一种聚氯化铝铁水处理剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有稳定高铁含量的聚氯化铝铁水处理剂及其生产方法，利用盐酸与铝酸钙的放热进行自热反应，然后加入氯化铁溶液和水合碱式碳酸镁分别用于补充铁源和使高铁含量聚氯化铝铁稳定、易于分离，反应物经过滤得到稳定高铁含量聚氯化铝铁。该方法成本低、消耗资源和能源少、无污染、能以较少用量获得良好的净水效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机化学领域，具体地说，涉及一种用于水处理的聚氯化铝铁水处理剂，本专利技术还涉及其制备方法。
技术介绍
加药进行水的混凝沉淀处理是水处理最主要的方法之一。水处理药剂主要有铝盐和铁盐两类。以聚氯化铝为代表的铝盐水处理剂具有净化水质好、用量省、凝聚快等优点，但也具有絮体轻和污泥含水率高等缺点。以氯化铁为代表的铁盐水处理剂具有絮体重、污泥含水率低等优点，但也具有产品腐蚀性强、净化水发黄等缺点。含铁的聚氯化铝水处理剂——聚氯化铝铁(PAFC)则兼具两类水处理剂的优点，具有净化水质好、用量省、污泥含水率低、原料来源广等特点，特别适合于各种废水处理和给水净化。然而，由于铁盐极易水解，PAFC在生产和贮存过程中极不稳定，给生产和使用带来极大困难，特别在铁含量较高时更为明显。而铁含量如果较低，则不能充分发挥铁盐水处理剂的性能，PAFC产品的优势也不明显。此外，现有的PAFC生产技术也存在诸多问题，主要包括1、 产品铝、铁有效成份含量低(以下均按Ah03 10y。的液体PAFC来比较)。例如，中国专利CN101215032A公开的聚合氯化铝铁的生产方法制备得到的产品指标为Al203>3.22%，远远低于国标GB15892-2003要求的AhO3》10。/。的标准，Fe203为》1.10% (相当于Fe》0.77%);按照中国专利CN101172684A公开的方法制备的料液中，Fe203>l. 0%(相当于Fe》0.70%)。而中国专利CN101058452A中Fe仅为0.33%。2、 生产周期长、效率低。例如，中国专利CN101058452A公开的合成聚合氯化铝铁的方法中，仅反应时间就在20小时以上；CN101215032A公开的聚合氯化铝铁的生产方法中反应时间为4-5小时以上；CN1539753A公开的混凝剂多态聚合氯化铝铁的制备方法中，反应时间约4-6小时；CN1519852A公开的聚合氯化铝铁净水剂的制备方法中，反应时间为3小时以上。3、 调整盐基度时加入大量碱性化合物，造成成本大幅上升、有害盐份增加、消耗大量原料盐酸，并且不增加有效成份等多方面不利影响。例如，CN101215032A公开的聚合氯化铝铁的生产方法中加入NaoH、 KoH、 CaO、Na2C03或NaHCCb等；CN101172684A公开的聚合氯化铝铁净水剂的生产方法中加入NaoH、 Ca(OH)2、 Na2C03或NH4OH等；CN1544349A公开的用酞菁绿废水制备聚合氯化铝铁絮凝剂的方法中用NaOH或Ca(OH)2作为碱化剂。4、 能量消耗高。现有技术的生产方法通常都需用蒸汽加热和大量动力电耗。5、 不溶物高，增加使用的劳动强度。因此，开发一种成本低、效率高、耗能少且产品性能更优的PAFC水处理剂具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是针对现有PAFC生产技术的不足，提供一种具有稳定高铁含量的聚氯化铝铁水处理剂。本专利技术的另一个目的在于提供生产该稳定高铁含量聚氯化铝铁水处理剂的方法。该方法工艺简单、生产周期短、效率高、耗用资源和能源少，获得的PAFC产品有效成份铝、铁含量均较高，且贮存稳定，产品净化水质更优。根据本专利技术的一方面，聚氯化铝铁水处理剂，其含有Ah03的质量分数为10-14%;以八120310%含量计，Fe203质量分数为1.7-3.6% (相当于Fe的质量分数为1.2-2.5%)，不溶物《0.05%重量。本专利技术的聚氯化铝铁水处理剂中含有水合碱式碳酸镁，可稳定放置1年以上不变质。本专利技术的聚氯化铝铁水处理剂主要是以工业盐酸和铝酸韩(CaOAl203)为原料，以氯化铁补充铁源，以水合碱式碳酸镁为稳定剂，快速生成稳定高铁含量聚氯化铝铁(PAFC)。