专利名称：低铝净水剂及其生产方法
技术领域：
本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种低铝净水剂及其生产方法。
目前国内外水处理普遍采用化学絮凝法，即使用含有氧化铝(Al2O3)的盐类物质作为净水剂，利用铝离子的水解聚合反应达到净化源水的目的，但是适用的净水药剂即絮凝剂售价昂贵，使得水处理过程的成本增高，并且实践证明该净水剂对于低温低浊水的处理效果不理想。
传统的净水剂多是用铝矾土或高岭土经磨细、控温焙烧，再进行萃取后的产物为原料，与盐酸或硫酸一起投入反应釜中，通蒸汽加热进行反应，反应时间为2小时左右，然后令反应物沉淀48～72小时，再将其投入聚合釜进行聚合反应，整个过程生产周期长，聚合釜的造价亦非小型企业所能负担的，产品成本也必然较高。
实际应用中也可以直接采用价格较低的硫酸铝作为净水剂，但它并不是高效絮凝剂，因为它的聚凝速度低，可形成的絮状物小，尤其在处理低温低浊水时聚集作用进行不充分，当水温在15℃以下时，根本就不能形成聚凝，当水的浊度低于10度时不但会失去其净化水的功能，相反还会增高源水浊度，此时欲达到净化水的目的，必须向源水中加入泥浆来调整浊度，使其满足净水剂的适用条件。此外，硫酸铝的pH低，会使水的酸性增大，所以即使使用也必须与相应的碱性化学药品一起使用。
作为絮凝剂，三氯化铁、聚合硫酸铁也具有一定的聚集作用，在水中能形成较大的絮状物，也能与不同的重金属产生有效的共沉淀，但三氯化铁、聚合硫酸铁都具有腐蚀性，且其稳定性均不高，必须与熟石灰一起使用，而熟石灰本身又会带进大量污泥，处理过程中增加排污次数，增加中间环节，减少产水量；尤其带进的颜色难以脱除，还会增加源水的色度；对产生的污泥焙烧又将造成对环境的“二次污染”。
鉴于上述原因，一些有条件和实力的企业已开始采用聚合氯化铝(PAC)[分子式为Al2(OH)nCl6-n]取代硫酸铝，PAC的特点是在低水温时也能实现充分聚集，而且絮状物的形成比较快。但是生产聚合氯化铝投资大，通常建一个年产3000吨的厂投资要超过千万元；另一方面是其生产工艺复杂，条件难以控制，很难获得聚集能力相同的产品，故而价格较高，导致水处理成本增高。
聚丙烯酰胺和其它的助凝剂，对高浊度水可以较高的速度形成较大的絮状物，但对低浊度水无效果，而加入量过大还会对人体带来危害。
总之，对于国内水处理行业来讲，选择价廉高效，尤其适用于处理低温低浊度水的净水剂是一个急待解决的难题。
本发明目的是提供一种低铝净水剂，其中的氧化铝含有低于现有技术的同类产品，而且生产成本低，净化效果好，尤其达到既解决了目前处理低温低浊水效果不理想的难题，又降低了水处理成本的目的。
本发明的再一个目的是提供所说的低铝净水剂的生产方法，该方法操作简单，不用反应釜及蒸汽加热，生产周期短，生产成本低。
本发明提供的低铝净水剂是一种以铝酸钙、铝灰及盐酸为原料制备得到的液体净水剂，该净水剂中氧化铝的含有量＞15％重量，氧化钙的含有量＞14％重量，盐基度＞60％，优选的，该液体净水剂中氧化铝的含有量＞17％重量，pH4.8～5.0；该净水剂的制备所用铝酸钙含氧化铝55～60％重量，铝灰中含氧化铝70％重量以上。
本发明提供的制备上述低铝净水剂的方法，是使用其中氧化铝(Al2O3)和氧化钙(CaO)含量较高的铝酸钙粉为原料，并加入铝灰，在盐酸作用下制备得到的，反应方程式为
