专利名称：聚硅酸铝铁絮凝剂及其在低温低浊度水净化中的应用的制作方法
技术领域：
本发明属于水净化技术领域，具体涉及一种聚硅酸铝铁絮凝剂，本发明还涉及聚硅酸铝铁絮凝剂在低温低浊度水净化中的应用及一种低温低浊度水的净化方法。
背景技术：
随着饮用水水质标准的提高，低温低浊度水的处理难度有所增加。低浊水因为浊度低，颗粒物不易混凝，难于沉降，特别当水温低于15°C时，受低温影响，水中胶体的颗粒运动变慢，进一步降低了他们之间相互碰撞的机率；同时水中胶体的溶剂化作用增强，颗粒周围的水化膜加厚，妨碍颗粒凝聚，因此向低温低浊度水中加入混凝剂后所形成的絮体较轻，不易下沉，难以通过沉淀从水中分离出去。 目前普遍采用的水净化方法是化学絮凝法，即通过投加混凝剂来降低水的浊度，用的较多的是用铝盐或铁盐作混凝剂。常温时铝盐铁盐或聚合铝盐铁盐能有效降低水的浊度，但在低温条件下，铝盐作为混凝剂形成的絮体轻而疏松，絮体密度减少，沉降速度慢不易分离，尤其是当水的浊度低于100NTU时，单纯的铝盐不仅失去净化水的功能，相反还会增加原水的浊度，因为当温度低于15°C时根本就不能形成絮体。铁盐作为絮凝剂形成的絮体紧密容易沉降，但絮体细碎，且具有腐蚀性，三氯化铁本身不稳定，有时还会增加水的色度。用于饮用水净化时还要考虑水中残留的铝离子铁离子的影响。另外目前用得比较多的还有采用高聚合的硅酸做为絮凝剂，与少量的金属盐一起使用，可以有效降低低温低浊度水的浊度，但采用的都是絮凝剂和助凝剂分别添加的方法，首先将水玻璃溶液预聚合生成聚硅酸，然后将聚硅酸和金属盐分别加入待处理的水中，对水进行混凝来降低水的浊度，这种方法成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚硅酸铝铁絮凝剂，本发明还提供聚硅酸铝铁絮凝剂在低温低浊度水净化中的应用及一种低温低浊度水净化方法。采用本发明的聚硅酸铝铁絮凝剂对低温低浊度水进行净化，可显著提高净化效果，降低净化成本。本发明的技术方案如下一种聚硅酸铝铁絮凝剂，该聚硅酸铝铁絮凝剂是按下述步骤的方法制备而成的(I)将水玻璃用水稀释成SiO2的质量含量为2 3%的溶液，用酸调节溶液pH值为O. 5 2，静置熟化1-2小时，得到聚合硅酸溶液；(2)将聚合硅酸溶液与铝盐和铁盐溶液混合，使混合溶液中Al和Fe的摩尔质量之和与Si的摩尔质量之比为2 5 :1，快速搅拌均匀，静置熟化，所述铝盐和铁盐溶液中，Al和Fe的摩尔质量之比为2 5 :1。作为一种优选方案，所述聚硅酸铝铁絮凝剂是按下述步骤的方法制备而成的(I)将水玻璃用水稀释成SiO2的质量含量为2. 5%的溶液，用酸调节溶液pH值为1，静置熟化I. 5小时，得到聚合硅酸溶液；
(2)将聚合硅酸溶液与铝盐和铁盐溶液混合，使混合溶液中Al和Fe的摩尔质量之和与Si的摩尔质量之比为4 :1，快速搅拌均匀，静置熟化，所述铝盐和铁盐溶液中，Al和Fe的摩尔质量之比为3:1。优选的，所述酸为盐酸或硫酸。优选的，所述铝盐为硫酸铝或氯化铝或聚合氯化铝。优选的，所述铁盐为硫酸铁或氯化铁或聚合氯化铁。本发明还提供了所述的聚硅酸铝铁絮凝剂在低温低浊度水净化中的应用。本发明进一步提供了一种低温低浊度水净化方法，该方法包括向低温低浊度水中加入聚硅酸铝铁絮凝剂，使聚硅酸铝铁絮凝剂的浓度为2(T500mg/L的步骤，所述聚硅酸铝 铁絮凝剂是按下述步骤的方法制备而成的(I)将水玻璃用水稀释成SiO2的质量含量为2 3%的溶液，用酸调节溶液pH值为O. 