聚合矽酸氯化鋁及其製備工藝的製作方法
2023-05-16 19:15:36
專利名稱：聚合矽酸氯化鋁及其製備工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種聚合矽酸氯化鋁及其製備工藝，可作為混凝劑，用於水處理工藝中的混凝沉降過程。
聚合矽酸氯化鋁用於給水與城市汙水的一級強化絮凝，廢水處理的混凝沉降。
背景技術：
在水處理中，混凝沉降是去除水中膠體懸浮雜質、有機物雜質的重要單元操作步驟。混凝沉降的效果決定最終水處理效果和水處理的成本。在水處理工藝確定的情況下，混凝劑的混凝效果決定了最終水處理的出水水質。目前，無機高分子混凝劑如聚合氯化鋁、聚合氯化鋁鐵已得到廣泛的應用，相對於傳統的無機混凝劑如硫酸鋁已有明顯的提高，基於絮凝駕橋卷掃沉澱理論，在無機高分子混凝劑中添加有機高分子助凝劑也得到廣泛應用，由於活化矽酸和聚合氯化鋁的分開投加、配合使用能得到良好的混凝效果，矽、鋁複合型混凝劑的研究開發和應用備受關注。
目前，矽、鋁複合型混凝劑是將活化好的聚合矽酸或直接將水玻璃(矽酸鈉)加入到聚合氯化鋁中來製備。該類製備方法製備的矽、鋁複合型混凝劑雖然混凝效果有所提高，但一般效果不是特別明顯，而且工藝複雜，產品穩定性差，存放時間短。
發明內容
本發明的目的是發明一種工藝簡單，混凝除濁效果好、存放時間長的聚合矽酸氯化鋁及其製備工藝。
為實現以上目的，本發明的技術方案是提供一種聚合矽酸氯化鋁，其特徵在於，其有效成分為Al2O34-10％(m/v)；SiO20.1-0.6％(m/v)；鹽基度為70-90％；密度1.10-1.25克/毫升；PH值3-4。
一種聚合矽酸氯化鋁的製備工藝，其特徵在於，該工藝包括
首先將鹽酸加熱到40-70℃，加入鋁酸鈣粉，攪拌反應0.5-1.5小時，鋁酸鈣粉的矽和鋁在鹽酸中溶出，得到活性高的含聚合矽酸SiO20.2％-1.0％(m/v)的氯化鋁AlCl3液體；然後在上述含SiO20.2％-0.8％(m/v)的AlCl3液體中，添加能和鹽酸中和反應的物質在80-110℃的條件下反應1-4小時，最終製備得到聚合矽酸氯化鋁。
所述的能和鹽酸中和反應的物質為鋁酸鈣粉、氫氧化鋁、鋁酸鈉；所述鹽酸的濃度為10-20％(m/m)；所述的鋁酸鈣粉含Al2O3為(45-55％)50％(m/v)，含總鈣為(27-37％)30％(m/v)，含SiO2為(5.5％-8％)6.8％(m/v)。
本發明通過簡單的設備、高效率的製備工藝來生產，單個分子具備高分子量、高電荷的聚合矽酸氯化鋁。本發明的主要工藝技術特點是利用生產聚合氯化鋁的一種原材料——鋁酸鈣粉——中的矽Si在鹽酸中緩慢、自然溶出，使Si能和Al3+形成穩定的化學結構，從而提高混凝效果，並在適當的三氧化二鋁的濃度及反應溫度下，製備穩定的聚合矽酸氯化鋁。
本發明的優點是比聚合氯化鋁及其一些複合產品具備更為優良的混凝效果，能使水中的膠體快速脫穩，提高去除水中雜質的能力。特別是在低溫、低濁的給水處理和城市汙水及其他廢水的去除色度、COD、BOD方面更具明顯優勢。並且具有簡潔的生產工藝和低廉的生產成本。
具體實施例方式
以下結合附圖
和實施例對本發明作進一步說明。
實施例1稱100克濃度10％的鹽酸，加熱到50℃，加入7.5克鋁酸鈣粉，該鋁酸鈣粉含Al2O3％為55％(m/v)，含總鈣為33％(m/v)，含SiO2為7.0％(m/v)，攪拌反應1小時，得到含Al2O3為3.5％(m/v)；含SiO2為0.48％(m/v)的AlCl3液體，在上述液體中加鋁酸鈣粉9克，保持在80-110℃反應3小時，得到含Al2O3為7％(m/v)；含SiO2為0.45％(m/v)，鹽基度為80％、密度1.20克/毫克、PH值3.5的產品。
實施例2
