一種複合混凝劑及其製備方法與流程

2023-11-06 18:05:32

本發明涉及混凝劑製備技術領域，特別是涉及一種複合混凝劑及其製備方法。

背景技術：

水處理的方式包括物理處理和化學處理以及生物處理。人類對汙水進行處理已經有相當多年的歷史，物理方法包括利用各種孔徑大小不同的濾材，利用吸附或阻隔方式，將水中的雜質排除在外。吸附方式中較重要者為以活性炭吸附，阻隔方法則是將水通過濾材，讓體積較大的雜質無法通過，進而獲得較為乾淨的水。另外，物理方法也包括沉澱法，即比重較大的雜質沉澱於底部，進而通過汙泥移除方法去除。化學方法則是利用各種化學藥品將水中雜質轉化為沉澱物質，進而進行固液分離去除。

混凝劑就是在水處理過程中將水中的懸浮物、膠體微粒子相互聚集在一起的形成大的礬花，並沉降在底部。混凝劑在去除濁度、色度、懸浮物、膠體、cod等方面效果明顯。

現在市面上使用的混凝劑產品主要是聚合氯化鋁、聚合氯化鐵、聚合硫酸鋁、聚合硫酸鐵等。這些混凝劑都具有一定的混凝作用，但它們都是單一的金屬鹽混凝劑，存在相應的不足。如：(1)鋁鹽混凝劑處理汙水後其出水顏色清澈，不腐蝕設備，但鋁鹽混凝劑形成的礬花鬆散，沉降速度慢，另外在水中容易形成鋁含量超標，會產生一定的生物毒性；(2)鐵鹽混凝劑形成的礬花密實，沉降速度快，沒有毒性，但它會腐蝕設備，出水中色度較高，需要進行後續的脫色處理，增加了工序和成本。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種複合混凝劑及其製備方法，在總金屬離子含量不變的情況下，分別減少了鋁鹽和鐵鹽的用量，從而克服鋁鹽和鐵鹽的缺點，同時又發揮它們的優點。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種複合混凝劑，包括聚合硫酸鋁、聚合硫酸鐵和添加劑，添加劑與鋁和鐵之和的摩爾比為1：11-15，鋁和鐵的摩爾比為10：1-5。

優選的，所述添加劑為水玻璃或矽酸。

一種製備本發明所述的複合混凝劑的方法，包括：

s1.將聚合硫酸鋁溶液和聚合硫酸鐵溶液按照鋁和鐵的摩爾比為10：1-5的比例進行混合得到混合液；

s2.在ph值小於1.5、溫度為40-60℃的條件下，按照添加劑與鋁和鐵之和的摩爾比為1：11-15的比例向混合液加入添加劑，在加入添加劑的過程中以1000-1500轉/分鐘的速度攪拌混合液，在完成添加劑加入後保溫1-3小時；

s3.在保溫結束後，在室溫條件下陳化22-26小時，製得複合混凝劑。

優選的，所述添加劑為水玻璃或矽酸。

優選的，所述聚合硫酸鋁溶液的製備步驟包括：將鋁土礦用硫酸浸出硫酸鋁，並將硫酸鋁製備為硫酸鋁飽和溶液；在溫度為40-60℃、ph值小於5的條件下，攪拌硫酸鋁飽和溶液，並將硫酸鋁飽和溶液進行1-3小時的聚合反應，製得聚合硫酸鋁溶液。

優選的，所述硫酸鋁飽和溶液進行聚合反應的過程中通過加入硫酸溶液調節ph值。

優選的，所述聚合硫酸鐵溶液的製備步驟包括：將赤鐵礦用硫酸浸出硫酸鐵，並將硫酸鐵製備為硫酸鐵飽和溶液；在溫度為40-60℃、ph值小於2的條件下，攪拌硫酸鐵飽和溶液，並將硫酸鐵飽和溶液進行1-3小時的聚合反應，製得聚合硫酸鐵溶液。