5 2，静置熟化1-2小时，得到聚合硅酸溶液；(2)将聚合硅酸溶液与铝盐和铁盐溶液混合，使混合溶液中Al和Fe的摩尔质量之和与Si的摩尔质量之比为2 5 :1，快速搅拌均匀，静置熟化，所述铝盐和铁盐溶液中，Al和Fe的摩尔质量之比为2 5 :1。作为一种优选方案，所述方法中聚硅酸铝铁絮凝剂是按下述步骤的方法制备而成的(I)将水玻璃用水稀释成SiO2的质量含量为2. 5%的溶液，用酸调节溶液pH值为1，静置熟化I. 5小时，得到聚合硅酸溶液；(2)将聚合硅酸溶液与铝盐和铁盐溶液混合，使混合溶液中Al和Fe的摩尔质量之和与Si的摩尔质量之比为4 :1，快速搅拌均匀，静置熟化，所述铝盐和铁盐溶液中，Al和Fe的摩尔质量之比为3:1。优选的，所述酸为盐酸或硫酸。优选的，所述铝盐为硫酸铝或氯化铝或聚合氯化铝。优选的，所述铁盐为硫酸铁或氯化铁或聚合氯化铁。本发明的有益效果是I、本发明利用工业水玻璃为原料，通过控制水玻璃的PH值来控制硅酸的聚合，待聚硅酸熟化后与金属盐溶液按比例混合生成聚硅酸铝铁絮凝剂。本发明制得的聚硅酸铝铁絮凝剂具有高效稳定的特点，能在常温下稳定半年而不发生胶凝，因此可以在水净化前批量生产，使用时一次投加，从而减少了操作步骤，降低了净化成本。2、本发明制备的聚硅酸铝铁絮凝剂在低温低浊度水净化应用中具有絮体粗大、坚实，沉降速度快等特点，因此净化效果好，能广泛适用于饮用水和各种工业污染废水处理。
图I是本发明聚硅酸铝铁絮凝剂的制备工艺流程图。
具体实施方案实施例I一种聚硅酸铝铁絮凝剂，是按下述步骤的方法制备而成的
(I)将水玻璃用水稀释成SiO2的质量含量为2%的溶液，用稀硫酸调节溶液pH值为O. 5，静置熟化I小时，得到聚合硅酸溶液；(2)将聚合硅酸溶液与氯化铝和硫酸铁溶液混合，使混合溶液中Al和Fe的摩尔质量之和与Si的摩尔质量之比为2 :1，快速搅拌均匀，静置熟化，所述氯化铝和硫酸铁溶液中，Al和Fe的摩尔质量之比为2:1。在对低温低浊度水进行净化时，水的初始浊度NTU=14. 8，温度T=10°C，聚硅酸铝铁絮凝剂的浓度为20mg/L，浊度去除率为90. 6 92%，剩余浊度小于1NTU。实施案例2一种聚硅酸铝铁絮凝剂，是按下述步骤的方法制备而成的 (I)将水玻璃用水稀释成SiO2的质量含量为3%的溶液，用稀盐酸调节溶液pH值为2,静置熟化2小时,得到聚合娃酸溶液；(2)将聚合硅酸溶液与硫酸铝和硫酸铁溶液混合，使混合溶液中Al和Fe的摩尔质量之和与Si的摩尔质量之比为5 :1，快速搅拌均匀，静置熟化，所述硫酸铝和硫酸铁溶液中，Al和Fe的摩尔质量之比为5 :1。在对低温低浊度水进行净化时，水的初始浊度NTU=14. 8，温度T=8°C，聚硅酸铝铁絮凝剂的浓度为500mg/L，浊度去除率为94. 12 96. 28%，剩余浊度小于1NTU。实施案例3—种聚硅酸铝铁絮凝剂，是按下述步骤的方法制备而成的(I)将水玻璃用水稀释成SiO2的质量含量为2. 5%的溶液，用稀硫酸调节溶液pH值为I，静置熟化I. 5小时，得到聚合硅酸溶液；(2)将聚合硅酸溶液与硫酸铝和氯化铁溶液混合，使混合溶液中Al和Fe的摩尔质量之和与Si的摩尔质量之比为4 :1，快速搅拌均匀，静置熟化，所述硫酸铝和氯化铁溶液中，Al和Fe的摩尔质量之比为3 :1。在对低温低浊度水进行净化时，水的初始浊度NTU=IO. 8，温度T=10°C，聚硅酸铝铁絮凝剂的浓度为150mg/L，浊度去除率为93. 6^95. 4%，剩余浊度小于1NTU。
权利要求
