专利名称：：聚合硫酸铁复合混凝剂及其应用的制作方法
技术领域：
：本发明涉及水处理用混凝剂，具体属于一种聚合硫酸铁复合混凝剂及其应用。
背景技术：
：水资源短缺和水质污染构成人类生存和社会发展的瓶颈，提高水处理能力和效率成为重要的解决水资源短缺，净化水质的重要途径。藻类普遍存在于天然水体中，是水体富营养化过程的重要参与者，对水质、水处理过程和效果影响深远。近年来藻类污染己成为一个全球性的问题。藻类引发臭味、某些藻类在一定的环境下会产生毒素，会引起消化道疾病，动物学实验发现藻类毒素可能有致畸、致突变的作用，藻类导致混凝剂的投加量增加，矶花轻浮，堵塞滤料等干扰水处理过程。目前国内饮用水除藻仍以预氧化和混凝、沉淀/气浮为主要手段。聚合氯化铝(PAC1)是继明矾、硫酸铝之后混凝性能较好、使用范围较广的一种高分子混凝剂，在国内外混凝剂市场上均有较高的占有率。但铝盐混凝剂形成的絮凝体沉降速度慢、除藻效率低、在低温低浊水混凝处理中易造成"跑矾花"现象；同时在处理含油废水和某些高悬浮物高浓度有机废水时，不能达到理想的处理效果；铝盐混凝剂的使用还会给环境带来溶解铝含量增高等问题。使用聚合硫酸铁(PFS)进行混凝处理，不仅避免了溶解性铝危害，而且具有混凝能力强、矾花大、沉降快、pH适用范围广的特点。但因生产工艺较复杂、成本较高和在水中的残留色度、腐蚀性等问题，尽管已有近30年的发展历史，目前其推广应用范围和市场份额仍与PAC1不能抗衡。可见研究生产PFS的新方法和新工艺，开发其他聚合铁混凝剂新产品，进一步简化工艺、降低成本、提高效果、增强产品竞争力，是聚合铁混凝剂发展的重要方向。有机高分子絮凝剂有较长的分子链，可以在两个或多个颗粒间架桥，加速粒子沉降；其上的大量基团还可起到吸附、电中和等作用。但单独使用有机高分子絮凝剂，在效果、成本等方面和无机高分子混凝剂相比缺乏竞争力；因而更多的利用途径是和无机混凝剂配合使用。技术内容本发明的目的在于提供一种混凝性能优良，使用过程矾花形成迅速、结构密实、沉降性能好，除藻效率高，有机物去除效果好，腐蚀性小；且制备工艺简单、成本低廉、性能稳定的聚合硫酸铁复合混凝剂。本发明提供的一种聚合硫酸铁复合混凝剂，通过包括如下步骤的方法制得1)取铁屑，用0.5lmol/L硫酸溶出铁，溶出温度50卯度，时间24hr，滤去不溶物，滤液为暗黄褐色；2)在上述滤液中加入硫酸铁溶液，使滤液pH值达到0.5-1.0，滤液中铁含量达到O.l~1.0mol/L，在搅拌G值13~150S"、室温条件下，利用缓慢滴碱法，加入l~2mol/LNa2C03溶液合成聚合硫酸铁，使聚合硫酸铁碱化度为0.31.0，优选0.3-0.5;3)将上述聚合硫酸铁在室温下陈化28小时，优选3小时，得到稳定的聚合硫酸铁；4)取经陈化的聚合硫酸铁，在搅拌G值50150S"、室温条件下，缓慢滴加质量浓度为0.1~1.0%、分子量在300-1000万和离子度在20-50%的阳离子型聚丙烯酰胺，加入聚丙烯酰胺的量与聚合硫酸铁中的铁的质量比为1:23200，反应12小时，制成硫酸铁复合混凝剂，该产品为棕红色透明液体。所述的铁屑可以用含铁丰富的工业废料如铁尾矿等代替。本发明硫酸铁复合混凝剂可用于水的混凝处理，特别是水中除藻。一种利用硫酸铁复合混凝剂在水中混凝除藻的方法，包括如下步骤(1)臭氧预氧化臭氧剂量0.52.0mg/L，接触时间415min;(2)采用硫酸铁复合混凝剂混凝处理混凝剂剂量根据烧杯试验法确定，混凝水力条件快速混合G值100300s"、时间0.52.0min;慢速反应G值1030s—1、时间1540min，慢速反应开始5~10min时投入石灰，调节pH值到7.07.5;(3)静置沉淀沉淀时间大于15min。藻类去除率达到95.0%以上。与现有技术相比本发明具有以下优点和效果本发明在充分研究水处理过程混凝机理和混凝剂生产原理的基础上，采用原料溶出、聚合、陈化和复合制备得到的聚合硫酸铁有机高分子复合混凝剂，混凝效果好，混凝过程中矾花形成速度快，所形成的矾花粒度大、密实性好，沉降性能优异，藻类去除率达到95.0%以上，色度去除率达到90~95%，出水色度低，<5度；并且铁残余少，对水体pH影响小，腐蚀性小，污泥稳定、体积小，适用于饮用水处理和污水处理；复合混凝剂制备工艺简单，投资省，原料成本低、能耗低，有利于推广。具体实施方式.-实施例1:取铁屑，用lmol/L硫酸溶出铁，溶出温度60度，时间3hr，滤去不溶物，滤液为暗黄褐色；在上述滤液中加入硫酸铁溶液，使滤液pH值达到l.O，滤液中铁含量达到0.4mol/L，在搅拌G值50S—1、室温条件下，利用缓慢滴碱法，加入2mol/LNa2C03溶液合成聚合硫酸铁，使聚合硫酸铁碱化度为0.5;将上述聚合硫酸铁在室温下陈化3小时，得到稳定的聚合硫酸铁；取经陈化的聚合硫酸铁，在搅拌G值135S"、室温条件下，缓慢滴加质量浓度为0.2%的阳离子型聚丙烯酰胺(C5015，北京希涛技术开发有限公司)，加入聚丙烯酰胺的量与聚合硫酸铁中的铁的质量比为1:25，反应1小时，得到棕红色透明液体即硫酸铁复合混凝剂。