優選的，所述硫酸鐵飽和溶液進行聚合反應的過程中通過加入硫酸溶液調節ph值。

優選的，所述添加劑在步驟s2的前三分之二的時間內均勻滴加完畢。

本發明的有益效果是：

(1)本發明的混凝劑中鐵含量大幅降低，從而不會腐蝕設備；

(2)本發明的混凝劑中鋁含量大幅降低，從而在使用後的出水中鋁含量大幅降低，符合國家排放標準；

(3)本發明的混凝劑使用後提高混凝效率10-20％，即可減少混凝劑用量10-20％，為用戶節約成本；

(4)本發明的混凝劑使用後的出水色度不會增加，出水較為清澈。

具體實施方式

下面進一步詳細描述本發明的技術方案，但本發明的保護範圍不局限於以下所述。

實施例一

本實施例中，複合混凝劑包括聚合硫酸鋁、聚合硫酸鐵和添加劑，添加劑與鋁和鐵之和的摩爾比為1：11，鋁和鐵的摩爾比為10：1，所述添加劑為水玻璃或矽酸。

複合混凝劑通過以下方法製備，具體包括以下步驟：

將鋁土礦用硫酸浸出硫酸鋁，並將硫酸鋁製備為硫酸鋁飽和溶液；在溫度為40℃、ph值為4.9的條件下，攪拌硫酸鋁飽和溶液，並將硫酸鋁飽和溶液進行1小時的聚合反應，製得聚合硫酸鋁溶液。

將赤鐵礦用硫酸浸出硫酸鐵，並將硫酸鐵製備為硫酸鐵飽和溶液；在溫度為40℃、ph值為1.9的條件下，攪拌硫酸鐵飽和溶液，並將硫酸鐵飽和溶液進行1小時的聚合反應，製得聚合硫酸鐵溶液。

將聚合硫酸鋁溶液和聚合硫酸鐵溶液按照鋁和鐵的摩爾比為10：1的比例進行混合得到混合液；在ph值為1.4、溫度為40℃的條件下，按照添加劑與鋁和鐵之和的摩爾比為1：11的比例向混合液加入添加劑，在加入添加劑的過程中以1000轉/分鐘的速度攪拌混合液，在完成添加劑加入後保溫1小時；在保溫結束後，在室溫條件下陳化22小時，製得複合混凝劑。

所述添加劑為水玻璃或矽酸。

所述硫酸鋁飽和溶液進行聚合反應的過程中通過加入硫酸溶液調節ph值；所述硫酸鐵飽和溶液進行聚合反應的過程中通過加入硫酸溶液調節ph值。

利用市面上常用的pac和本混凝劑進行混凝試驗對比，試驗汙水採自成都市某化工廠，採集點在物化池，其結果表1所示。

表1pac與本混凝劑進行混凝試驗的試驗結果

表1中，濁度單位為ntu，色度單位為倍，總磷單位為mg/l，cod單位為mg/l。

實施例二

本實施例中，複合混凝劑包括聚合硫酸鋁、聚合硫酸鐵和添加劑，添加劑與鋁和鐵之和的摩爾比為1：12，鋁和鐵的摩爾比為10：2，所述添加劑為水玻璃或矽酸。

複合混凝劑通過以下方法製備，具體包括以下步驟：

將鋁土礦用硫酸浸出硫酸鋁，並將硫酸鋁製備為硫酸鋁飽和溶液；在溫度為45℃、ph值為3.9的條件下，攪拌硫酸鋁飽和溶液，並將硫酸鋁飽和溶液進行1.5小時的聚合反應，製得聚合硫酸鋁溶液。

將赤鐵礦用硫酸浸出硫酸鐵，並將硫酸鐵製備為硫酸鐵飽和溶液；在溫度為45℃、ph值為1.6的條件下，攪拌硫酸鐵飽和溶液，並將硫酸鐵飽和溶液進行1.5小時的聚合反應，製得聚合硫酸鐵溶液。

