用廢棄物製備高效無毒淨水劑的方法
2023-04-25 14:46:01
用廢棄物製備高效無毒淨水劑的方法
【專利摘要】用廢棄物製備高效無毒淨水劑的方法，涉及以廢硫酸、粉煤灰和硫酸燒渣為主要原料製備聚矽酸陽離子混凝劑，其特徵在於由粉煤灰鹼浸取製備，粉煤灰和硫酸燒渣酸浸取製備、和聚矽酸陽離子合成三步過程組成。該方法同時進行矽酸聚合、金屬鹽羥基化聚合以及矽和金屬離子聚合，簡化了製備工藝，降低了成本，並且有效利用了工業廢棄物，減少環境汙染。製備的高效無毒淨水劑性能穩定，投藥量少，在對廢水的深度處理中，其除濁度、色度和COD效果均明顯優於PAC等傳統淨水劑，出水水質好，鋁殘留量低，不含氯及重金屬等有害物，也無鐵離子水相轉移，無毒無害，安全可靠。
【專利說明】用廢棄物製備高效無毒淨水劑的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於廢水處理用無機高分子絮凝劑，具體涉及用廢棄物製備高效無毒淨水劑的方法。
【背景技術】
[0002]我國每年都要產生近百萬噸廢硫酸和上千萬噸工業廢渣，這些廢棄物利用率很低，大都露天堆放，造成了資源的極大浪費，同時也加劇了環境汙染。
[0003]近年來，隨著我國社會經濟的發展和人民生活水平的提高，對環境保護的要求越來越高，汙水排放的標準也越發嚴格，為使汙水達標排放，必須對其進行深度處理，因而需要大量高效無毒的淨水劑。
[0004]聚矽酸鹽混凝劑是20世紀90年代在活化矽酸及傳統鋁鹽、鐵鹽等混凝劑基礎上發展起來的新型無機高分子混凝劑，其中矽是陰離子型帶負電荷，金屬陽離子帶正電荷，它們在水溶液狀態下的單元分子量約為數百至數千，可以相互結合成大小不同、結構各異的低聚、中聚和高聚體。聚矽酸鹽混凝劑結合了聚矽酸和聚金屬離子兩者的優點，同時具有電中和、吸附架橋和網捕作用，混凝效果好，目前已成為混凝劑研究的主流。但其製備大都以化學藥劑為原料，成本高昂，也有用粉煤灰等廢棄物為原料製備聚矽酸鋁鐵的研究，但工藝複雜，對原料和設備要求較高，產品效果不穩定，儲存時間較短。
[0005]另外製備工藝對絮凝劑的結構和性能有很大影響，而且工藝的繁簡程度和成本高低是絮凝劑能否工業化生產的重要因素。聚矽酸鹽絮凝劑的傳統製備方法有複合法和共聚法，兩者都需要預先製備聚矽酸溶液，然後引入金屬鹽，區別在於羥基化的順序不同。目前對改進聚矽酸鹽絮凝劑傳統製備工藝的研究較少。如CN1594082A介紹了用粉煤灰、煉鐵礦渣、氫氧化鈉、碳酸鈉、硫酸和鹽酸，經過八步過程，且需要一定壓力條件下製備聚矽酸鋁鐵的特殊工藝。CN1830828A介紹了利用粉煤灰、硫酸亞鐵、工業純鹼和工業鹽酸為原料，經過800-90(TC高溫焙燒、加熱攪拌浸潰和離心過濾分離三步過程製備聚矽酸鋁鐵複合絮凝劑的方法。
【發明內容】
[0006]為了克服上述現有技術的缺陷，本發明的目的在於改進上述現有混凝劑的不足之處，提出了一種以廢硫酸、粉煤灰和硫酸燒渣等工業廢棄物為主要原料製備高效無毒淨水劑的方法，該方法採用不同於傳統方法的「同時聚合法」，以同步實現矽酸聚合、金屬鹽羥基化聚合以及矽和金屬離子聚合，同時通過調節粉煤灰和硫酸燒渣的配比來改變淨水劑中的金屬離子比例，其方法簡單、耗時短、對原料和設備要求較低、能實現工業廢棄物的再利用並有效降低成本，所製備的絮凝劑性能穩定，適用於汙水的深度處理，效果優良。
