專利名稱：聚硅酸鋁鐵絮凝劑及其在低溫低濁度水凈化中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚硅酸鋁鐵絮凝劑，本發(fā)明還涉及聚硅酸鋁鐵絮凝劑在低溫低濁度水凈化中的應(yīng)用及一種低溫低濁度水的凈化方法。
背景技術(shù)：
隨著飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的提高，低溫低濁度水的處理難度有所增加。低濁水因?yàn)闈岫鹊停w粒物不易混凝，難于沉降，特別當(dāng)水溫低于15°C時(shí)，受低溫影響，水中膠體的顆粒運(yùn)動(dòng)變慢，進(jìn)一步降低了他們之間相互碰撞的機(jī)率；同時(shí)水中膠體的溶劑化作用增強(qiáng)，顆粒周圍的水化膜加厚，妨礙顆粒凝聚，因此向低溫低濁度水中加入混凝劑后所形成的絮體較輕，不易下沉，難以通過沉淀從水中分離出去。 目前普遍采用的水凈化方法是化學(xué)絮凝法，即通過投加混凝劑來降低水的濁度，用的較多的是用鋁鹽或鐵鹽作混凝劑。常溫時(shí)鋁鹽鐵鹽或聚合鋁鹽鐵鹽能有效降低水的濁度，但在低溫條件下，鋁鹽作為混凝劑形成的絮體輕而疏松，絮體密度減少，沉降速度慢不易分離，尤其是當(dāng)水的濁度低于100NTU時(shí)，單純的鋁鹽不僅失去凈化水的功能，相反還會增加原水的濁度，因?yàn)楫?dāng)溫度低于15°C時(shí)根本就不能形成絮體。鐵鹽作為絮凝劑形成的絮體緊密容易沉降，但絮體細(xì)碎，且具有腐蝕性，三氯化鐵本身不穩(wěn)定，有時(shí)還會增加水的色度。用于飲用水凈化時(shí)還要考慮水中殘留的鋁離子鐵離子的影響。另外目前用得比較多的還有采用高聚合的硅酸做為絮凝劑，與少量的金屬鹽一起使用，可以有效降低低溫低濁度水的濁度，但采用的都是絮凝劑和助凝劑分別添加的方法，首先將水玻璃溶液預(yù)聚合生成聚硅酸，然后將聚硅酸和金屬鹽分別加入待處理的水中，對水進(jìn)行混凝來降低水的濁度，這種方法成本較高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種聚硅酸鋁鐵絮凝劑，本發(fā)明還提供聚硅酸鋁鐵絮凝劑在低溫低濁度水凈化中的應(yīng)用及一種低溫低濁度水凈化方法。采用本發(fā)明的聚硅酸鋁鐵絮凝劑對低溫低濁度水進(jìn)行凈化，可顯著提高凈化效果，降低凈化成本。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種聚硅酸鋁鐵絮凝劑，該聚硅酸鋁鐵絮凝劑是按下述步驟的方法制備而成的(I)將水玻璃用水稀釋成SiO2的質(zhì)量含量為2 3%的溶液，用酸調(diào)節(jié)溶液pH值為O. 5 2，靜置熟化1-2小時(shí)，得到聚合硅酸溶液；(2)將聚合硅酸溶液與鋁鹽和鐵鹽溶液混合，使混合溶液中Al和Fe的摩爾質(zhì)量之和與Si的摩爾質(zhì)量之比為2 5 :1，快速攪拌均勻，靜置熟化，所述鋁鹽和鐵鹽溶液中，Al和Fe的摩爾質(zhì)量之比為2 5 :1。作為一種優(yōu)選方案，所述聚硅酸鋁鐵絮凝劑是按下述步驟的方法制備而成的(I)將水玻璃用水稀釋成SiO2的質(zhì)量含量為2. 5%的溶液，用酸調(diào)節(jié)溶液pH值為1，靜置熟化I. 5小時(shí)，得到聚合硅酸溶液；