本发明的方法中，其原料组成以100公斤氧化铝含量为55～60％重量的铝酸钙粉为基准，包括氧化铝含量为55～60％重量的铝酸钙粉100公斤、氧化铝含量为70％重量以上的铝灰30～35公斤、调整到浓度为16～18％的盐酸400公斤；制备方法包括首先向反应池中投入盐酸，然后边搅拌边依序加入铝酸钙粉和铝灰，不断搅拌反应，当反应物温度达到90～100℃时，继续反应3～10分钟，静置15～30分钟，过滤收取滤液。
本发明的低铝净水剂中包含了铝、钙等无机盐，铝、钙离子在水中通过水解缩聚反应而形成高聚物，其强烈的吸附架桥作用压缩胶体液颗粒的扩散层，破坏了胶体的稳定性，使悬浮于水中带负电荷的微粒子相互粘结而沉淀，达到净水的目的。
本发明提供的净水剂与现有技术产品相比包含了一定量的钙，钙在水中的水解作用也增强了净水剂的絮凝效果，而实际使用的检测表明，大部分的钙也都随沉淀被除去，所以不会增加水的硬度。目前使用的净水剂通常包括液态和固态产品，根据我国关于净水剂的有关标准，液体净水剂中氧化铝含量不低于10％，盐基度(又称碱化度)50～60％；固态净水剂中氧化铝含量不低于30％，盐基度60～70％，液态和固态净水剂在水中的pH均为3.5～5.0，本发明提供的净水剂为液态，经测定其中氧化铝的含有量＞15％重量，一般在17％以上，盐基度亦达到60％以上，净化效果可与固态净水剂相比，所以本发明的净水剂可以说是一种低铝高效净水剂。
本发明人通过分析发现，铝酸钙粉中的氧化铝和氧化钙含量均较高，铝灰中不但氧化铝含量高，在盐酸作用下还会放出大量的热，完全可以代替蒸汽加热来加速反应，使原料中的氧化铝和氧化钙能充分被反应而转化成所需产物。铝酸钙是一种耐火材料，可从专门的生产厂家得到，本发明方法的实现要求铝酸钙中氧化铝含量在55～60％，若得到的原料中氧化铝含量低于要求，亦可通过氧化铝含有量的换算重新确定原料配比，这对于该领域的普通技术人员是很容易完成的；至于所用到的铝灰实际上是炼铝业的废弃物，是一种很廉价的原料，所用盐酸可以是工业盐酸或工业废酸。
本发明制备上述低铝高效净水剂的方法最突出的特点就是简单快速，条件容易控制。即本发明的反应过程不需蒸汽加热，不需使用价格较高的反应釜，仅靠反应物的自然反应即可完成。上述的原料铝酸钙和铝灰的规格是一般常见的，如前所述，当得到的原料中氧化铝和氧化钙含有量与所述不一致时，只需进行换算成要求的比例即可使用，这种换算对该领域的普通技术人员是很容易作到的；上述原料盐酸的使用量是以16～18％的盐酸为定量基准，同理也可以使用不同浓度的盐酸进行换算来确定具体生产中的投入量，使用浓度高于该所述浓度的盐酸时，需以相应量的水或稀盐酸予以稀释调整，投料时优选先向反应池中加入需要量的水，再加入盐酸搅拌均匀。
本发明提供的净水剂产品的净化水效果已被大量实践所证明，其不但能适应高温、高浊度水的处理，更适应低温、低浊度水的净化处理，水温高达90℃时不会出现翻池，水浊度高达几千度时也不需投加助凝剂；反之，当水温低至1℃，水浊度仅4度，使用本发明产品仍然能达到絮凝快、絮状物大、沉淀快的效果。
经有关卫生监测部门的鉴定，本发明产品的质量符合黑龙江省DB/2300碱式氯化铝质量标准和 GB3151-82 硫酸铝标准；一次混凝达标率为100％，对源水的色度、浑浊度、臭和味、肉眼可见物等都有显著的净化作用；经毒理学检测结果，应用于生活饮用水不会对人体带来危害。由此可得出结论，本发明提供的净水剂可广泛应用于城市生活饮用水源水净化处理、工业用水的净化处理、城市污水处理、市政建设排放及各种工业废水的净化处理。
