一种聚合硅酸镧絮凝剂、其制备方法及应用技术

本公开涉及一种聚合硅酸镧絮凝剂、其制备方法及应用，所述聚合硅酸镧絮凝剂的制备方法包括如下步骤：(1)将硅酸钠和可溶性镧盐混合，得到混合溶液；(2)混合溶液在碱性剂存在下进行聚合反应，得到所述聚合硅酸镧絮凝剂。本公开提供的聚合硅酸镧絮凝剂对磷和氟的选择性强，适用pH范围广。适用pH范围广。适用pH范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种聚合硅酸镧絮凝剂、其制备方法及应用


[0001]本公开涉及水处理
，尤其涉及一种聚合硅酸镧絮凝剂、其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]水是人类赖以生存的生命之源，是社会发展的命脉。而近年来随着全球人口的持续增长和工业的迅速发展，水质不断恶化，优质水资源日益短缺，水环境正面临着前所未有的巨大挑战。其中，对于水体中的磷，长期饮用含磷的水会使人的骨质疏松，发生下颌骨坏死、病变等，且水中的磷超标会使水体富营养化，造成一系列的环境问题；对于水体中的氟，当氟化物含量超过1.5mg/L时，长期饮用会导致氟斑牙、氟骨症，损害内分泌、甲状腺、肝脏及其他人体器官。
[0003]然而，目前在对“微污染”饮用水的处理及生活污水、工业污水的深度处理中，对低浓度的磷、氟无机污染物的去除率较低。因此，高效除磷除氟水处理技术的开发和应用日益成为广大科技工作者关注的焦点。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本公开提供了一种聚合硅酸镧絮凝剂、其制备方法及应用。
[0005]第一方面，本公开提供了一种聚合硅酸镧絮凝剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0006](1)将硅酸钠和可溶性镧盐混合，得到混合溶液；
[0007](2)混合溶液在碱性剂存在下进行聚合反应，得到所述聚合硅酸镧絮凝剂。
[0008]本公开发现，镧离子能够直接和磷酸根结合，形成难溶于水的络合物，进而将污染物磷去除；同时，镧离子对氟同样具有优异的吸附效果，因此，相比于目前在聚合硅酸盐中引入常用的铝、铁等金属盐，在聚合硅酸盐中引入镧得到聚合硅酸镧作为絮凝剂，对氟和磷(尤其是氟)的吸附作用更强，在应用于水体中氟、磷的去除时具有更优异的效果。
[0009]作为本公开的一种优选技术方案，在所述混合溶液中，所述镧和硅的摩尔比为(0.01
‑
3):1，例如0.05:1、0.1:1、0.5:1、1:1、2:1或3:1。
[0010]作为本公开的一种优选技术方案，所述混合溶液的pH值为1.5
‑
2，例如1.6、1.7、1.8或1.9。
[0011]作为本公开的一种优选技术方案，所述可溶性镧盐选自氯化镧和/或硝酸镧。
[0012]作为本公开的一种优选技术方案，所述碱性剂选自碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾中的任意一种或至少两种的组合，优选为碳酸钠。
[0013]作为本公开的一种优选技术方案，所述碱性剂的加入量为使反应液的碱化度为0.1
‑
5.0，例如0.2、0.5、0.8、1.0、2.0、3.0、4.0或4.5。
[0014]作为本公开的一种优选技术方案，所述聚合反应的时间为10
‑
15h，例如11h、12h、
13h或14h。
[0015]作为本公开的一种具体实施方式，所述制备方法包括如下步骤：
[0016](1)配制一定浓度的硅酸钠溶液，并调节pH为1.5
‑
2；
[0017](2)将配制好的镧盐溶液，按照镧和硅摩尔比为(0.01
‑
3):1，加入硅酸钠溶液中，搅拌均匀；
[0018](3)向上述混合溶液中加入一定浓度碱性剂(碱化度为0.1
‑
5.0)，搅拌条件下反应10
‑
15h，得到聚合硅酸镧絮凝剂。
[0019]第二方面，本公开提供了一种第一方面所述的制备方法制备得到的聚合硅酸镧絮凝剂。
[0020]本公开得到的聚合硅酸镧絮凝剂外观呈乳白色，是一种集混凝、吸附等功能于一体的水处理药剂，不受常见的酸根离子和有机污染物的影响，对磷、氟等卤素污染物具有较高的选择性，去除效率高。第三方面，本公开提供了第二方面所述的聚合硅酸镧絮凝剂在处理污水中的应用，优选在去除污水中氟和/或磷的应用。
[0021]本公开提供的聚合硅酸镧絮凝剂不受常见的酸根离子和有机污染物的影响，对磷、氟污染物具有较高的选择性；同时，与常见的混凝药剂聚合氯化铝、聚合硫酸铁相比，本公开提供的絮凝剂对水体的pH和温度要求较低，在各pH和温度条件下仍具有较高的活性，适用环境广泛；且在对低浓度磷、氟污水的去除方面，聚合硅酸镧絮凝剂的去除效率高，用量小，能用于“微污染”饮用水处理、生活污水及工业污水的深度处理中。