(2)將聚合硅酸溶液與鋁鹽和鐵鹽溶液混合，使混合溶液中Al和Fe的摩爾質(zhì)量之和與Si的摩爾質(zhì)量之比為4 :1，快速攪拌均勻，靜置熟化，所述鋁鹽和鐵鹽溶液中，Al和Fe的摩爾質(zhì)量之比為3:1。優(yōu)選的，所述酸為鹽酸或硫酸。優(yōu)選的，所述鋁鹽為硫酸鋁或氯化鋁或聚合氯化鋁。優(yōu)選的，所述鐵鹽為硫酸鐵或氯化鐵或聚合氯化鐵。本發(fā)明還提供了所述的聚硅酸鋁鐵絮凝劑在低溫低濁度水凈化中的應(yīng)用。本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種低溫低濁度水凈化方法，該方法包括向低溫低濁度水中加入聚硅酸鋁鐵絮凝劑，使聚硅酸鋁鐵絮凝劑的濃度為2(T500mg/L的步驟，所述聚硅酸鋁 鐵絮凝劑是按下述步驟的方法制備而成的(I)將水玻璃用水稀釋成SiO2的質(zhì)量含量為2 3%的溶液，用酸調(diào)節(jié)溶液pH值為O. 5 2，靜置熟化1-2小時(shí)，得到聚合硅酸溶液；(2)將聚合硅酸溶液與鋁鹽和鐵鹽溶液混合，使混合溶液中Al和Fe的摩爾質(zhì)量之和與Si的摩爾質(zhì)量之比為2 5 :1，快速攪拌均勻，靜置熟化，所述鋁鹽和鐵鹽溶液中，Al和Fe的摩爾質(zhì)量之比為2 5 :1。作為一種優(yōu)選方案，所述方法中聚硅酸鋁鐵絮凝劑是按下述步驟的方法制備而成的(I)將水玻璃用水稀釋成SiO2的質(zhì)量含量為2. 5%的溶液，用酸調(diào)節(jié)溶液pH值為1，靜置熟化I. 5小時(shí)，得到聚合硅酸溶液；(2)將聚合硅酸溶液與鋁鹽和鐵鹽溶液混合，使混合溶液中Al和Fe的摩爾質(zhì)量之和與Si的摩爾質(zhì)量之比為4 :1，快速攪拌均勻，靜置熟化，所述鋁鹽和鐵鹽溶液中，Al和Fe的摩爾質(zhì)量之比為3:1。優(yōu)選的，所述酸為鹽酸或硫酸。優(yōu)選的，所述鋁鹽為硫酸鋁或氯化鋁或聚合氯化鋁。優(yōu)選的，所述鐵鹽為硫酸鐵或氯化鐵或聚合氯化鐵。本發(fā)明的有益效果是I、本發(fā)明利用工業(yè)水玻璃為原料，通過控制水玻璃的PH值來控制硅酸的聚合，待聚硅酸熟化后與金屬鹽溶液按比例混合生成聚硅酸鋁鐵絮凝劑。本發(fā)明制得的聚硅酸鋁鐵絮凝劑具有高效穩(wěn)定的特點(diǎn)，能在常溫下穩(wěn)定半年而不發(fā)生膠凝，因此可以在水凈化前批量生產(chǎn)，使用時(shí)一次投加，從而減少了操作步驟，降低了凈化成本。2、本發(fā)明制備的聚硅酸鋁鐵絮凝劑在低溫低濁度水凈化應(yīng)用中具有絮體粗大、堅(jiān)實(shí)，沉降速度快等特點(diǎn)，因此凈化效果好，能廣泛適用于飲用水和各種工業(yè)污染廢水處理。
圖I是本發(fā)明聚硅酸鋁鐵絮凝劑的制備工藝流程圖。
具體實(shí)施方案實(shí)施例I一種聚硅酸鋁鐵絮凝劑，是按下述步驟的方法制備而成的