將聚合硫酸鋁溶液和聚合硫酸鐵溶液按照鋁和鐵的摩爾比為10：2的比例進行混合得到混合液；在ph值為1.2、溫度為45℃的條件下，按照添加劑與鋁和鐵之和的摩爾比為1：12的比例向混合液加入添加劑，在加入添加劑的過程中以1100轉/分鐘的速度攪拌混合液，在完成添加劑加入後保溫1.5小時；在保溫結束後，在室溫條件下陳化23小時，製得複合混凝劑。

所述添加劑為水玻璃或矽酸。

所述硫酸鋁飽和溶液進行聚合反應的過程中通過加入硫酸溶液調節ph值；所述硫酸鐵飽和溶液進行聚合反應的過程中通過加入硫酸溶液調節ph值。

利用市面上常用的pac和本混凝劑進行混凝試驗對比，試驗汙水採自資陽市某家具廠，採集點在物化反應池，其結果如表2所示。

表2pac與本混凝劑進行混凝試驗的試驗結果

表2中，濁度單位為ntu，色度單位為倍，總磷單位為mg/l，cod單位為mg/l。

實施例三

本實施例中，複合混凝劑包括聚合硫酸鋁、聚合硫酸鐵和添加劑，添加劑與鋁和鐵之和的摩爾比為1：13，鋁和鐵的摩爾比為10：3，所述添加劑為水玻璃或矽酸。

複合混凝劑通過以下方法製備，具體包括以下步驟：

將鋁土礦用硫酸浸出硫酸鋁，並將硫酸鋁製備為硫酸鋁飽和溶液；在溫度為50℃、ph值為2.9的條件下，攪拌硫酸鋁飽和溶液，並將硫酸鋁飽和溶液進行2小時的聚合反應，製得聚合硫酸鋁溶液。

將赤鐵礦用硫酸浸出硫酸鐵，並將硫酸鐵製備為硫酸鐵飽和溶液；在溫度為50℃、ph值為1.3的條件下，攪拌硫酸鐵飽和溶液，並將硫酸鐵飽和溶液進行2小時的聚合反應，製得聚合硫酸鐵溶液。

將聚合硫酸鋁溶液和聚合硫酸鐵溶液按照鋁和鐵的摩爾比為10：3的比例進行混合得到混合液；在ph值為1、溫度為50℃的條件下，按照添加劑與鋁和鐵之和的摩爾比為1：13的比例向混合液加入添加劑，在加入添加劑的過程中以1300轉/分鐘的速度攪拌混合液，在完成添加劑加入後保溫2小時；在保溫結束後，在室溫條件下陳化24小時，製得複合混凝劑。

所述添加劑為水玻璃或矽酸。

所述硫酸鋁飽和溶液進行聚合反應的過程中通過加入硫酸溶液調節ph值；所述硫酸鐵飽和溶液進行聚合反應的過程中通過加入硫酸溶液調節ph值。

利用市面上常用的pac和本混凝劑進行混凝試驗對比，試驗汙水採自瀘州市某冶煉廠，採集點在混合池，其結果如表3所示。

表3pac與本混凝劑進行混凝試驗的試驗結果

表3中，濁度單位為ntu，色度單位為倍，總磷單位為mg/l，cod單位為mg/l。

實施例四

本實施例中，複合混凝劑包括聚合硫酸鋁、聚合硫酸鐵和添加劑，添加劑與鋁和鐵之和的摩爾比為1：14，鋁和鐵的摩爾比為10：4，所述添加劑為水玻璃或矽酸。

複合混凝劑通過以下方法製備，具體包括以下步驟：

將鋁土礦用硫酸浸出硫酸鋁，並將硫酸鋁製備為硫酸鋁飽和溶液；在溫度為55℃、ph值為1.9的條件下，攪拌硫酸鋁飽和溶液，並將硫酸鋁飽和溶液進行2.5小時的聚合反應，製得聚合硫酸鋁溶液。