[0007]用廢棄物製備高效無毒淨水劑的方法，包括以下步驟:
[0008]步驟一、取6mol/L氫氧化鈉溶液加入粉煤灰中，氫氧化鈉溶液與粉煤灰的液固質量比為(2-5):1，攪拌1-2小時，溫度70-90°C，過濾，濾液即為矽浸取液；
[0009]步驟二、將步驟一中過濾後的濾渣用水衝洗晾乾，然後與硫酸燒渣按質量比(0.1-0.5):1混合，取6mol/L的廢硫酸加入上述混合物中，液固質量比為(2_5):1，再加入四氧化二氮，廢硫酸與四氧化二氮的質量比為(30-50):1，攪拌1-2小時，溫度70-90°C，過濾，濾液即為金屬鹽浸取液；
[0010]步驟三、按體積比1: (1-3)在金屬鹽浸取液中加入矽浸取液，充分攪拌，然後加入廢硫酸溶液至PH值為0.1-3，並補加清水稀釋1-2倍，攪拌混勻，製備完畢。
[0011]本發明高效無毒淨水劑以廢硫酸、粉煤灰和硫酸燒渣等工業廢棄物為主要原料，提供這些廢棄物的再利用方法，減少環境汙染，該方法將製備流程簡化為三大步驟，降低了成本。造紙廢水深度處理的試驗結果表明:本淨水劑性能良好，與PAC等傳統絮凝劑相t匕，其C0D、濁度和色度的最佳去除率分別提高和40%，出水中殘留總鋁含量降低60%,不含氯及重金屬等有害物，也無鐵離子水相轉移，無毒無害，安全可靠。並且出水pH及總鹼度變化幅度小，對處理設備腐蝕性小。
【具體實施方式】
[0012]實施例一
[0013]本實施例包括以下步驟:
[0014]步驟一、取6mol/L氫氧化鈉溶液加入粉煤灰中，氫氧化鈉溶液與粉煤灰的液固質量比為3:1，攪拌I小時，溫度90°C，過濾，濾液即為矽浸取液；
[0015]步驟二、將步驟一中過濾後的濾渣用水衝洗晾乾，然後與硫酸燒渣按質量比0.1:I混合，取6mol/L的廢硫酸加入上述混合物中，液固質量比為3:1，再加入四氧化二氮，廢硫酸與四氧化二氮的質量比為50:1，攪拌I小時，溫度90°C，過濾，濾液即為金屬鹽浸取液；
[0016]步驟三、按體積比1:1在金屬鹽浸取液中加入矽浸取液，充分攪拌，然後加入廢硫酸溶液至PH值為1.2，並補加清水稀釋I倍，攪拌混勻，製備完畢。
[0017]某造紙廠一沉池出水深度處理試驗結果表明，其C0D、濁度和色度的去除率分別為60%、95%和 96%。
[0018]實施例二
[0019]本實施例包括以下步驟:
[0020]步驟一、取6mol/L氫氧化鈉溶液加入粉煤灰中，氫氧化鈉溶液與粉煤灰的液固質量比為4:1，攪拌I小時，溫度70°C，過濾，濾液即為矽浸取液；
[0021]步驟二、將步驟一中過濾後的濾渣用水衝洗晾乾，然後與硫酸燒渣按質量比0.3:I混合，取6mol/L的廢硫酸加入上述混合物中，液固質量比為3:1，再加入四氧化二氮，廢硫酸與四氧化二氮的質量比為40:1，攪拌1.5小時，溫度70°C，過濾，濾液即為金屬鹽浸取液；
