专利名称：：聚磷氯化铝铁混凝剂及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种水处理用新型聚磷氯化铝铁混凝剂及其制备方法，该混凝剂特别适用于含有乳化液、悬浮固体和胶体物质的污水。
背景技术：
：混凝沉降法是一种普遍采用的既经济又简便的水处理技术，该技术的关键问题之一是混凝剂的选择。因此，研制和开发新型高效、无毒、价廉的无机高分子混凝剂成为水处理领域中一项新任务，具有一定的现实意义。混凝剂按化学成分可分为无机和有机两大类。无机絮凝剂是在传统的铝盐、铁盐絮凝剂基础上发展起来的一类新型水处理药剂，无机高分子混凝剂以其投药量少、无毒或低毒、价廉和处理效果好等优点，越来越受到人们的重视，逐渐成为给水、工业废水和城市污水处理的主流混凝剂，被称为第二代混凝剂。目前应用比较多的还是聚铝、聚铁两大系列，但是新型的聚硅、聚磷和聚硫也不断面世，并显现出不凡的混凝效果。目前，生产混凝剂的方法很多，中国专利02138239.5(公开号CN1401588A)公开了一种聚合磷酸氯化铁混凝剂及其制备方法；中国专利92101966.1(公开号CN1088892A)公开了一种聚磷氯化铝混凝剂的制备方法；在郑怀礼，舒型武，刘名崇，袁宗宣.含磷复合絮凝剂的应用研究[J].水处理技术，2001，27(5):274-276.报道了聚磷氯化铝(PPAC)和聚磷硫酸铁(PFPS)两种新型的无机高分子絮凝剂，分别是在聚合铝(PAC)和聚合铁(PFS)中引入适量的磷酸，形成含磷酸根的多核中间络合物。申请号为200710042744.x名称为一种聚合氯化铁铝复合混凝剂的制备方法中公开了一种聚合氯化铁铝(PFAC)混凝剂，利用盐酸酸洗废液和铝酸钙粉为原料制备聚合氯化铁铝混凝剂的方法，虽然也加入了磷酸盐，但是是在铁铝反应完后加入，即聚合氯化铁铝产生后磷酸盐作为稳定剂加入。
发明内容本发明主要目的在于提供一种聚磷氯化铝铁混凝剂及其制备方法，该混凝剂具有原料来源广泛、价格低，工艺简单，产品稳定，同时聚磷氯化铝铁混凝剂还具有用量省、除浊率高、除油率高、脱色效果好、对水体pH值影响小、处理费用适中等优点。本发明的技术方案为一种聚磷氯化铝铁混凝剂的制备方法，以Na2HP042H20、A1C136H20、FeCl36H20为原料，采用直接共聚法获得了聚磷氯化铝铁混凝剂，将磷酸根与铝铁共聚可以有效利用其增聚作用，形成含磷、铝和铁的多核共聚产物，具体方法如下第一步，按Al/Fe摩尔比0.19.0:1的比例取A1C136H20、FeCl36H20水溶液，先加入化2昍0421120，控制(Al+Fe)/P摩尔比5.010.0:l，然后再调整碱化度至4070%;或者先调整碱化度至4070%，然后再加入Na2HP0421120，控制(Al+Fe)/P摩尔比5.010.0:1;采用NaOH或Na2C03调整碱化度;第二步，控制反应温度50120°C，反应时间28小时，熟化温度为30ll(TC，保温时间为624小时，反应中采用冷却回流装置，可以保持反应物浓度不变。制备的聚磷氯化铝铁混凝剂，外观为棕红色液体，含A1203、Fe203和P205总的重量百分比7.4%14.6%，其中，P205的重量百分比在O.9%2.4%范围内，A1203的重量百分比在0.6%8.0%范围内，Fe^的重量百分比在1.0%12.5%范围内，密度(20°C)1.051.21，碱化度4070%。本发明制备得到的聚磷氯化铝铁混凝剂作为一种新型的高效水处理混凝剂，可广泛用于含有乳化液、悬浮固体和胶体物质的污水作混凝剂，特别是给水、废水处理，石油、造纸、纺织印染、日用化工的等领域。