本发明净水剂的对源水高效净化体现在，同样用量的Al2O3含量17％的本发明所述液体碱式可达到Al2O3含量为30％的固体聚合铝的净化效果；其1吨的净水效果等同于6吨Al2O316％的硫酸铝，4吨三氯化铁净水剂，从而可大幅降低水处理的成本。
实施例生产本发明低铝高效净水剂，使用原料氧化铝含量55～60％重量的铝酸钙粉200公斤、氧化铝含量70％重量以上的铝灰67公斤、32～36％工业盐酸400公斤、水400公斤；先向反应池中投入水，然后徐徐加入盐酸，边搅拌边依序加入铝酸钙粉和铝灰，不断搅拌反应，当反应物温度达到90～100℃时，继续反应5分钟，静置30分钟，过滤收取滤液即为产品。
将上述净水剂试用于七台河富强矿水厂净化井下尾矿废水，一周后，经七台河市卫生防疫站检测，水质达到工业用水标准，除细菌总数和大肠菌群外，其它指标都达到生活饮用水卫生标准，经进一步灭菌处理，即可作为生活饮用水。
权利要求
1.一种低铝净水剂，其特征在于，该净水剂是以铝酸钙、铝灰及盐酸为原料制备得到的液体净水剂，该净水剂中氧化铝的含有量＞15％重量，氧化钙的含有量＞14％重量，盐基度＞60％。
2.如权利要求1所述的低铝净水剂，其特征在于，该净水剂中氧化铝的含有量＞17％重量，pH4.8～5.0。
3.如权利要求1或2所述的低铝净水剂，其特征在于，该净水剂的制备所用铝酸钙中含氧化铝55～60％重量，铝灰中含氧化铝70％重量以上。
4.一种制备权利要求1所述的低铝净水剂的方法，其特征在于，其原料组成以100公斤其氧化铝含量为55～60％重量的铝酸钙粉为基准，包括氧化铝含量为55～60％重量的铝酸钙粉100公斤、氧化铝含量为70％重量以上的铝灰30～35公斤、调整至浓度为16～18％的盐酸400公斤；制备方法包括首先向反应池中投入盐酸，然后边搅拌边依序加入铝酸钙粉和铝灰，不断搅拌反应，当反应物的温度达到90～100℃时，继续反应3～10分钟，静置15～30分钟，过滤收取滤液。
5.如权利要求4所述的制备低铝净水剂的方法，其特制在于，所用盐酸可以是工业盐酸或工业废酸。
6.如权利要求4或5所述的制备低铝净水剂的方法，其特制在于，所用盐酸浓度高于16～18％时，需要以相应量的水或稀盐酸予以稀释调整。
7.如权利要求4或5所述的制备低铝净水剂的方法，其特制在于，制备用原料组成为氧化铝含量55～60％重量的铝酸钙粉200公斤、氧化铝含量70％重量以上的铝灰67公斤、32～36％工业盐酸400公斤、水400公斤；先向反应池中投入水，然后徐徐加入盐酸，边搅拌边依序加入铝酸钙粉和铝灰，不断搅拌反应，当反应物温度达到90～100℃时，继续反应5分钟，静置30分钟，过滤收取滤液。
全文摘要
本发明涉及一种低铝高效净水剂,该净水剂是以铝酸钙、铝灰及盐酸为原料制备得到的液体净水剂,其中氧化铝的含有量>17%重量,氧化钙的含有量>14%重量,盐基度>60%,净水剂产品不但能适应高温、高浊度水的处理,更适应低温、低浊度水的净化处理,达到絮凝快、絮状物大、沉淀快的效果。同时提供了该净水剂的生产方法,该方法操作简单,不用反应釜及蒸汽加热,生产周期短,生产成本低。
文档编号C02F1/52GK1250030SQ9912210
公开日2000年4月12日 申请日期1999年10月22日 优先权日1999年10月22日
发明者柳生, 潘泽生 申请人:柳生, 潘泽生