專利名稱：一種利用電石渣制備聚合硅酸鈣鋁混凝劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一水、廢水、污水處理劑的制備方法，是一種利用電石渣制備聚硅酸鈣鋁 混凝劑的方法。
背景技術(shù)：
聚硅酸鹽類混凝劑是一種無機高分子混凝劑。目前，國內(nèi)外研制聚硅酸鹽混凝劑 的方法主要分為三種一是含金屬離子的聚硅酸絮凝劑，二是復(fù)合工藝聚硅酸復(fù)合混凝劑， 三是共聚工藝聚硅酸絮 凝劑。聚硅酸和金屬鹽直接混合生成聚硅酸金屬復(fù)合混凝劑屬于含 金屬離子的聚硅酸絮凝劑；將聚硅酸和聚合金屬鹽類混合制成PASM絮凝劑即復(fù)合工藝聚 硅酸；與金屬鹽類先混合后在加入OH使其聚合制成的絮凝劑即共聚工藝。另外，以礦石、廢 礦渣、粉煤灰等做原料進行研制新型混凝劑已經(jīng)有所涉及?！栋踩c環(huán)境學(xué)報》2002年1期2卷，李亞峰等人試驗研究的電石渣和CaCl2對沈 陽鐵法礦務(wù)局煤泥水的混凝處理效果并采用電石渣-PAM混凝沉淀法處理后煤泥水，各項 指標均能達到國家排放標準的報道。中國發(fā)明專利公開(公告)號CN1778702公開了趙青 海等人發(fā)明的，名稱為“一種污水處理劑及其制備方法和應(yīng)用”，這種污水處理劑由混凝劑 和助凝劑兩部分組成，復(fù)配使用，助凝劑由下列重量份的原料制成電石渣8 20，配制用 水600 1000。使用本發(fā)明處理劑處理城鎮(zhèn)污水或工業(yè)污水，可達到水質(zhì)凈化的目的。傳統(tǒng)的低分子、高分子聚硅酸復(fù)合型混凝劑在分子形態(tài)、聚合度及相應(yīng)的絮 凝_凝聚效果等方面多存在不足之處，因此，有必要開發(fā)新型高效的復(fù)合混凝劑彌補其不 足。將聚硅酸與無機金屬鹽混凝劑復(fù)配，制備性能穩(wěn)定的新型無機高分子聚硅酸鹽混凝 齊U。本發(fā)明發(fā)揮聚硅酸的優(yōu)勢，彌補金屬鹽自身的缺點，產(chǎn)生協(xié)同作用。以電石渣為原料與 高聚硅酸鹽制備混凝劑應(yīng)用于水處理領(lǐng)域尚未見報道。本
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，對現(xiàn)有技術(shù)進行實質(zhì)性改進，提供一種制備方法科學(xué)、合理，能 耗低，成本低的利用電石渣制備聚硅酸鈣鋁混凝劑的方法，用上述方法制備的聚硅酸鈣鋁 混凝劑的穩(wěn)定性好，處理水效果佳。本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種利用電石渣制備聚合硅酸鈣鋁混凝劑的方法，其特征是，它包含下述步驟(1)將電石渣進行干燥處理，電石渣干燥溫度100°C 200°C、干燥時間2 6h。干 燥后的電石渣呈粉末狀；(2)電石渣干燥處理后進行提純處理，取步驟(1)得到的電石渣與氨化銨的質(zhì)量 比為1 6、配制水為200 1200ml、控制溫度20°C 60°C、調(diào)節(jié)pH = 7 9，控制攪拌速 度100 300r/min，攪拌時間20 30min，靜置20 30min得到電石渣提取液；(3)配制硅酸鈉溶液，所述的硅酸鈉溶液百分比濃度為4% 8%，以SiO2質(zhì)量分 數(shù)計，用10% 30%的濃硫酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié)4% 8%的硅酸鈉溶液的PH為1 3，得到 聚硅酸溶液；
