专利名称：硅钙复合型聚合氯化铝铁絮凝剂及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种无机高分子聚合絮凝剂及其生产方法。
无机絮凝剂的应用广泛，种类繁杂，主要产品开发的顺序依次为硫酸铝、聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)等，但上述产品均存在一些不足，如硫酸铝是工业上最重要的铝盐之一，但成本高，腐蚀性大，在某些场合净水效果不理想；PAC、PFS絮凝剂二者都是能较强的吸附胶体微粒，絮凝效果较好，但该产品的稳定性较差。CN89108931.4公开一种聚合碱式硅硫酸铝(PASS)在提高产品的稳定性方面作出了贡献，但其工艺复杂，需用Warlng掺和解决强剪切混合条件，同时需用特殊稳定剂解决产品的稳定性，聚合反应时间长；CN90108702.5公开了一种聚合硅酸－盐絮凝剂及制备方法，简化了工艺，同样存在聚合时间长的问题，需3－6小时，产品的pH值约2左右，腐蚀性大，CN86104833A公开的聚合铝铁絮凝剂的生产方法，也存在聚合反应时间长这一不足。
本发明的目的是在现有的PAC、PFS的生产工艺基础上，寻求一种简便、腐蚀性小、快速聚合的方法，同是时通过加大产品的分子量寻求一种稳定性进一步增强的无机高分子絮凝剂。
下面结合附图
详细叙述本发明的技术特征。
本发明的工艺流程分三步完成第一步是浸提，将各种含铝铁的原料如铝矾土、煤矸石、高岭土、铝灰、铝屑等按常规方法用盐酸浸提，得到含铝铁元素的浸提液，然后将浸提液(按Al2O3＋Fe2O3计)浓度调整到10％。第二步为聚合反应，首先将硅酸钠作为催化剂和稳定剂加入浸提液，然后将碱土金属盐(如碳酸钙、碳酸镁等)作为聚合剂加入浸提液，进行快速聚合反应，反应条件为常温(0－50％)，常压pH＝4.0－5.0，最佳pH值为4.5，时间为30－90分钟，最佳时间为60分钟。碱土金属盐的量以(Al3＋＋fe3＋的量计为40－100％，硅酸钠的量以(Al3＋＋Fe3＋)的量计为2－20％，最佳剂量为5－10％，聚合反应后的溶液具有一定的粘滞性，即为液体产品，存放三个月不分解。第三步为干燥，将液体产品在70－110℃的条件下干燥，得到固体产品。
本发明所述的硅钙复合型聚合氯化铝铁絮凝剂的生产方法，浸提、聚合、干燥为常规方法，其特征是在聚合反应时，硅酸钠与碱土金属盐加入浸提液的先后顺序，即必须先将硅酸钠加入浸提液，然后再将碱土金属盐加入浸提液，这时可以看到聚合反应剧烈，产生大量泡沫，到60－90分钟，反应停止。如果先将碱土金属盐加入浸提液，然后再将硅酸钠加入浸提液，则反应缓慢，约3－4小时。CN89108931.4公开的聚合碱式硅酸硫酸铝(PASS)所述的聚合反应，描述了在浸提液中加入SlO2、Na2O或Na2SlO3与铝酸钠进行聚合反应，但未述及SlO2、Na2O或Na2SlO3与铝酸钠投放的先后顺序。CN86104833.A公开的高聚合铝铁絮凝剂的生产方法，述及了聚合反应以碳酸盐，氢氧化物以及其它弱酸强碱盐(硅酸钠、铝酸钠)为聚合原料，按一定的配制方法配制成不同种类的聚合剂进行聚合反应，同样也未述及硅酸钠与碳酸盐，氢氧化物加入浸提液的先后顺序。CN90108702.5公开的聚合硅酸－盐絮凝剂及制备方法，同样也未述及硅酸钠与碱金属盐加入浸提液的先后顺序。表一所述的实验结果可进一步了解本发明的积极效果。