1.一种聚硅酸铝铁絮凝剂，其特征在于所述聚硅酸铝铁絮凝剂是按下述步骤的方法制备而成的 (1)将水玻璃用水稀释成SiO2的质量含量为2 3%的溶液，用酸调节溶液pH值为O.5^2,静置熟化1-2小时，得到聚合硅酸溶液； (2)将聚合硅酸溶液与铝盐和铁盐溶液混合，使混合溶液中Al和Fe的摩尔质量之和与Si的摩尔质量之比为2飞1，快速搅拌均匀，静置熟化， 所述铝盐和铁盐溶液中，Al和Fe的摩尔质量之比为2 5 :1。
2.如权利要求I所述的聚硅酸铝铁絮凝剂，其特征在于所述聚硅酸铝铁絮凝剂是按下述步骤的方法制备而成的 (1)将水玻璃用水稀释成SiO2的质量含量为2.5%的溶液，用酸调节溶液pH值为1，静置熟化I. 5小时，得到聚合硅酸溶液； (2)将聚合硅酸溶液与铝盐和铁盐溶液混合，使混合溶液中Al和Fe的摩尔质量之和与Si的摩尔质量之比为4 :1，快速搅拌均匀，静置熟化， 所述铝盐和铁盐溶液中，Al和Fe的摩尔质量之比为3:1。
3.如权利要求I或2所述的聚硅酸铝铁絮凝剂，其特征在于所述酸为盐酸或硫酸。
4.如权利要求I或2所述的聚硅酸铝铁絮凝剂，其特征在于所述铝盐为硫酸铝或氯化铝或聚合氯化铝。
5.如权利要求I或2所述的聚硅酸铝铁絮凝剂，其特征在于所述铁盐为硫酸铁或氯化铁或聚合氯化铁。
6.权利要求I或2所述的聚硅酸铝铁絮凝剂在低温低浊度水净化中的应用。
7.—种低温低浊度水净化方法，其特征在于向低温低浊度水中加入聚硅酸铝铁絮凝齐U，使聚硅酸铝铁絮凝剂的浓度为2(T500mg/L，所述聚硅酸铝铁絮凝剂是按下述步骤的方法制备而成的 (1)将水玻璃用水稀释成SiO2的质量含量为2 3%的溶液，用酸调节溶液pH值为O.5^2,静置熟化1-2小时，得到聚合硅酸溶液； (2)将聚合硅酸溶液与铝盐和铁盐溶液混合，使混合溶液中Al和Fe的摩尔质量之和与Si的摩尔质量之比为2飞1，快速搅拌均匀，静置熟化， 所述铝盐和铁盐溶液中，Al和Fe的摩尔质量之比为2 5 :1。
8.如权利要求7所述的低温低浊度水净化方法，其特征在于所述聚硅酸铝铁絮凝剂是按下述步骤的方法制备而成的 (1)将水玻璃用水稀释成SiO2的质量含量为2.5%的溶液，用酸调节溶液pH值为1，静置熟化I. 5小时，得到聚合硅酸溶液； (2)将聚合硅酸溶液与铝盐和铁盐溶液混合，使混合溶液中Al和Fe的摩尔质量之和与Si的摩尔质量之比为4 :1，快速搅拌均匀，静置熟化， 所述铝盐和铁盐溶液中，Al和Fe的摩尔质量之比为3:1。
9.如权利要求7或8所述的低温低浊度水净化方法，其特征在于所述酸为盐酸或硫酸。
10.如权利要求7或8所述的低温低浊度水净化方法，其特征在于所述铝盐为硫酸铝或氯化招或聚合氯化招，所述铁盐为硫酸铁或氯化铁或聚合氯化铁。
全文摘要
本发明公开了一种聚硅酸铝铁絮凝剂，它是将聚合硅酸溶液与铝盐和铁盐溶液混合后反应制成的。本发明还公开了该聚硅酸铝铁絮凝剂在低温低浊度水净化中的应用及一种低温低浊度水的净化方法。本发明聚硅酸铝铁絮凝剂具有高效稳定的特点，能在常温下稳定半年而不发生胶凝，采用本发明聚硅酸铝铁絮凝剂对低温低浊度水进行净化处理时，通过一次添加，就能有效降低低温低浊度水的浊度，从而降低低温低浊度水的净化成本，本发明还具有净化效果好的特点，能广泛适用于饮用水和各种工业污染废水处理。
文档编号C02F1/52GK102897882SQ20121039726
公开日2013年1月30日 申请日期2012年10月18日 优先权日2012年10月18日
发明者李忠铭, 刘君侠, 张丽 申请人:江汉大学