[0022]步驟三、按體積比1:1.5在金屬鹽浸取液中加入矽浸取液，充分攪拌，然後加入廢硫酸溶液至PH值為2，並補加清水稀釋I倍，攪拌混勻，製備完畢。
[0023]某造紙廠一沉池出水深度處理試驗結果表明，其C0D、濁度和色度的去除率分別為62%、98% 和 100%。
[0024]實施例三
[0025]本實施例包括以下步驟:
[0026]步驟一、取6mol/L氫氧化鈉溶液加入粉煤灰中，氫氧化鈉溶液與粉煤灰的液固質量比為5:1，攪拌1.5小時，溫度80°C，過濾，濾液即為矽浸取液；
[0027]步驟二、將步驟一中過濾後的濾渣用水衝洗晾乾，然後與硫酸燒渣按質量比0.2:I混合，取6mol/L的廢硫酸加入上述混合物中，液固質量比為5:1，再加入四氧化二氮，廢硫酸與四氧化二氮的質量比為45:1，攪拌1.5小時，溫度70°C，過濾，濾液即為金屬鹽浸取液；
[0028]步驟三、按體積比1:2在金屬鹽浸取液中加入矽浸取液，充分攪拌，然後加入廢硫酸溶液至PH值為1.5，並補加清水稀釋I倍，攪拌混勻，製備完畢。
[0029]某造紙廠一沉池出水深度處理試驗結果表明，其C0D、濁度和色度的去除率分別為56%、95%和 87.5%o
[0030]實施例四
[0031]本實施例包括以下步驟:
[0032]步驟一、取6mol/L氫氧化鈉溶液加入粉煤灰中，氫氧化鈉溶液與粉煤灰的液固質量比為3:1，攪拌I小時，溫度70°C，過濾，濾液即為矽浸取液；
[0033]步驟二、將步驟一中過濾後的濾洛用水衝洗晾乾,然後與硫酸燒洛按質量比0.5:I混合，取6mol/L的廢硫酸加入上述混合物中，液固質量比為3:1，再加入四氧化二氮，廢硫酸與四氧化二氮的質量比為40:1，攪拌1.5小時，溫度70°C，過濾，濾液即為金屬鹽浸取液；
[0034]步驟三、按體積比1:2在金屬鹽浸取液中加入矽浸取液，充分攪拌，然後加入廢硫酸溶液至PH值為2.5，並補加清水稀釋I倍，攪拌混勻，製備完畢。
[0035]某造紙廠一沉池出水深度處理試驗結果表明，其C0D、濁度和色度的去除率分別為55%、94%和 92%。
【權利要求】
1.用廢棄物製備高效無毒淨水劑的方法，其特徵在於，包括以下步驟: 步驟一、取6mol/L氫氧化鈉溶液加入粉煤灰中，氫氧化鈉溶液與粉煤灰的液固質量比為(2-5):1，攪拌1-2小時，溫度70-90°C，過濾，濾液即為矽浸取液； 步驟二、將步驟一中過濾後的濾渣用水衝洗晾乾，然後與硫酸燒渣按質量比(0.1-0.5):1混合，取6mol/L的廢硫酸加入上述混合物中，液固質量比為(2_5):1，再加入四氧化二氮，廢硫酸與四氧化二氮的質量比為(30-50):1，攪拌1-2小時，溫度70-90°C，過濾，濾液即為金屬鹽浸取液； 步驟三、按體積比1: (1-3)在金屬鹽浸取液中加入矽浸取液，充分攪拌，然後加入廢硫酸溶液至pH值為0.1-3，並補加清水稀釋1-2倍，攪拌混勻，製備完畢。
