廢水處理用稀土複合混凝劑及其製備方法
2023-10-04 10:22:14
專利名稱：廢水處理用稀土複合混凝劑及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種廢水處理用混凝劑。本發明還涉及該混凝劑的製備方法。
背景技術：
目前廢水處理用的混凝劑較多，有關混凝劑的文獻報導也較多。如CN1257046A公開了一種高鹼化度鈣型聚合氯化鋁矽複合混凝劑及其製備方法，它是在常壓、攪拌下，將碳酸鈣固體粉末或其懸浮液分批加入到液體聚合氯化鋁中，然後與聚合矽酸複合，得到穩定的產品；或者先將聚合氯化鋁與聚合矽酸複合，在用碳酸鈣調高鹼化度進行製備。所得產品具有除濁、脫色等效能。再如CN1131642A公開了一種用作水淨化劑的高聚合氯化鋁鐵複合混凝劑產品及其生產方法，在該產品中鋁與鐵的比例為2∶1～1∶2；其生產方法是將生產硫酸的廢渣塵粉碎、磨細成粉末，將該粉末與鹽酸和水進行充分攪拌、浸泡得浸出溶液，再用礬土水泥作為聚合劑加入浸出液中進行聚合反應，通過聚合反應則得高聚合氯化鋁鐵複合混凝劑。該混凝劑具有生產成本低的特點。上述這些混凝劑還未得到廣泛應用。而目前常用的混凝劑有聚合氯化鋁PAC、聚合硫酸鋁PAS等無機高分子混凝劑。這類混凝劑雖然混凝效果較好，但價格較貴、用量高，並且對廢水色度去除不理想。
發明內容
本發明的目的在於為廢水處理提供一種混凝效果好、用量少、處理成本低的混凝劑，且所提供的混凝劑對廢水色度有較高的去除作用。
此外，本發明還要提供所述混凝劑的製備方法。
為解決上述技術問題，本發明採用如下的技術方案一種廢水處理用稀土複合混凝劑，按質量分數計，其固體產品的有效成份為Al2O327％～29％，Ln2O30.5％～6.0％，SO42-0.5％～6.5％，鹽基度為55％～68％。
上述混凝劑的製備方法包括如下步驟①取混合氧化稀土，在攪拌下緩慢加入足量濃流酸進行反應，氧化稀土與硫酸的摩爾比為1∶3.4～1∶4.0，生成的硫酸稀土化合物，在pH值為1～2時溶於所加入的硫酸中，取其清液待用。②取液體聚合氯化鋁溶液，其Al2O3含量為9％～12％，鹽基度為60％～69％，液體聚合氯化鋁溶液的用量控制在Ln/Al摩爾比為0.0055∶1～0.06624∶1。在50℃～80℃下不斷劇烈攪拌，加入已製備好的硫酸稀土化合物的硫酸溶液，保溫1～2h，鹽基度為55％～68％，靜置熟化24h。再經乾燥得到固體產品。
本發明的上述硫酸稀土化合物的製備原料為混合氧化稀土，其主要成分為鑭、鈰、鐠、釹，計算反應摩爾配比時，混合氧化稀土的分子量取四種氧化物的平均值，其平均分子量為330，按此計算平均摩爾數。硫酸稀土化合物製備的化學反應式為
硫酸稀土化合物不溶於水，但其在pH值為1～2的硫酸溶液中有良好的溶解度。在PAC中引入稀土化合物，當陰離子為Cl-、SO42-，NO3-時，對PAC的混凝作用均有明顯提高，其中以硫酸稀土效果最顯著。在製備過程中，稀土加入PAC中能提高其對廢水處理的混凝效果，但其引入量與鋁離子的比例有一定範圍，一般稀土化合物引入量控制在Ln/Al摩爾比為0.0055∶1～0.06624∶1。
本發明利用稀土與聚鋁復配製備了稀土(RE)系列高效複合混凝劑(以下以PACRES代表本發明的混凝劑)。將其用於印染廢水處理，混凝效果優於聚鋁。廢水色度去除率達90％以上，COD5去除率在65％以上，每噸廢水處理藥劑費用比PAC降低30～50％。
本發明將下面實施例1中製備的混凝劑用於印染廢水處理，處理結果見表1、表2和圖1。
表1 本發明的混凝劑與聚鋁類混凝劑對廢水色度的去除效果比較
由表1看出本發明的混凝劑PACRES出現礬花快，大而結實，對單一染料廢水混凝投加量均比PAC或PAS降低一半以上，活性染料的色度去除率提高10％左右，降低了處理成本，並提高了處理效果。