实施例2以高岭土、腐殖酸、自来水配置水样，水样指标为浊度8.2NTU、CODMn3.597mg/L、450nm处吸光度值(Abs45Q)0.179、pH7.23;采用实施例1的混凝剂，混凝条件250rpm(转/分钟，相当于G值145s—1)lmin、40rpm(相当于G值15s")20min、静置沉淀20min处理。混凝过程可见絮体矾花形成快，且均匀密实，易于沉淀；水样沉后水残余浊度可达到0.6410.827NTU，CODMn1.538mg/L、450nm处吸光度值(Abs450)0.0165、pH6,67.03。实施例3采用春季某湖水作原水，水质指标为浊度8.72NTU、CODMn2.78mg/L、藻类2.16*107个/L、pH6.93。混凝条件250rpm(转/分钟，相当于G值145s")lmin、40rpm(相当于G值15s-')20min、静置沉淀20min;分别使用商品PAC1(碱化度60%)、A1C13、Fe2(S04)3、实施例1制备的混凝剂，混凝剂中以Al/Fe摩尔浓度为0.1mol/L，混凝剂投量均为0、0.5、1.0、2.0、3.0、5.0、8.0X10-5mol/L等。混凝沉淀后结果如表l:表1不同混凝剂混凝效果对比表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>同时，实施例1混凝剂出水中铁离子含量低于0.03mg/L，色度小于5度。实施例4:某湖水除藻，水质指标为浊度12.2NTU、TOC/DOC2.373mg/L、藻类3.48"()7个/L、pH7.06。处理过程(1)臭氧预氧化(剂量0.8mg/L，接触吋间10min);(2)采用聚合硫酸铁有机高分子复合混凝剂混凝处理，混凝剂剂量根据烧杯试验法确定为3.5mg/L，水力条件快速混合G值150s"、时间l.Omin，慢速反应G值13.5s"、时间20min，慢速反应开始10min时投入石灰，调节pH值到7.5;(3)静置沉淀15min后，于液面下2厘米处小心取样测定浊度、色度、藻类、DOC等指标。结果表明沉淀出水中浊度降为0.656NTU、色度为4度、藻类3.18*105个/L，藻类去除率达到99.1%，DOC1.59mg/L，去除率达33%;并且甲醛含量小于0.04mg/L。权利要求1.一种聚合硫酸铁复合混凝剂，其特征在于，通过包括如下步骤的方法制得1)取铁屑，用0.5～1mol/L硫酸溶出铁，溶出温度50～90度，时间2～4hr，滤去不溶物；2)在上述滤液中加入硫酸铁溶液，使滤液pH值达到0.5～1.0，滤液中铁含量达到0.1～1.0mol/L，在搅拌G值13～150S-1、室温条件下，利用缓慢滴碱法，加入1～2mol/LNa2CO3溶液合成聚合硫酸铁，使聚合硫酸铁碱化度为0.3～1.0；3)将上述聚合硫酸铁在室温下陈化2～8小时；4)取经陈化的聚合硫酸铁，在搅拌G值50～150S-1、室温条件下，缓慢滴加质量浓度为0.1～1.0％、分子量在300-1000万和离子度在20-50％的阳离子型聚丙烯酰胺，加入聚丙烯酰胺的量与聚合硫酸铁中的铁的质量比为1∶23～200，反应1～2小时，制成硫酸铁复合混凝剂。2、如权利要求1所述的聚合硫酸铁复合混凝剂，其特征在于，所述的铁屑用铁尾矿代替。3、如权利要求1所述的聚合硫酸铁复合混凝剂，其特征在于，所述的聚合硫酸铁碱化度为0.3~0.5。4、如权利要求1所述的聚合硫酸铁复合混凝剂，用于水的混凝处理。5、一种利用权利要求1所述的硫酸铁复合混凝剂在水中混凝除藻的方法，包括如下步骤(1)臭氧预氧化臭氧剂量0.52.0mg/L，接触时间415min;(2)采用硫酸铁复合混凝剂混凝处理混凝剂剂量根据烧杯试验法确定，混凝水力条件快速混合G值100300s—1、时间0.52.0min;慢速反应G值1030s—1、时间1540min，慢速反应开始5~10min时投入石灰，调节pH值到7.0~7.5;(3)静置沉淀沉淀时间大于15min。全文摘要本发明提供了一种聚合硫酸铁复合混凝剂，通过包括如下步骤的方法制得以铁屑为原料，用硫酸溶出铁，利用缓慢滴碱法加入Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>溶液合成聚合硫酸铁，陈化，缓慢滴加阳离子型聚丙烯酰胺，制成硫酸铁有机高分子复合混凝剂。本发明制备的混凝剂性能优良，使用过程矾花形成迅速、结构密实、沉降性能好，除藻率高(＞95％)，有机物去除效果好，腐蚀性小，广泛适用于自来水、污废水处理，且制备工艺简洁、成本低廉、性能稳定，易于工业化实施。文档编号C02F1/52GK101274780SQ20081005511公开日2008年10月1日申请日期2008年5月19日优先权日2008年5月19日发明者刘海龙,程芳琴申请人:山西大学