有益效果(1)本发明以A1C13*6H20、FeCl3*6H20、Na2HP04为主要生产原料，采用直接共聚法制备得到了聚磷氯化铝铁混凝剂，将磷酸根与铝铁共聚可以有效利用其增聚作用，形成含磷、铝和铁的多核共聚产物。原料来源广泛，使用成本较低；生产工艺简捷、经济、适用。(2)所制备的聚磷氯化铝铁混凝剂兼有铁盐和铝盐混凝剂的特点，具有吸附架桥效能强，铝、铁盐电中和能力强以及铝盐絮凝剂絮体大、脱色性能好和铁盐絮凝剂絮体密实、沉降速度快，同时利用了磷酸根的增聚作用，具有反应速度快、形成絮凝体大、沉降快、过滤性强的优点；(3)本产品中可以自由调配铝铁比例，适用范围广；(4)具有絮凝沉淀和脱色两种效果，可用于悬浮固体和胶体物质的污水处理，特别适用于含有乳化液、悬浮固体和胶体物质严重污染的工业废水，具有高效、经济等特点。(5)本发明的聚磷氯化铝铁混凝剂是一种含磷复合混凝剂，它是在聚合氯化铝铁的基础上引入一定量的磷酸盐，形成了含磷酸根的多核中间络合物。聚磷氯化铝铁混凝剂作为新型的混凝剂具有用量省、COD去除率高、除浊率高、除油率高、脱色效果好、对水体pH值影响小、处理费用适中等优点，值得在石油化工等含油废水回收处理中推广应用。具体实施方式实施例l将A1C136H20、FeCl36H20和Na2HP042H20配置成2mol/L的水溶液，取10份Al/Fe摩尔比9:1的A1C13*6H20、FeCl3*61120溶液于三口烧瓶中，加入磷酸氢二钠溶液，控制(Al+Fe)/P摩尔比10:1，激烈搅拌使其混合均匀，缓慢滴加NaOH溶液至碱化度50%;然后升高水浴温度到8(TC，连续搅拌4小时后熟化24小时，即可制得外观为棕红色液体，含&05的重量百分比1.1%，A1203的重量百分比7.l%，Fe203的重量百分比1.2%，碱化度50%的聚磷氯化铝铁混凝剂溶液。实施例2将A1C136H20、FeCl36H20和Na2HP042H20配置成2mol/L的水溶液，取10份Al/Fe摩尔比5:5的A1C13*6H20、FeCl3*61120溶液于三口烧瓶中，加入磷酸氢二钠溶液，控制(Al+Fe)/P摩尔比10:1，激烈搅拌使其混合均匀，缓慢滴加NaOH溶液至碱化度50%;然后升高水浴温度到8(TC，连续搅拌4小时后熟化24小时，即可制得外观为棕红色液体，含P205的重量百分比1.1%，A1203的重量百分比3.9%，Fe203的重量百分比6.2%，碱化度50%的聚磷氯化铝铁混凝剂溶液。实施例3将A1C136H20、FeCl36H20和Na2HP042H20配置成2mol/L的水溶液，取10份Al/Fe摩尔比9:1的A1C13*6H20、FeCl3*61120溶液于三口烧瓶中，加入磷酸氢二钠溶液，控制(Al+Fe)/P摩尔比5:1，激烈搅拌使其混合均匀，缓慢滴加Na2C03溶液至碱化度70%，然后升高水浴温度到80°C，连续搅拌4小时后熟化24小时，即可制得外观为棕红色液体，含P205的重量百分比1.7%，A1203的重量百分比5.6%，Fe203的重量百分比1%，碱化度70%的聚磷氯化铝铁混凝剂溶液。应用实施例1将上述实施例1、2、3制备的聚磷氯化铝铁作为混凝剂处理含油乳化液废水，试验中采用聚合氯化铝(PAC)进行对比。含油乳化液废水为机制车间的综合排放污水，外观为乳白色，pH值为7.3，COD为3000mg/L，含油量为280mg/L，SS为570mg/L。实验中混凝剂投加量以总固体计算，均为150mg/L，混凝效果如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>从上表处理结果可以看出，聚磷氯化铝铁混凝剂处理含油乳化液废水在COD、油、SS去除率方面优于传统PAC混凝剂。三种方法制备的聚磷氯化铝铁混凝剂，碱化度及Al/Fe比较高的实施例3表现出较好的混凝效果。