(4)將步驟(3)得到的聚硅酸溶液進行縮聚反應(yīng)，反應(yīng)時間為0.5 1.5h，得到高 聚硅酸溶液，此溶液呈白色乳狀乳狀液態(tài)；(5)硫酸鋁溶液濃度為0. 03 0. lmol/L, Al與Si的摩爾比為0. 3 0. 8，Ca與 Si的摩爾比為0.2 0.8;(6)在室溫、攪拌速度50 150r/min、攪拌時間1 5min條件下，在高聚硅酸溶 液中加入將步驟(5)得到的硫酸鋁溶液IOOmL ；(7)室溫、攪拌速度50 150r/min、攪拌時間1 5min條件下，在步驟(6)得到 的高聚硅酸和硫酸鋁混合溶液中加入步驟(2)得到的電石渣提取液IOOmL,沉化時間為4 10h，制備成為質(zhì)量分數(shù)為14. 15. 6%的聚合硅酸鈣鋁混凝劑產(chǎn)品，聚合硅酸鈣鋁混 凝劑形態(tài)為白色乳狀液體。本發(fā)明的制備具有工藝步驟簡單，制造成本低的特點。反應(yīng)在常溫下進行，易于控 制，穩(wěn)定性好。產(chǎn)品用作絮凝劑時絮凝迅速，絮體大而堅實，沉降快，應(yīng)用范圍廣，適用的PH 范圍寬。本發(fā)明的制備方法易于實現(xiàn)，可以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)聚硅酸鈣鋁，產(chǎn)品在水處理行業(yè) 有廣闊的應(yīng)用前景，經(jīng)濟效益可觀。
具體實施例方式實施例1 取電石渣進行干燥處理，電石渣干燥爐溫度100°C、干燥時間2h，得到質(zhì) 量分數(shù)為40. 5%粉末狀電石渣；提純時用氯化銨，電石渣與氨化銨的質(zhì)量比為1，取電石渣 3. 6g，氯化銨3. 6g，于200mL配制水中進行混合，控制其溫度20°C、pH = 7、攪拌速度IOOr/ min、攪拌時間20min、靜置20min，得到含鈣離子0. 02mol/L的電石渣提取液；取10ml、4% 的硅酸鈉溶液引入到5ml、10%硫酸溶液中；利用10%的氫氧化鈉和硫酸調(diào)節(jié)硅酸鈉溶液 的PH為1，得到聚硅酸溶液；控制縮聚反應(yīng)時間為0. 5h，得到白色乳狀高聚硅酸溶液；在 縮聚反應(yīng)后的高聚硅酸溶液中引入0. 03mol/L, IOOmL的硫酸鋁溶液含鈣離子0. 02mol/L, IOOmL的電石渣提取液；室溫、攪拌速度50r/min、攪拌時間Imin條件下，發(fā)生縮聚反應(yīng)；沉 化時間為4h，得到14. 的聚合硅酸鈣鋁混凝劑，聚合硅酸鈣鋁混凝劑形態(tài)為白色乳狀液 體。實施例2 取電石渣進行干燥處理，電石渣干燥爐溫度150°C、干燥時間4 h，得到 質(zhì)量分數(shù)為43. 6%粉末狀電石渣；電石渣進行干燥處理后要進行提純處理，提純時用氯化 銨；電石渣與氨化銨的質(zhì)量比為3，取電石渣10. 8g，氯化銨3. 6g，于700mL配制水中進行混 合，控制其溫度40°C、pH = 8、攪拌速度200r/min、攪拌時間25min、靜置25min得到含鈣離 子0. 05mol/L的電石渣提取液；取20ml、6%的硅酸鈉溶液，控制攪拌速度lOOr/min條件下 引入到7ml、20%硫酸溶液中；利用20%的氫氧化鈉和硫酸調(diào)節(jié)硅酸鈉溶液的pH為2 ；控制 縮聚反應(yīng)時間為l.Oh，得到白色乳狀高聚硅酸溶液；在縮聚反應(yīng)后的高聚硅酸溶液中依次 引入0. 06mol/L, IOOmL的硫酸鋁溶液含鈣離子0. 05mol/L, IOOmL的電石渣提取液，室溫、攪 拌速度lOOr/min、攪拌時間3min條件下，發(fā)生縮聚反應(yīng)；沉化時間為8h，得到14. 6%的聚 合硅酸鈣鋁混凝劑，聚合硅酸鈣鋁混凝劑形態(tài)為白色乳狀液體。實施例3 取電石渣進行干燥處理，電石渣干燥爐溫度200°C、干燥時間6h，得到 質(zhì)量分數(shù)為44. 3%粉末狀電石渣；電石渣進行干燥處理后要進行提純處理，提純時用氯化 銨；電石渣與氨化銨的質(zhì)量比為6，取電石渣21. 6g，氯化銨3. 6g，于1200mL配制水中進行混合，控制其溫度60°C、pH = 9、攪拌速度300r/min、攪拌時間30min、靜置30min得到含鈣 離子0. 