將赤鐵礦用硫酸浸出硫酸鐵，並將硫酸鐵製備為硫酸鐵飽和溶液；在溫度為55℃、ph值為1的條件下，攪拌硫酸鐵飽和溶液，並將硫酸鐵飽和溶液進行2.5小時的聚合反應，製得聚合硫酸鐵溶液。

將聚合硫酸鋁溶液和聚合硫酸鐵溶液按照鋁和鐵的摩爾比為10：4的比例進行混合得到混合液；在ph值為0.8、溫度為55℃的條件下，按照添加劑與鋁和鐵之和的摩爾比為1：14的比例向混合液加入添加劑，在加入添加劑的過程中以1400轉/分鐘的速度攪拌混合液，在完成添加劑加入後保溫2.5小時；在保溫結束後，在室溫條件下陳化25小時，製得複合混凝劑。

所述添加劑為水玻璃或矽酸。

所述硫酸鋁飽和溶液進行聚合反應的過程中通過加入硫酸溶液調節ph值；所述硫酸鐵飽和溶液進行聚合反應的過程中通過加入硫酸溶液調節ph值。

利用市面上常用的pac和本混凝劑進行混凝試驗對比，試驗汙水採自南充市某泡菜廠，採集點在物化池，其結果如表4所示。

表4pac與本混凝劑進行混凝試驗的試驗結果

表4中，濁度單位為ntu，色度單位為倍，總磷單位為mg/l，cod單位為mg/l。

實施例五

本實施例中，複合混凝劑包括聚合硫酸鋁、聚合硫酸鐵和添加劑，添加劑與鋁和鐵之和的摩爾比為1：15，鋁和鐵的摩爾比為10：5，所述添加劑為水玻璃或矽酸。

複合混凝劑通過以下方法製備，具體包括以下步驟：

將鋁土礦用硫酸浸出硫酸鋁，並將硫酸鋁製備為硫酸鋁飽和溶液；在溫度為60℃、ph值為0.9的條件下，攪拌硫酸鋁飽和溶液，並將硫酸鋁飽和溶液進行3小時的聚合反應，製得聚合硫酸鋁溶液。

將赤鐵礦用硫酸浸出硫酸鐵，並將硫酸鐵製備為硫酸鐵飽和溶液；在溫度為60℃、ph值為0.7的條件下，攪拌硫酸鐵飽和溶液，並將硫酸鐵飽和溶液進行3小時的聚合反應，製得聚合硫酸鐵溶液。

將聚合硫酸鋁溶液和聚合硫酸鐵溶液按照鋁和鐵的摩爾比為10：5的比例進行混合得到混合液；在ph值為0.6、溫度為60℃的條件下，按照添加劑與鋁和鐵之和的摩爾比為1：15的比例向混合液加入添加劑，在加入添加劑的過程中以1500轉/分鐘的速度攪拌混合液，在完成添加劑加入後保溫3小時；在保溫結束後，在室溫條件下陳化26小時，製得複合混凝劑。

所述添加劑為水玻璃或矽酸。

所述硫酸鋁飽和溶液進行聚合反應的過程中通過加入硫酸溶液調節ph值；所述硫酸鐵飽和溶液進行聚合反應的過程中通過加入硫酸溶液調節ph值。

利用市面上常用的pac和本混凝劑進行混凝試驗對，試驗汙水採自雅安市某洗煤工廠，採集點在物化池，其結果如表5所示。

表5pac與本混凝劑進行混凝試驗的試驗結果

表5中，濁度單位為ntu，色度單位為倍，總磷單位為mg/l，cod單位為mg/l。

儘管本發明已進行了一定程度的描述，明顯地，在不脫離本發明的精神和範圍的條件下，可進行各個條件的適當變化。可以理解，本發明不限於所述實施方案，而歸於權利要求的範圍，其包括所述每個因素的等同替換。