专利名称：：一种聚硅铝絮凝剂、制备工艺及其应用的制作方法
技术领域：
：本发明涉及水处理领域中高分子絮凝剂的合成
技术领域：
，具体地说，本发明涉及一种聚硅铝絮凝剂、制备工艺及其应用。
背景技术：
：在水处理工艺中，混凝过程是最普遍的关键技术环节之一。它决定着后续流程的运行工况，最终出水质量和成本费用。混凝效果的好坏关键取决于絮凝剂，因此絮凝剂的制备一直处于比较重要的地位。作为第二代絮凝剂，无机高分子絮凝剂(IPOs)的具有絮凝效果优于传统絮凝剂(铝盐、铁盐、硅酸等)，同时价格低于有机絮凝剂的优点，其研究和应用在过去几十年间迅速发展。聚硅铝絮凝剂是一类较新型无机高分子絮凝剂，它是在聚硅酸(即活化硅酸)及氯化铝等无机絮凝剂的基础上发展起来的复合产物。该类絮凝剂同时具有电中和及吸附架桥作用，絮凝效果好，处理低温低浊水有特效，价格便宜，在水中的残留铝低等优点。目前的聚硅铝絮凝剂的制备方法主要是在水玻璃中加酸制得聚硅酸(活化硅酸)，然后与铝盐溶液(或聚合铝)在加碱条件下聚合。如专利CN1197038A中采用聚合氯化铝与活化硅酸混合制得聚合铝硅絮凝剂；专利CN1556047A中以A1C13*6H20和聚硅酸为主要原料，采用共聚法工艺制得聚合硅铝絮凝剂；专利CN1400172A中将无机铝盐与聚硅酸混合制得聚硅铝絮凝剂；专利CN101186371A中将氯化铝溶液与聚硅酸混合，加碱条件下聚合制得聚硅氯化铝絮凝剂。但这类制备方法容易形成铝硅的嵌段共聚物或各自的均聚物，产品的重现性不好，给产品的实际应用带来了一定的难度。
发明内容本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足之处，而提供了一种新型聚硅铝絮凝剂、制备工艺及其应用。本发明目的是通过如下措施来实现本发明聚硅铝絮凝剂原料是正硅酸乙酯(Tetraethylorthosilicate，TEOS，分子式为Si(OC2H5)4.又称四乙氧基硅垸)和氯化铝溶液，聚硅铝絮凝剂的总铝浓度为0.050.25mol/L，Si/Al摩尔比0.050.4，碱化度0.5~2.5，pH值为3.04.0。本发明反应结构式是<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>TEOS在水中可水解成硅酸，然后与铝盐水解产物——铝羟基发生縮聚反应，生成硅铝复合产物。反应式中的水来自AlCl3溶液中的水和NaOH溶液中的水。反应后Al是一种聚合态。聚硅铝絮凝剂的制备工艺以AlCl3溶液和正硅酸乙酯混合，采用缓慢滴碱法制得聚硅铝絮凝剂。具体制备工艺向三口烧瓶按Si/Al摩尔比0.050.4定量，取A1C13溶液和正硅酸乙酯混合，然后于室温下快速搅拌，采用恒流泵滴加NaOH溶液，NaOH摩尔数与A1C13之比为0.52.5,至碱化度B-0.52.5，所得溶液静置待反应完全后，即得到聚硅铝絮凝剂。聚硅铝絮凝剂的应用，用于给水净化、废水处理过程中的除浊、脱色、脱油以及固液分离。本发明的聚硅铝絮凝剂相对巳有技术具有如下优点1聚硅铝絮凝剂的硅铝分布更均匀，分子量更大，产品重现性好。2除浊脱色效果好，并且残留铝含量低，受pH影响小，最佳投药范围较宽。具体实施方式下面列举2个实施例和4个应用实例，对本发明加以进一步说明，但不限于此。实例1:聚硅铝絮凝剂，总铝浓度0.07mol/L，Si/Al摩尔比为0.2，碱化度B为2.5，pH值为3.8。制备方法如下在室温下，向三口烧瓶中按比例加入50mL浓度为0.25mol/L的AICl3溶液和0.58mL的TEOS，然后于室温下快速搅拌，采用恒流泵缓慢滴加125mL浓度为0.25mol/L的NaOH溶液至所需量，NaOH摩尔数与AlCl3之比为2.5，滴完即反应完毕，所得溶液静置待反应完全，24小时后即得到聚硅铝絮凝剂。实例2:聚硅铝絮凝剂，总铝浓度0.2mol/L，Si/Al摩尔比为0.4，碱化度B为2.0，pH值为3.5。制备方法如下向三口烧瓶中按预定的Si/Al摩尔比，分别定量加入50mL浓度为1.0mol/L的A1C13溶液和4.61mL的TEOS。然后于室温下快速搅拌，采用恒流泵缓慢滴加200mL浓度为0.5mol/L的NaOH溶液至预定的B值，NaOH摩尔数与A1C13之比为2.0,滴定时间为3小时，所得溶液静置待反应完全，2天后即得到总铝浓度为0.2mol/L的产品。应用实例之1本实例是对浊度水的混凝评价实验将以上实例1制备的聚硅铝絮凝剂产品用于高岭土浑浊水的混凝除浊处理。