08mol/L的電石渣提取液；取30ml、8%的硅酸鈉溶液，控制攪拌速度150r/min條件 下引入到10ml、30%硫酸溶液中；利用30%的氫氧化鈉和硫酸調(diào)節(jié)硅酸鈉溶液的pH為3 ； 控制縮聚反應(yīng)時間為1. 5h，得到白色乳狀高聚硅酸溶液；在縮聚反應(yīng)后的高聚硅酸溶液中 依次引入0. lmol/L, IOOmL的硫酸鋁溶液和含鈣離子0. 08mol/L, IOOmL的提取液，室溫、攪 拌速度150r/min、攪拌時間5min條件下，發(fā)生縮聚反應(yīng)；沉化時間為10h。得到15. 6%的 聚合硅酸鈣鋁混凝劑，聚合硅酸鈣鋁混凝劑形態(tài)為白色乳狀液體。氯化銨、硫酸鋁采用分析純，氫氧化鈉，硫酸等原料易得，均為市售產(chǎn)品。本發(fā)明的利用電石渣制備聚合硅酸鈣鋁混凝劑的方法所涉及的干燥箱、攪拌器等 均為市售產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1. 一種利用電石渣制備聚合硅酸鈣鋁混凝劑的方法，其特征是，它包含下述步驟(1)將電石渣進行干燥處理，電石渣干燥溫度100°C 200°C、干燥時間2 乩。干燥 后的電石渣呈粉末狀；(2)電石渣干燥處理后進行提純處理，取步驟(1)得到的電石渣與氨化銨的質(zhì)量比為 1 6、配制水為200 1200ml、控制溫度20°C 60°C、調(diào)節(jié)pH = 7 9，控制攪拌速度 100 300r/min，攪拌時間20 30min，靜置20 30min得到電石渣提取液；(3)配制硅酸鈉溶液，所述的硅酸鈉溶液百分比濃度為4% 8%，以SiO2質(zhì)量分數(shù)計， 用10% 30%的濃硫酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié)4% 8%的硅酸鈉溶液的pH為1 3，得到聚硅 酸溶液；(4)將步驟(3)得到的聚硅酸溶液進行縮聚反應(yīng)，反應(yīng)時間為0.5 1. ，得到高聚硅 酸溶液，此溶液呈白色乳狀乳狀液態(tài)；(5)硫酸鋁溶液濃度為0.03 0. lmol/L，Al與Si的摩爾比為0. 3 0. 8，Ca與Si的 摩爾比為0. 2 0. 8 ；(6)在室溫、攪拌速度50 150r/min、攪拌時間1 5min條件下，在高聚硅酸溶液中 加入將步驟(5)得到的硫酸鋁溶液IOOmL ；(7)室溫、攪拌速度50 150r/min、攪拌時間1 5min條件下，在步驟(6)得到的高聚 硅酸和硫酸鋁混合溶液中加入步驟(2)得到的電石渣提取液IOOmL,沉化時間為4 10h， 制備成為質(zhì)量分數(shù)為14. 15. 6%的聚合硅酸鈣鋁混凝劑產(chǎn)品，聚合硅酸鈣鋁混凝劑 形態(tài)為白色乳狀液體。
全文摘要
本發(fā)明是一水、廢水、污水處理劑的制備方法，是一種利用電石渣制備聚硅酸鈣鋁混凝劑的方法，其特點是，將電石渣進行干燥處理；干燥的電石渣用氨化銨進行提純處理得到電石渣提取液；配制聚硅酸鈉溶液，用濃硫酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié)硅酸鈉溶液的pH值得到聚硅酸溶液；將聚硅酸溶液進行縮聚反應(yīng)得到高聚硅酸溶液；將高聚硅酸溶液、硫酸鋁溶液和電石渣提取液進行沉化制備成聚合硅酸鈣鋁混凝劑產(chǎn)品。具有制備方法科學(xué)、合理，能耗低，成本低等優(yōu)點，用上述方法制備的聚硅酸鈣鋁混凝劑的穩(wěn)定性好，處理水效果佳。
文檔編號C02F1/52GK102092828SQ20101058362
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
發(fā)明者張婷, 張瑛潔, 潘好偉, 谷洪君, 郗麗娟 申請人:東北電力大學(xué)