2.根據權利要求1所述的用廢棄物製備高效無毒淨水劑的方法，其特徵在於，包括以下步驟: 步驟一、取6mol/L氫氧化鈉溶液加入粉煤灰中，氫氧化鈉溶液與粉煤灰的液固質量比為3:1，攪拌I小時，溫度90°C，過濾，濾液即為矽浸取液； 步驟二、將步驟一中過濾後的濾渣用水衝洗晾乾，然後與硫酸燒渣按質量比0.1:1混合，取6mol/L的廢硫酸加入上述混合物中，液固質量比為3:1，再加入四氧化二氮，廢硫酸與四氧化二氮的質量比為50:1，攪拌I小時，溫度90°C，過濾，濾液即為金屬鹽浸取液；步驟三、按體積比1:1在金屬鹽浸取液中加入矽浸取液，充分攪拌，然後加入廢硫酸溶液至PH值為1.2，並補加清水稀釋I倍，攪拌混勻，製備完畢。
3.根據權利要求1所述的用廢棄物製備高效無毒淨水劑的方法，其特徵在於，包括以下步驟: 步驟一、取6mol/L氫氧化鈉溶液加入粉煤灰中，氫氧化鈉溶液與粉煤灰的液固質量比為4:1，攪拌I小時，溫度70°C，過濾，濾液即為矽浸取液；步驟二、將步驟一中過濾後的濾渣用水衝洗晾乾，然後與硫酸燒渣按質量比0.3:1混合，取6mol/L的廢硫酸加入上述混合物中，液固質量比為3:1，再加入四氧化二氮，廢硫酸與四氧化二氮的質量比為40:1，攪拌1.5小時，溫度70°C，過濾，濾液即為金屬鹽浸取液；步驟三、按體積比1:1.5在金屬鹽浸取液中加入矽浸取液，充分攪拌，然後加入廢硫酸溶液至PH值為2，並補加清水稀釋I倍，攪拌混勻，製備完畢。
4.根據權利要求1所述的用廢棄物製備高效無毒淨水劑的方法，其特徵在於，包括以下步驟: 步驟一、取6mol/L氫氧化鈉溶液加入粉煤灰中，氫氧化鈉溶液與粉煤灰的液固質量比為5:1，攪拌1.5小時，溫度80°C，過濾，濾液即為矽浸取液；步驟二、將步驟一中過濾後的濾渣用水衝洗晾乾，然後與硫酸燒渣按質量比0.2:1混合，取6mol/L的廢硫酸加入上述混合物中，液固質量比為5:1，再加入四氧化二氮，廢硫酸與四氧化二氮的質量比為45:1，攪拌1.5小時，溫度70°C，過濾，濾液即為金屬鹽浸取液；步驟三、按體積比1:2在金屬鹽浸取液中加入矽浸取液，充分攪拌，然後加入廢硫酸溶液至PH值為1.5，並補加清水稀釋I倍，攪拌混勻，製備完畢。
5.根據權利要求1所述的用廢棄物製備高效無毒淨水劑的方法，其特徵在於，包括以下步驟: 步驟一、取6mol/L氫氧化鈉溶液加入粉煤灰中，氫氧化鈉溶液與粉煤灰的液固質量比為3:1，攪拌I小時，溫度70°C，過濾，濾液即為矽浸取液；步驟二、將步驟一中過濾後的濾渣用水衝洗晾乾，然後與硫酸燒渣按質量比0.5:1混合，取6mol/L的廢硫酸加入上述混合物中，液固質量比為3:1，再加入四氧化二氮，廢硫酸與四氧化二氮的質量比為40:1，攪拌1.5小時，溫度70°C，過濾，濾液即為金屬鹽浸取液；步驟三、按體積比1:2在金屬鹽浸取液中加入矽浸取液，充分攪拌，然後加入廢硫酸溶液至PH值為2.5，並補加清水稀釋I倍，攪拌混勻，製備完畢。
【文檔編號】C02F1/52GK104261539SQ201410524348
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月8日 優先權日:2014年10月8日
【發明者】李冉, 潘傑, 楊江, 秦文龍 申請人:西安石油大學