[0022]作为本公开的一种具体实施方式，所述酸根离子如CO
32
‑
、Cl
‑
、SO
42
‑
以及HA等。
[0023]作为本公开的一种优选技术方案，聚合硅酸镧絮凝剂在pH＝3
‑
10时对低浓度的含磷、氟污水的去除率较高。
[0024]第四方面，本公开提供了第二方面所述的聚合硅酸镧絮凝剂处理污水的方法，所述方法包括：将污水与聚合硅酸镧絮凝剂混合。
[0025]作为本公开的一种优选技术方案，所述聚合硅酸镧絮凝剂的添加量为使所述聚合硅酸镧絮凝剂中的镧在污水中的浓度为1
‑
60mg/L，例如2mg/L、5mg/L、10mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L、或50mg/L。
[0026]相比于目前常用的絮凝剂在用于去除污水中的氟、磷时需要投入较大的量才能实现一定的去除效果，利用本公开提供的絮凝剂，仅需1
‑
60mg/L的投加量即可实现优异的去除效果，去除率较高。
[0027]作为本公开的一种优选技术方案，所述方法还包括：在污水中加入助凝剂和/或黏土颗粒物。
[0028]本公开优选在污水中添加一定量的助凝剂和/或黏土颗粒物，其中，助凝剂的添加有助于絮凝剂形成更大的颗粒，进而能够保证絮凝剂在吸附氟、磷等物质后沉降至底部，便于后续的后处理，同样，黏土颗粒物也具有吸附、混凝等作用，可显著提高污染物的去除效率。
[0029]作为本公开的一种优选技术方案，在所述污水中，所述助凝剂的浓度为0.1
‑
10mg/L，例如0.5mg/L、1mg/L、2mg/L、4mg/L、6mg/L或8mg/L。
[0030]作为本公开的一种优选技术方案，在所述污水中，所述黏土颗粒物的浓度为1
‑
50mg/L，例如5mg/L、10mg/L、20mg/L、30mg/L、35mg/L、40mg/L或45mg/L。
[0031]作为本公开的一种优选技术方案，所述助凝剂选自聚丙烯酰胺(PAM)、活化硅酸、骨胶或海藻酸钠中的任意一种或至少两种的组合。
[0032]作为本公开的一种优选技术方案，所述黏土颗粒物选自高岭土、膨润土或水滑石中的任意一种或至少两种的组合。
[0033]作为本公开的一种优选技术方案，所述混合在搅拌条件下进行，所述搅拌包括：以200
‑
300rpm/min的搅拌速率搅拌0.5
‑
1.0min，然后以100
‑
200rpm/min(优选100
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚合硅酸镧絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)将硅酸钠和可溶性镧盐混合，得到混合溶液；(2)混合溶液在碱性剂存在下进行聚合反应，得到所述聚合硅酸镧絮凝剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述混合溶液中，所述镧和硅的摩尔比为(0.01
‑
3):1；和/或，所述混合溶液的pH值为1.5
‑
2；和/或，所述可溶性镧盐选自氯化镧和/或硝酸镧；和/或，所述碱性剂选自碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾中的任意一种或至少两种的组合，优选为碳酸钠。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述碱性剂的加入量为使反应液的碱化度为0.1
‑
5.0；和/或，所述聚合反应的时间为10
‑
15h。4.权利要求1
‑
3中的任一项所述的制备方法制备得到的聚合硅酸镧絮凝剂。5.权利要求4所述的聚合硅酸镧絮凝剂在处理污水中的应用，优选在去除污水中氟和/或磷的应用。6.一种利用权利要求4所述的聚合硅酸镧絮凝剂处理污水的方法，其特征在于，所述方法包括：将污水与权利要求4所述的聚合硅酸镧絮凝剂混合。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述聚合硅酸镧絮凝剂的添加量为使所述聚合硅酸镧絮凝剂中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文涛，郑炎然，龚美佳，李杨，钟润生，肖峰，
申请(专利权)人：深圳信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：