(I)將水玻璃用水稀釋成SiO2的質(zhì)量含量為2%的溶液，用稀硫酸調(diào)節(jié)溶液pH值為O. 5，靜置熟化I小時(shí)，得到聚合硅酸溶液；(2)將聚合硅酸溶液與氯化鋁和硫酸鐵溶液混合，使混合溶液中Al和Fe的摩爾質(zhì)量之和與Si的摩爾質(zhì)量之比為2 :1，快速攪拌均勻，靜置熟化，所述氯化鋁和硫酸鐵溶液中，Al和Fe的摩爾質(zhì)量之比為2:1。在對低溫低濁度水進(jìn)行凈化時(shí)，水的初始濁度NTU=14. 8，溫度T=10°C，聚硅酸鋁鐵絮凝劑的濃度為20mg/L，濁度去除率為90. 6 92%，剩余濁度小于1NTU。實(shí)施案例2一種聚硅酸鋁鐵絮凝劑，是按下述步驟的方法制備而成的 (I)將水玻璃用水稀釋成SiO2的質(zhì)量含量為3%的溶液，用稀鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH值為2,靜置熟化2小時(shí),得到聚合娃酸溶液；(2)將聚合硅酸溶液與硫酸鋁和硫酸鐵溶液混合，使混合溶液中Al和Fe的摩爾質(zhì)量之和與Si的摩爾質(zhì)量之比為5 :1，快速攪拌均勻，靜置熟化，所述硫酸鋁和硫酸鐵溶液中，Al和Fe的摩爾質(zhì)量之比為5 :1。在對低溫低濁度水進(jìn)行凈化時(shí)，水的初始濁度NTU=14. 8，溫度T=8°C，聚硅酸鋁鐵絮凝劑的濃度為500mg/L，濁度去除率為94. 12 96. 28%，剩余濁度小于1NTU。實(shí)施案例3—種聚硅酸鋁鐵絮凝劑，是按下述步驟的方法制備而成的(I)將水玻璃用水稀釋成SiO2的質(zhì)量含量為2. 5%的溶液，用稀硫酸調(diào)節(jié)溶液pH值為I，靜置熟化I. 5小時(shí)，得到聚合硅酸溶液；(2)將聚合硅酸溶液與硫酸鋁和氯化鐵溶液混合，使混合溶液中Al和Fe的摩爾質(zhì)量之和與Si的摩爾質(zhì)量之比為4 :1，快速攪拌均勻，靜置熟化，所述硫酸鋁和氯化鐵溶液中，Al和Fe的摩爾質(zhì)量之比為3 :1。在對低溫低濁度水進(jìn)行凈化時(shí)，水的初始濁度NTU=IO. 8，溫度T=10°C，聚硅酸鋁鐵絮凝劑的濃度為150mg/L，濁度去除率為93. 6^95. 4%，剩余濁度小于1NTU。
權(quán)利要求
1.一種聚硅酸鋁鐵絮凝劑，其特征在于所述聚硅酸鋁鐵絮凝劑是按下述步驟的方法制備而成的 (1)將水玻璃用水稀釋成SiO2的質(zhì)量含量為2 3%的溶液，用酸調(diào)節(jié)溶液pH值為O.5^2,靜置熟化1-2小時(shí)，得到聚合硅酸溶液； (2)將聚合硅酸溶液與鋁鹽和鐵鹽溶液混合，使混合溶液中Al和Fe的摩爾質(zhì)量之和與Si的摩爾質(zhì)量之比為2飛1，快速攪拌均勻，靜置熟化， 所述鋁鹽和鐵鹽溶液中，Al和Fe的摩爾質(zhì)量之比為2 5 :1。
2.如權(quán)利要求I所述的聚硅酸鋁鐵絮凝劑，其特征在于所述聚硅酸鋁鐵絮凝劑是按下述步驟的方法制備而成的 (1)將水玻璃用水稀釋成SiO2的質(zhì)量含量為2.5%的溶液，用酸調(diào)節(jié)溶液pH值為1，靜置熟化I. 5小時(shí)，得到聚合硅酸溶液； (2)將聚合硅酸溶液與鋁鹽和鐵鹽溶液混合，使混合溶液中Al和Fe的摩爾質(zhì)量之和與Si的摩爾質(zhì)量之比為4 :1，快速攪拌均勻，靜置熟化， 所述鋁鹽和鐵鹽溶液中，Al和Fe的摩爾質(zhì)量之比為3:1。
