一种复合絮凝剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种复合絮凝剂及其制备方法和应用，属于环保领域。本发明专利技术提供的复合絮凝剂，按质量百分比计，由包括以下组分的原料制备得到：煤基固废2～15％，铁系混凝剂20～35％，铝系混凝剂30～60％，以及可溶性盐5～20％。本发明专利技术以煤基固废作为复合絮凝剂骨架，具有绿色环保和经济的优势；添加铁系混凝剂形成以铁为核的多核多羟基络合物，提高除氟效果；添加铝系絮凝剂和氟离子形成稳定的AlF3结构，提高对氟离子的去除效果；加入可溶性盐，协同除氟的同时提高降浊效果。本发明专利技术提供的复合絮凝剂能够使处理后的矿井水中的氟离子的浓度小于1.0mg/L限值，浊度小于1.0NTU，具有低成本和良好的降浊除氟效果。本和良好的降浊除氟效果。本和良好的降浊除氟效果。

【技术实现步骤摘要】
一种复合絮凝剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及环保领域，尤其涉及一种复合絮凝剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]煤矿矿井疏干水是受到人为干扰的地下水涌水，水质特性主要受地质条件、煤层特性、采煤工艺的影响。在煤矿开采过程中，煤层中的含氟矿物经过长期的物理风化淋溶、雨水冲刷等作用，溶解到土壤层中，随后迁移、富集至地下水中，造成了煤矿矿井疏干水氟离子浓度和浊度超标。煤矿矿井疏干水中所含浊度和氟离子会对地表水水质造成严重破坏，降低其自身净化能力；还会在鱼类等水生动物的呼吸道内积累，引起其窒息和死亡，同时还会通过食物链到达人体中，造成氟斑牙、氟骨病等，严重危及人体健康。
[0003]常用的矿井疏干水的降浊除氟方法有化学沉淀法、混凝沉淀法、吸附法、离子交换法、膜分离法和电絮凝法等。相比于其他降浊除氟方法，混凝沉淀法具有操作简单，无需额外增加水处理构筑物，处理水量大，处理成本低等优势，也是常用的降浊除氟技术之一。
[0004]但是，传统的商业絮凝剂如聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铝铁(PAFC)等只能将氟离子降低到1.7mg/L，无法达到《地表水环境质量标准》(GB 3838
‑
2002)的地表水III类规定的1.0mg/L。现有技术中为了提高除氟效率使用了稀土元素制备絮凝剂，导致絮凝剂成本过高，不适合实际的应用。同时现有技术中基本采用硅酸盐作为复合絮凝剂的活性组分，随着近年来硅酸盐价格的上涨，絮凝剂的成本也日益提高。
[0005]因此，开发一种成本低，降浊除氟效果好的复合絮凝剂成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种复合絮凝剂及其制备方法和应用。本专利技术提供的复合絮凝剂具有低成本和良好的降浊除氟效果。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种复合絮凝剂，按质量百分比计，由包括以下组分的原料制备得到：煤基固废2～15％，铁系混凝剂20～35％，铝系混凝剂30～60％，以及可溶性盐5～20％。
[0009]优选地，所述煤基固废包括煤矸石、粉煤灰、电石渣和冶炼渣中的一种或多种。
[0010]优选地，所述铁系混凝剂包括九水硝酸铁、聚合氯化铁、聚合硅酸铁、聚合氯化铝铁和聚合硫酸铝铁中的一种或多种。
[0011]优选地，所述铝系混凝剂包括聚合氯化铝、聚合硅酸铝铁、氯化铝和硫酸铝中的一种或多种。
[0012]优选地，所述可溶性盐包括氯化钙、磷酸钙、氯化镁和硝酸锌中的一种或多种。
[0013]本专利技术提供了上述技术方案所述复合絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
[0014](1)将煤基固废与水混合，得到悬浊液；
[0015](2)将铁系混凝剂与所述步骤(1)得到的悬浊液混合后进行复合反应，得到络合物
溶液；
[0016](3)将所述步骤(2)得到的络合物溶液依次与铝系混凝剂和可溶性盐混合进行复合反应，得到复合絮凝剂。
[0017]优选地，所述步骤(2)中复合反应的pH值为2～3.5。
[0018]优选地，所述步骤(3)中复合反应的温度为60～70℃，复合反应的时间为60～120min。
[0019]本专利技术提供了上述技术方案所述的复合絮凝剂或上述技术方案所述的制备方法制备得到的复合絮凝剂在含氟高浊矿井疏干水中的应用。
[0020]优选地，所述含氟高浊矿井疏干水中复合絮凝剂的添加量为(0.5～2.5)g/L。