同时与以活化硅酸为为硅源制得的相同碱化度和Si/Al摩尔比的聚硅氯化铝絮凝剂作对比，原水浊度为80NTU,pH值分别为5.5、7.1、8.5。混凝处理结果列于表l中。表1不同投药量(以Al计，mol/L)，聚硅铝絮凝剂(实例1)处理后水的剩余浊度(NTU)的混凝除浊效果原水pH值^^J5量5.6xl。-514xl0-542x10-584xl(T598xl(T5pH=5.5实例13.671.050.680.610.800.99对比产品3.221.641.181.511.892.46pH=7.1实例11.590.650.350.220.230.22对比产品1.190.580.390.270.250.29pH=8.5实例l1.670.830.270.140.130.12对比产品1.320.580.270.270.290.32从表1可以看出，本发明所制备的聚硅铝絮凝剂与以活化硅酸制备的聚硅氯化铝相比，本发明所制备的聚硅铝絮凝剂具有更加优良的除浊效果，且受处理水的pH影响较小。应用实例之2本实例是水中残留铝含量的测定将以上实例1制得的聚硅铝絮凝剂按照应用实例之一的方法，在不同pH值下进行混凝实验，取实验后的上清液测其残留铝含量，结果列于表2.表2不同处理条件下水中的残留铝含量絮凝剂残余铝含量(X10'5mol/L)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>注*铝投加量为14xl(T5mol/L，其他均为70xl(T5mol/L从表2可以看出，本发明所制备的聚硅铝絮凝剂的残留铝含量，低于以活化硅酸为硅源制备的聚硅氯化铝。应用实例之3将以上实例2制备的聚硅铝絮凝剂产品用于高岭土浑浊水的混凝除浊处理，同时与传统铝盐絮凝剂——聚合氯化铝(简称PAC，碱化度2.0)作对比。原水浊度为90NTU，pH值7.8。处理结果列于表3中。表3不同投药量(以A1计，mol/L)，聚硅铝絮凝剂(实例2)处理后水的剩余浊度(NTU)的混凝除浊效果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>从表3可以看出，本发明方法制备的聚硅铝絮凝剂，具有比聚合氯化铝更优的除浊效果。应用实例之4将以上实例2制备的聚硅铝絮凝剂产品用于含腐殖酸的有色水的混凝脱色处理，同时与传统铝盐絮凝剂——聚合氯化铝(简称PAC，碱化度为2.0)作对比。原水色度以370nm吸光值表示，其值为0.240。pH值为7.8。处理结果列于表4中。表4不同投药量(以A1计，mol/L)，聚硅铝絮凝剂(实例2)处理后水的剩余色度的混凝脱色效果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>从表4可以看出，本发明方法制备的聚硅铝絮凝剂具有比聚合氯化铝更优的脱色效果。权利要求1.一种聚硅铝絮凝剂，其特征在于原料是正硅酸乙酯TEOS和氯化铝溶液，聚硅铝絮凝剂的总铝浓度为0.05～0.25mol/L，Si/Al摩尔比0.05～0.4，碱化度0.5～2.5，pH值为3.0～4.0。2.由权利要求1所述的聚硅铝絮凝剂的制备工艺，其特征在于，以AlCl3溶液和正硅酸乙酯混合，采用缓慢滴碱法制得聚硅铝絮凝剂。3.按照权利要求2所述的聚硅铝絮凝剂的制备工艺，其特征在于，按Si/Al摩尔比0.050.4，定量取氯化铝溶液和正硅酸乙酯，混合后于室温下快速搅拌，采用恒流泵滴加NaOH溶液，NaOH摩尔数与AlCb之比为0.52.5，至碱化度B=0.52.5，所得溶液静置待反应完全后，即得到聚硅铝絮凝剂。4.由权利要求1所述的聚硅铝絮凝剂的应用，用于给水净化、废水处理过程中的除浊、脱色、脱油以及固液分离。全文摘要本发明涉及一种聚硅铝絮凝剂、制备工艺及其应用。本发明原料以正硅酸乙酯(Tetraethylorthosilicate，TEOS)为硅源，混合氯化铝溶液后，采用缓慢滴碱法制得聚硅铝絮凝剂。本发明优点是聚硅铝絮凝剂的硅铝分布更均匀，分子量更大，产品重现性好，同时除浊脱色效果好，残留铝含量低，受pH影响小，最佳投药范围较宽，是一种高效水处理药剂。本发明可广泛用于给水净化、废水处理过程中的除浊、脱色、脱油以及固液分离。文档编号C02F1/52GK101298346SQ200810115989公开日2008年11月5日申请日期2008年7月1日优先权日2008年7月1日发明者孙娟娟,彭建雄,赵华章申请人:北京大学