本發明的混凝劑PACRES用於印染廢水，使用pH值範圍為4～9，較PAC的使用範圍更廣，其最佳混凝pH值為4.5～7.0。參見圖1。表2本發明的混凝劑PACRES與PAC對處理印染廢水的效果比較廢水類型項目 混凝劑活性染料廢水混合廢水1混合廢水2混凝劑投加量/ PACRE 0.10 0.150.20(g·L-1)PAC 0.17 0.300.27CODcr// 原廢水1335.2 792.5 1098.6(mg·L-1) 處理後 PACRES 421.3 270.8 298.6PAC 529.4 320.2 403.4去除率/％ PACRES68.4 65.872.8PAC 60.4 59.663.3色度/倍 原廢水 990 600 750處理後PACRES 6035 40PAC 100 120 110去除率/％ PACRES 93.9 94.294.6PAC 89.9 80.085.3由表2看出混凝劑PACRES處理印染廢水的效果良好。用量比PAC降低30％至50％，色度去除率提高10％至20％。
綜上所述，本發明所製備的稀土複合混凝劑，是一種混凝效果好、價格較低、用量少、處理成本低的混凝劑。本發明的混凝劑用於印染廢水處理，混凝效果優於聚鋁，尤其對高色度廢水有明顯的脫色效果。
圖1為本發明的混凝劑PACRES與PAC處理混合廢水的混凝最佳pH值對比及色度去除效果曲線圖。
具體實施例方式
實施例1①取25克混合氧化稀土，純度99％，其平均摩爾數為0.075mol，在攪拌下緩慢加入13.47ml濃度為98％的硫酸(其質量為26.14克，摩爾數為0.2667mol)，Ln2O3∶SO42-摩爾比為1∶3.556，在攪拌下使其充分反應，生成的硫酸稀土化合物在pH值為1.5時溶於所述的硫酸中，取其清液35ml待用。②取液體聚合氯化鋁溶液1000ml，其Al2O3含量為12％，鹽基度為60％，液體聚合氯化鋁溶液的用量控制在Ln/Al摩爾比為0.05834∶1，將液體聚合氯化鋁溶液在溫度為65℃下不斷劇烈攪拌，緩慢加入已製備好的硫酸稀土化合物的硫酸溶液35ml，保溫1.5h，鹽基度為55％，靜置熟化24h，再經乾燥得到固體產品。該固體產品的有效成份為Al2O329％，Ln2O35.1％，SO42-6.0％。
實施例2①取14克混合氧化稀土，純度99％，其平均摩爾數為0.042mol，在攪拌下緩慢加入7.35ml濃度為98％的硫酸(其質量為14.55克，摩爾數為0.1455mol)，Ln2O3∶SO42-摩爾比為1∶3.464，不斷攪拌使其充分反應，生成的硫酸稀土化合物在pH值為2時溶於所述的硫酸中，取其清液18ml待用。②取液體聚合氯化鋁溶液982ml，其Al2O3含量為11％，鹽基度為69％，液體聚合氯化鋁溶液的用量控制在Ln/Al摩爾比為0.03333∶1，在溫度為75℃下不斷劇烈攪拌，緩慢加入已製備好的硫酸稀土化合物的硫酸溶液18ml，保溫2h，鹽基度為65％，靜置熟化24h，再經乾燥得到固體產品。該固體產品的有效成份為Al2O327％，Ln2O32.7％，SO42-2.9％。
權利要求
1.一種廢水處理用稀土複合混凝劑，其特徵在於按質量分數計，其固體產品的有效成份為Al2O327％～29％，Ln2O30.5％～6.0％，SO42-0.5％～6.5％，鹽基度為55％～68％。
2.一種權利要求1所述的混凝劑的製備方法，其特徵在於它包括如下步驟①取混合氧化稀土，在攪拌下緩慢加入足量濃流酸進行反應，氧化稀土與硫酸的摩爾比為1∶3.4～1∶4.0，生成的硫酸稀土化合物在pH值為1～2時溶於硫酸中，取其清液待用；②取液體聚合氯化鋁溶液，其Al2O3質量分數為9％～12％，鹽基度為60％～69％，液體聚合氯化鋁溶液的用量控制在Ln/Al摩爾比為0.0055∶1～0.06624∶1，在50℃～80℃下不斷劇烈攪拌，加入已製備好的硫酸稀土化合物的硫酸溶液，保溫1～2h，鹽基度為55％～68％，靜置熟化，再經乾燥得到固體產品。
全文摘要
一種廢水處理用稀土複合混凝劑，按質量分數計，其固體產品的有效成份為Al
文檔編號B01D21/01GK1394815SQ0212671
公開日2003年2月5日 申請日期2002年7月15日 優先權日2002年7月15日
發明者魏玉娟, 朱俊萍 申請人:魏玉娟, 朱俊萍