试验中发现实施例3处理废水产生的絮体矾花最大，絮体最为密实，沉淀速度最快，出水最为清澈。应用实施例2将上述实施例1、2制备的聚磷氯化铝铁作混凝剂处理造纸废水，试验中采用聚合氯化铝进行对比。造纸废水pH值为6.3-8.6，C0Dcr为1800mg/L，SS为810mg/L，色度595，浊度为620。实验中混凝剂投加量以总固体计算，均为280mg/L，混凝效果如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>从上表处理结果可以看出，聚磷氯化铝铁对造纸废水的COD、SS、色度、浊度去除率明显优于PAC。在合成的两种聚磷氯化铝铁混凝剂中，A1/Fe比低的实施例2表现出较好的混凝效果。经多种水质进行对照试验证明，聚磷氯化铝铁具有除浊、除油、脱色效果好及COD去除率高，处理废水生成的絮体矾花大且密实，沉淀速度快。同时可以调整A1/Fe比以适应处理不同性质的废水。权利要求一种聚磷氯化铝铁混凝剂的制备方法，其特征在于，以Na2HPO4·2H2O、AlCl3·6H2O、FeCl3·6H2O为原料，采用共聚法获得了聚磷氯化铝铁混凝剂，具体方法如下第一步，按Al/Fe摩尔比0.1～9.0∶1的比例取AlCl3·6H2O、FeCl3·6H2O水溶液，先加入Na2HPO4·2H2O，控制(Al+Fe)/P摩尔比5.0～10.0∶1，然后再调整碱化度至40～70％；或者先调整碱化度至40～70％，然后再加入Na2HPO4·2H2O，控制(Al+Fe)/P摩尔比5.0～10.0∶1；第二步，控制反应温度50～120℃，反应时间2～8小时，熟化温度为30～110℃，保温时间为6～24小时。2.如权利要求1所述聚磷氯化铝铁混凝剂的制备方法，其特征在于，第二步反应中采用冷却回流装置，保持反应物浓度不变。3.如权利要求1所述聚磷氯化铝铁混凝剂的制备方法，其特征在于，调整碱化度是采用Na0H或Na2C03调整。4.如权利要求1所述的聚磷氯化铝铁混凝剂的制备方法制备的混凝剂，其特征在于，外观为棕红色液体，含Al203、Fe203和P205总的重量百分比7.4%14.6%，其中，P205的重量百分比在0.9%2.4%范围内^1203的重量百分比在0.6%8.0%范围内，？6203的重量百分比在1.0%12.5%范围内，密度(20°C)1.051.21，碱化度4070%。5.权利要求4所述的聚磷氯化铝铁混凝剂的应用，其特征在于用于含有乳化液、悬浮固体和胶体物质的污水作混凝剂。全文摘要本发明涉及一种聚磷氯化铝铁混凝剂及其制备工艺。本发明以AlCl3·6H2O、FeCl3·6H2O、Na2HPO4为主要生产原料，采用共聚法制备得到了聚磷氯化铝铁混凝剂。按Al/Fe摩尔比0.1～9.0∶1的比例取AlCl3·6H2O、FeCl3·6H2O水溶液，先加入Na2HPO4·2H2O，控制(Al+Fe)/P摩尔比5.0～10.0∶1，然后再调整碱化度；或者先调整碱化度，然后再加入Na2HPO4·2H2O；控制反应温度50～120℃，反应时间2～8小时，熟化温度为30～110℃，保温时间为6～24小时。具有生产工艺简捷、经济、适用等特点。所制备的聚磷氯化铝铁混凝剂具有吸附架桥效能强，铝、铁盐电中和能力强以及铝盐絮凝剂絮体大、脱色性能好和铁盐絮凝剂絮体密实、沉降速度快，特别适用于含有乳化液、悬浮固体和胶体物质严重污染的工业废水，具有高效、经济等特点。文档编号C02F1/52GK101704568SQ200910213050公开日2010年5月12日申请日期2009年11月6日优先权日2009年11月6日发明者向梅,唐玉斌,曹福,田园,陈广春申请人:江苏科技大学