因此，对于腐殖酸的去除迫在眉睫。目前关于腐殖酸的去除方法包括强化混凝法、膜滤法、活性炭吸附法、臭氧氧化、光电化学法等。而强化混凝法因其去除效果好、工艺简单、成本低等优点而被广泛应用。铝系混凝剂被广泛应用于混凝过程中，经调查，我国80％以上的水厂使用铝系混凝剂。而对于铝系混凝剂，依据聚合度的不同其形态可划分为单体态、聚合态及溶胶/凝胶态。目前，聚合氯化铝(PAC)是公认的最有效的混凝剂，而Al13是PAC混凝剂中最有效的物质。有研究表明，在指定的pH范围内，Al13末端H2O基团的去质子化会使表面正电荷减小，会导致Al13聚集并形成新的铝种类生成——Al13聚集体。目前关于腐殖酸的混凝去除，利用原位Al13聚集体去除腐殖酸的研究较充分，但是还存在混凝过程受碱度、投量等影响较大，且反应后余铝浓度高，会造成二次污染的通病。而利用新开发的预制Al13聚集体去除腐殖酸有望解决这些问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种去除腐殖酸的混凝剂及其制备方法与应用。为了实现本专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：第一方面，本专利技术提供了一种去除腐殖酸的混凝剂，所述混凝剂由Al13经pH调节至7～9后形成Al13聚集体而得。pH为7～9包括但不限于将pH调节为7、或8、或9。在本专利技术的具体实施方式中，分别以调节pH为7和调节pH为9进行示例性说明，在实际应用中并不局限于该示例性说明。进一步地，调节pH所采用的试剂选自本领域调节pH时常用的氢氧化钠和盐酸。进一步地，所述混凝剂以纯度大于95％的Al13为原料为佳。第二方面，本专利技术提供一种去除腐殖酸的混凝剂的制备方法，以纯度大于95％的Al13为原料，调节其pH为7～9使Al13聚集形成Al13聚集体。进一步地，所述原料的制备方法为：利用含有SO42-的沉淀剂和含有Ba2+的置换剂，对聚合氯化铝溶液中的Al13进行分离纯化。更为具体地，本专利技术提供一种所述混凝剂具体的制备方法，包括如下步骤：1)将Na2CO3溶液通过蠕动泵缓慢滴入0.1mol/LAlCl3·6H2O溶液，并快速搅拌，温度为50℃，制备碱化度为2.2的聚合氯化铝溶液；2)在步骤1)的溶液中按每摩尔铝加入1摩尔Na2SO4，磁力搅拌5h后离心取硫酸铝沉淀并将其晾干；3)在步骤2)中生成的沉淀中加入硝酸钡溶液，Ba2+/SO42-＝0.8:1(n/n)，磁力搅拌3h后将溶液过滤得到纯化Al13；4)将步骤3)中的溶液稀释到0.02M后，调节pH，获得预制Al13聚集体，即为所述混凝剂。第三方面，本专利技术提供前述混凝剂或由前述制备方法制备得到的混凝剂在去除水体中腐殖酸方面的应用。所述应用具体为，将所述混凝剂投加至待处理水体中，对水体中的腐殖酸进行混凝沉淀，实现去除目的。以Al质量浓度计，所述混凝剂的投加量优选为5～8mg/L，即可达到90％以上的腐殖酸去除效果且余铝的浓度低于0.4mg/L。进一步优选，调节待处理水体的pH为5～9，还可促进Al13和腐殖酸结合形成更大分子量的物质以实现更好的混凝去除效果。本专利技术涉及到的操作如无特殊说明均为本领域常规操作。在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可以相互组合，得到具体实施方式。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种新型的混凝剂(预制Al13聚集体)，在低投加量时对腐殖酸的去除效果可以达到90％左右，高于原位Al13聚集体的去除效果，且余铝明显低于原位Al13聚集体。本专利技术进一步探究了该混凝剂的最佳应用条件，经试验研究发现，采用pH＝9的预制Al13聚集体，以5.4mg/L的投加量对腐殖酸进行混凝去除，去除效率可达91.7％，且余铝浓度仅为0.1mg/L左右。当混凝体系处于酸性条件时，Al13和腐殖酸还可结合形成更大分子量的物质以实现更好的混凝去除效果。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。图1为Al13和腐殖酸的zeta电位；图2为Al13的碱度曲线；图3为实验例1中不同添加量的不同混凝剂对腐殖酸的混凝效果比较图；其中，(a)(b)(c)是腐殖酸的TOC去除效率，(d)(e)(f)是UV254去除效率，(g)(h)(i)是Zeta电位，(j)(k)(l)是残留铝浓度，(m)(n)(o)是最终pH；其中，a，d，g，j，m为原位Al13聚集体Al13-pH5的相应实验结果；b，e，h，k，n为预制Al13聚集体Al13-pH7的相应实验结果；c，f，i，l，o为预制Al13聚集体Al13-pH9的相应实验结果；图4为实验例1中不同添加量的不同混凝剂对腐殖酸混凝后上清液的高效体积排阻色谱图，其中混凝剂的投加量分别为0.54，5.4，8.1，27mg/L。具体实施方式为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。下面将结合实施例对本专利技术的优选实施方式进行详细说明。需要理解的是以下实施例的给出仅是为了起到说明的目的，并不是用于对本专利技术的范围进行限制。本领域的技术人员在不背离本专利技术的宗旨和精神的情况下，可以对本专利技术进行各种修改和替换。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。本专利技术提供一种具有较高腐殖酸去除率的混凝剂及其制备方法，是通过调节Al13的pH值形成预制Al13聚集体，发挥Al13聚集体高效吸附腐殖酸的能力，提高混凝过程对腐殖酸的去除率，为保证良好的出水水质提供技术支持。实施例1本实施例用于说明一种去除腐殖酸的混凝剂及其制备方法。所述制备方法具体包括以下步骤：1)将Na2CO3溶液通过蠕动泵缓慢滴入0.1mol/LAlCl3·6H2O溶液，并快速搅拌，温度为50℃，制备碱化度为2.2的聚合氯化铝溶液；2)在步骤1)的溶液中按每摩尔铝加入1摩尔Na2SO4，磁力搅拌5h后离心取硫酸铝沉淀并将其晾干；3)在步骤2)中生成的的沉淀加入硝酸钡溶液(Ba2+/SO42-＝0.8:1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种去除腐殖酸的混凝剂，其特征在于，所述混凝剂由Al

【技术特征摘要】
1.一种去除腐殖酸的混凝剂，其特征在于，所述混凝剂由Al13经pH调节至7～9后形成Al13聚集体而得。


2.根据权利要求1所述的混凝剂，其特征在于，所述混凝剂由Al13经pH调节至7、或8、或9后，形成Al13聚集体而得。


3.根据权利要求2所述的混凝剂，其特征在于，所述混凝剂以纯度大于95％的Al13为原料。


4.一种去除腐殖酸的混凝剂的制备方法，其特征在于，以纯度大于95％的Al13为原料，调节其pH为7～9使Al13聚集形成Al13聚集体。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，调节所述原料的pH为7或8或9。


6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述原料的制备方法为：利用含有SO42-的沉淀剂和含有Ba2+的置换剂，对聚合氯化铝溶液中的Al13进行分离纯化。


7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，包括如...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东升，岳烨，安广宇，徐圣明，邵鹏皓，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心义乌长三角中心，
类型：发明
国别省市：浙江;33