具体地说，包括以下步骤1)将10重量份质量分数为20%的盐酸与4重量份的铝酸钙反应，反应温度80-110°C，反应时间0.3-1小时;2)在步骤l)的反应液中加入1.5-4重量份质量分数为40%的氯化铁、0.08-0.16重量份的水合碱式碳酸镁及3.5-4.5重量份的水，继续反应0.3-1小时;3)收集步骤2)获得的反应产物，得到所述的聚氯化铝铁水处理剂。5其中，步骤l为反应阶段，利用反应生成热促使反应持续进行，反应温度保持在约80-110。C;特别说明的是，铝酸钙除用作反应原料外，还用作盐基度调整剂，可同时起到提高盐基度和有效成份Al203的双重功能，且不产生有害的钠盐和氨盐，仅含少量的氯化钙；步骤2为调整阶段，其中氯化铁溶液用于补充铁组分的含量，水合碱式碳酸镁作为稳定剂，用于使铁组分大量且稳定地存在于聚氯化铝溶液中，同时铝酸钙发挥盐基度调整剂的作用，生成高铁含量的聚氯化铝铁；步骤3为处理阶段，将反应液过滤得到褐色透明滤液，即本专利技术的具有稳定高铁含量的聚氯化铝铁水处理剂。根据本专利技术上述方法制得的聚氯化铝铁水处理剂，具有如下性质A1203的质量分数为10-14%;以入120310%含量计，Fe203质量分数为1.7-3.6% (相当于Fe的质量分数为1.2-2.5%)，不溶物《0.05%，可稳定放置1年以上不变质。本专利技术与现有技术相比具有的优点在于1) 工艺简单，生产周期短、效率高。整个生产过程仅需大约1-2小时，且反应基本无废气和废水产生，固体废渣少，能实现产品快速生产，提高设备使用效率，且有利于保护环境。2) 节省能源和设备，生产成本低。本专利技术的生产过程有效地利用反应放出的热量，不需要另外提供热能，节约能源，节省了传统生产工艺用于加热的蒸汽和锅炉设备；另外避免使用传统工艺中添加的各种碱性化合物，进一步降低了生产成本。3) 产品有效成份铝、铁含量高，杂质少。本专利技术产品的各有效成分均达到或高于标准指标或现有技术产品的含量，尤其是铁含量，甚至高于现有技术的PAFC产品铁含量(Fe203《1.5%) —倍以上；且产品不含钠盐和铵盐杂质，不溶物可达到《0.05%的高水准，CaCl2含量低于一般市售产品。4) 产品稳定性好，净水效果好。本专利技术产品可放置1年以上保持稳定不变质，远远超过国标GB15892-2003要求的6个月的标准，且水处理时的等效投药量低于现有市售产品，净水效果更好。附图简要说明附图说明图1为本专利技术实施例1制备具有稳定高铁含量的聚氯化铝铁水处理剂的工艺流程图。具体实施例方式通过以下实施例对本专利技术作进一步的描述，但并不限制本专利技术。实施例1稳定高铁含量聚氯化铝铁的制备在3000L搪玻璃反应釜中加入20%工业合成盐酸1860kg，陆续加入铝酸钙粉(CaO'Al203， Ah03含量53%， Fe含量1.75%) 750kg，使反应温度通过反应放热保持在80-110°C之间，搅拌反应30min，在反应物中加入40%的氯化铁水溶液460kg、水合碱式碳酸镁(MgO: 41%)22kg，继续反应30min，然后在该反应物中加水至总体积约为3000L。反应液用厢式压滤机过滤，约30min过滤完毕，加适量水洗涤滤渣，得到透明PAFC溶液产品3850kg，其成份如表1所示。该液体产品可贮存于耐酸容器中。实施例2稳定高铁含量聚氯化铝铁的制备在3000L搪玻璃反应釜中加入20%工业合成盐酸1860kg，陆续加入铝酸钙粉750kg，使反应温度通过反应放热保持在80-110本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚氯化铝铁水处理剂，其中含有Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］的质量分数为１０－１４％；以Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］ｘ１０％含量计，Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］质量分数为１．７－３．６％，Ｆｅ的质量分数为１．２－２．５％，不溶物≤０．０５％重量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王龙庆，李凯，
申请(专利权)人：东莞市华清净水技术有限公司，深圳市中润水工业技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]