3.如權(quán)利要求I或2所述的聚硅酸鋁鐵絮凝劑，其特征在于所述酸為鹽酸或硫酸。
4.如權(quán)利要求I或2所述的聚硅酸鋁鐵絮凝劑，其特征在于所述鋁鹽為硫酸鋁或氯化鋁或聚合氯化鋁。
5.如權(quán)利要求I或2所述的聚硅酸鋁鐵絮凝劑，其特征在于所述鐵鹽為硫酸鐵或氯化鐵或聚合氯化鐵。
6.權(quán)利要求I或2所述的聚硅酸鋁鐵絮凝劑在低溫低濁度水凈化中的應(yīng)用。
7.—種低溫低濁度水凈化方法，其特征在于向低溫低濁度水中加入聚硅酸鋁鐵絮凝齊U，使聚硅酸鋁鐵絮凝劑的濃度為2(T500mg/L，所述聚硅酸鋁鐵絮凝劑是按下述步驟的方法制備而成的 (1)將水玻璃用水稀釋成SiO2的質(zhì)量含量為2 3%的溶液，用酸調(diào)節(jié)溶液pH值為O.5^2,靜置熟化1-2小時(shí)，得到聚合硅酸溶液； (2)將聚合硅酸溶液與鋁鹽和鐵鹽溶液混合，使混合溶液中Al和Fe的摩爾質(zhì)量之和與Si的摩爾質(zhì)量之比為2飛1，快速攪拌均勻，靜置熟化， 所述鋁鹽和鐵鹽溶液中，Al和Fe的摩爾質(zhì)量之比為2 5 :1。
8.如權(quán)利要求7所述的低溫低濁度水凈化方法，其特征在于所述聚硅酸鋁鐵絮凝劑是按下述步驟的方法制備而成的 (1)將水玻璃用水稀釋成SiO2的質(zhì)量含量為2.5%的溶液，用酸調(diào)節(jié)溶液pH值為1，靜置熟化I. 5小時(shí)，得到聚合硅酸溶液； (2)將聚合硅酸溶液與鋁鹽和鐵鹽溶液混合，使混合溶液中Al和Fe的摩爾質(zhì)量之和與Si的摩爾質(zhì)量之比為4 :1，快速攪拌均勻，靜置熟化， 所述鋁鹽和鐵鹽溶液中，Al和Fe的摩爾質(zhì)量之比為3:1。
9.如權(quán)利要求7或8所述的低溫低濁度水凈化方法，其特征在于所述酸為鹽酸或硫酸。
10.如權(quán)利要求7或8所述的低溫低濁度水凈化方法，其特征在于所述鋁鹽為硫酸鋁或氯化招或聚合氯化招，所述鐵鹽為硫酸鐵或氯化鐵或聚合氯化鐵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚硅酸鋁鐵絮凝劑，它是將聚合硅酸溶液與鋁鹽和鐵鹽溶液混合后反應(yīng)制成的。本發(fā)明還公開了該聚硅酸鋁鐵絮凝劑在低溫低濁度水凈化中的應(yīng)用及一種低溫低濁度水的凈化方法。本發(fā)明聚硅酸鋁鐵絮凝劑具有高效穩(wěn)定的特點(diǎn)，能在常溫下穩(wěn)定半年而不發(fā)生膠凝，采用本發(fā)明聚硅酸鋁鐵絮凝劑對低溫低濁度水進(jìn)行凈化處理時(shí)，通過一次添加，就能有效降低低溫低濁度水的濁度，從而降低低溫低濁度水的凈化成本，本發(fā)明還具有凈化效果好的特點(diǎn)，能廣泛適用于飲用水和各種工業(yè)污染廢水處理。
文檔編號C02F1/52GK102897882SQ20121039726
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者李忠銘, 劉君俠, 張麗 申請人:江漢大學(xué)