[0021]本专利技术提供了一种复合絮凝剂，按质量百分比计，由包括以下组分的原料制备得到：煤基固废2～15％，铁系混凝剂20～35％，铝系混凝剂30～60％，以及可溶性盐5～20％。本专利技术以煤基固废作为复合絮凝剂骨架，实现了废物的再次利用，降低了复合絮凝剂的成本，具有绿色环保和经济的优势；添加铁系混凝剂可以使复合絮凝剂形成以铁为核的多核多羟基络合物，络合物中的羟基可以很好的和氟离子进行替换，把氟离子锁在络合物中，从而提高除氟效果；添加铝系絮凝剂可以和氟离子形成稳定的AlF3结构，提高对氟离子的去除效果；通过加入可溶性盐，不仅可以达到协同除氟还能提高复合絮凝剂加入矿井水中絮体的沉降性，提高复合絮凝剂的降浊效果。实验结果表明，本专利技术提供的复合絮凝剂能够快速稳定地去除矿井疏干水中的氟离子和浊度，使处理后的矿井水中的氟离子的浓度小于水体要求的1.0mg/L限值，浊度小于1.0NTU，具有低成本和良好的降浊除氟效果。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例1复合絮凝剂的照片；
[0023]图2为本专利技术实施例1复合絮凝剂的SEM图；
[0024]图3为本专利技术应用例3中复合絮凝剂絮体的SEM图；
[0025]图4为本专利技术实施例1复合絮凝剂和应用例3中复合絮凝剂絮体的XRD图；
[0026]图5为本专利技术实施例1复合絮凝剂在模拟煤矿矿井疏干水B中的不同投加量对浊度去除率的曲线图；
[0027]图6为本专利技术实施例1复合絮凝剂和商业化PAC絮凝剂在模拟煤矿矿井疏干水A中的不同投加量对氟离子去除率的曲线图；
[0028]图7为本专利技术实施例1复合絮凝剂处理含氟高浊矿井疏干水的流程图。
具体实施方式
[0029]本专利技术提供了一种复合絮凝剂，按质量百分比计，由包括以下组分的原料制备得到：煤基固废2～15％，铁系混凝剂20～35％，铝系混凝剂30～60％，以及可溶性盐5～20％。
[0030]按质量百分比计，制备本专利技术所述复合絮凝剂的原料包括煤基固废2～15％，优选为5～12％，更优选为8～10％，进一步优选为8.5～9％。本专利技术将煤基固废的含量限定为上述范围内可以使煤基固废作为复合絮凝剂骨架，实现废物再次利用的同时提高氟离子去除效率。
[0031]在本专利技术中，所述煤基固废优选包括煤矸石、粉煤灰、电石渣和冶炼渣中的一种或
多种。本专利技术将煤基固废的种类限定为上述范围内可以使煤基固废与铁系混凝剂充分的进行反应。
[0032]按质量百分比计，制备本专利技术所述复合絮凝剂的原料包括铁系混凝剂20～35％，优选为25～35％，更优选为30～35％，进一步优选为33～35％。本专利技术将铁系混凝剂的含量限定为上述范围内可以提高符合絮凝剂的除氟效果。
[0033]在本专利技术中，所述铁系混凝剂优选包括九水硝酸铁、聚合氯化铁、聚合硅酸铁、聚合氯化铝铁和聚合硫酸铝铁中的一种或多种。本专利技术将铁系混凝剂限定为上述种类可以形成以铁为核的多核多羟基络合物，络合物中的羟基可以很好的和氟离子进行替换，把氟离子锁在络合物中，从而达到良好的除氟效果。
[0034]在本专利技术中，所述煤基固废与铁系混凝剂的质量比优选为1：(2～5)，更优选为1：(3～4)。本专利技术将煤基固废与铁系混凝剂的质量比限定为上述范围内可以使煤基固废能够起到絮凝剂的骨架作用，提高絮凝剂的除氟效率，当煤基固废与铁系混凝剂的质量比不在上述范围时会导致氟离子去除效率降低。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合絮凝剂，按质量百分比计，由包括以下组分的原料制备得到：煤基固废2～15％，铁系混凝剂20～35％，铝系混凝剂30～60％，以及可溶性盐5～20％。2.根据权利要求1所述的复合絮凝剂，其特征在于：所述煤基固废包括煤矸石、粉煤灰、电石渣和冶炼渣中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的复合絮凝剂，其特征在于：所述铁系混凝剂包括九水硝酸铁、聚合氯化铁、聚合硅酸铁、聚合氯化铝铁和聚合硫酸铝铁中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的复合絮凝剂，其特征在于：所述铝系混凝剂包括聚合氯化铝、聚合硅酸铝铁、氯化铝和硫酸铝中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的复合絮凝剂，其特征在于：所述可溶性盐包括氯化钙、磷酸钙、氯化镁和硝酸锌中的一种或多种。6.权利要求1～5任一项所述复合絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春晖，李学智，林智炜，全炳旭，秦兆伟，张腾卓，周伟龙，李怡云，李艳鑫，牟勇霖，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：