稱100克濃度15％的鹽酸，加熱到50℃，加入11克鋁酸鈣粉，該鋁酸鈣粉含Al2O3％為50％(m/v)，含總鈣為30％(m/v)，含SiO2為6.8％(m/v)，攪拌反應1小時，得到含Al2O3為4.5％(m/v)；含SiO2為0.8％(m/v)的AlCl3液體，在上述液體中加水50克，加鋁酸鈣粉13克，保持在80-110℃反應3小時，得到含Al2O3為6.5％(m/v)；含SiO2為0.5％(m/v)，鹽基度為80％、密度1.20克/毫克、PH值3.5的產品。
以下是實施例1-4聚合矽酸氯化鋁的合成配方及產品成分表，實施例3-4其製備過程與實施例2相同。
表一聚合矽酸氯化鋁的合成配方及產品成份
應用實例一將以上實施例1、實施例3產品用於錢江水混凝除濁處理，同時和聚合氯化鋁做對比。原水濁度40NTU，水溫25℃，PH值7.2，處理結果見表二表二聚合矽酸氯化鋁的混凝除濁效果
從以上結果可見，聚合矽酸氯化鋁的混凝除濁效果明顯改良，且該工藝生產的產品的混凝效果不隨產品中的矽含量和鋁含量的變化而有所改變。在達到同樣的水處理效果的基礎上，使用聚合矽酸氯化鋁比聚合鋁可以節省投加量30-40％(以Al2O3計)應用實例二將以上實施例2產品用於城市綜合汙水的一級強化絮凝中的去除COD、總磷處理，同時和聚合氯化鋁做對比。原水COD250，總磷4.3、水溫20度，處理結果見表三表三聚合矽酸氯化鋁的混凝除COD、總磷效果 從以上結果可見，聚合矽酸氯化鋁在城市汙水一級強化絮凝處理中，去除汙水的COD、總磷方面同樣具有明顯的優勢。在達到同樣的水處理效果的基礎上，使用聚合矽酸氯化鋁比聚合鋁可以節省投加量30％(以Al2O3計)。
本發明所製備的聚合矽酸氯化鋁在化學穩定性方面也有很好的表現，儲存1年時間內不會發生變化，以本發明的實施例2產品為例，產品儲存一年以後與新生產的同樣產品對比，在處理錢江水的混凝去濁效果見表四表四 從以上結果可見，聚合矽酸氯化鋁在經過1年的儲存後的混凝效果基本不發生變化。
權利要求
1.一種聚合矽酸氯化鋁，其特徵在於，其有效成分為Al2O34-10％(m/v)；SiO20.1-0.6％(m/v)；鹽基度為70-90％；密度1.10-1.28克/毫升；PH值3-4。
2.一種聚合矽酸氯化鋁的製備工藝，其特徵在於，該工藝包括首先將鹽酸加熱到40-70℃，加入鋁酸鈣粉，攪拌反應0.5-1.5小時，鋁酸鈣粉的矽和鋁在鹽酸中溶出，得到活性高的含聚合矽酸SiO20.2％-1.0％(m/v)的氯化鋁AlCl3液體；然後在上述含SiO20.2％-1.0％(m/v)的AlCl3液體中，添加能和鹽酸中和反應的物質在80-110℃的條件下反應1-4小時，最終製備得到聚合矽酸氯化鋁。
3.根據權利要求2所述的一種聚合矽酸氯化鋁的製備工藝，其特徵在於，所述的在上述含0.2％-1.0SiO2％(m/v)的AlCl3液體中，添加能和鹽酸中和反應的物質和水，在80-110℃的條件下反應1-4小時，最終製備得到聚合矽酸氯化鋁。
4.根據權利要求2或3所述的一種聚合矽酸氯化鋁的製備工藝，其特徵在於，所述的能和鹽酸中和反應的物質為鋁酸鈣粉、氫氧化鋁、鋁酸鈉。
5.根據權利要求2所述的一種聚合矽酸氯化鋁的製備工藝，其特徵在於，所述鹽酸的濃度為10-20％(m/m)。
6.根據權利要求2或3所述的一種聚合矽酸氯化鋁的製備工藝，其特徵在於，所述的鋁酸鈣粉含Al2O3為45-55％(m/v)，含總鈣為27-37％(m/v)，含SiO2為5.5-8.0％(m/v)。
全文摘要
本發明涉及一種聚合矽酸氯化鋁，其特徵在於，其有效成分為Al
文檔編號C02F1/52GK1915851SQ200510028760
公開日2007年2月21日 申請日期2005年8月15日 優先權日2005年8月15日
發明者何海鴻 申請人:上海天和環保科技有限公司