表一时间 方法:在AlFe液中首先 方法:在AlFe液中首先加(分钟) 加Na2SiO3,再加入CaCO3CaCO3再加Na2SiO3反应现象 净水效果 反应现象 净水效果15 有剧烈反应产 出现一般 反应较慢气 无絮凝效果生大量气体 絮凝效果 体产生量小30 反应开始减慢, 絮凝效果 同上 同上气体量减小 良好60 反应基本完成 同上 同上 同上90 反应完成 同上 同上 同上130 同上 出现一般絮凝效果160 同上 同上180 反应进一步 絮凝效果良好减慢气体量进一步减少210 反应完成 同上该工艺中主要化学反应历程为
用上述方法得到的硅钙复合型聚合氯化铝铁絮凝剂化学式的平均组成为［(AlFe)A(OH)BClC(SlOXDCaE]n,当n＝1时，A＝1.0，B＝3.1－3.5，C＝0.20-0.50，，D＝0.03－0.10，E＝0.20－0.40，2.0≤X≤4.0，A，B，C，D，E，X值随n值变化而变化。产品的主要技术指标见表二。
表二指标 液体产品 固体产品比重 ≥1.19pH值 4.0-5.0Al2O3+Fe2O3≥10(%) ≥30%碱化度(%) 50-80 50-80砷(ppm) <4 <12铅(ppm) <8 <24镉(ppm) <2 <6铬(ppm) <8 <24水不溶物(%) <1 <3稳定性(月) ≥3 长期含水率(%) ≥70 <5
用本发明的生产方法得到的化学式的平均组成为［(AlFe)A(OH)BClC(SlOXDCaE]n,当n＝1时，A＝1.0，B＝3.1－3.5，C＝0.20-0.50，D＝0.03－0.10，E＝0.20－0.40，2.0＜X＜4.0的硅钙复合型聚合氯化铝铁絮凝剂，主要用于生活饮用水，工业生产用水和工业、生活污(废)水的净化处理一，尤其是用于生活饮用水和含有有色物质、重金属离子的污(废)水的净化处理，尤其是用于生活饮用水和含有有色物质、重金属离子的污(废)水的净化处理。参考用量见表三、表四。
表三原水浊度 液体投量(mg/L水) 固体投量(mg/L水)10-100 5-15 2-5100-500 10-20 4-7500-2000 20-30 7-102000-5000 40左右 15左右表四项目 用量(g/L水)浮选尾矿溢流红水 0.5-0.7制革废水 0.4漂染废水 0.06-0.12冶炼加工、高炉 0.02煤气洗涤废水 0.02造纸废水 0.1
本发明的产品及生产方法有以下优点1、大大缩短生产时间。本发明所述的生产方法，聚合反应时间仅需30－90分钟，以60分钟为最佳。而CN89108931.4、CN86104833A、CN90108702.5公开的专利，所述的聚合时间分别为4小时，3－6小时，3－4小时。
2、生产方法简便。CN89108931.4所公开的专利，需Warlng设备掺和，而且是在强剪切混合条件下进行聚合反应。本发明不需特殊设备及特殊反应条件。
3、产品结构大，吸附能力强，电子荷数高，投入原水后，絮凝速度快，絮凝颗粒结实，沉速快，重凝性好，易于过滤。在高浊度水处理中，絮凝可在15秒左右完成，在低浊度水处理中，一般在60秒内完成。投入后不改变原水的pH值。净化后饮用水不存在铝害。
4、该絮凝剂在使用中对管道、设备腐蚀性小。
该产品与PAC、硫酸铝的性能比较，见表五、表六。
附图为本发明的工艺流程图。
实施例1取铝矾土(Al2O3＋Fe2O3含量为45％)30克，加20％的工业盐酸60克浸提，浸提液中加硅酸钠0.8克(以〔Al3＋＋Fe3＋〕的量计为2％)。然后再加碳酸钙8克，温度为室温，常压，控制pH＝4.5，反应60分钟，得液体产品约100毫升，将液体产品用水浴锅干燥，得固体产品30克。
实施例2取铝矾土(Al2O3＋Fe2O3含量为35％)500克，加入20％工业盐酸1千克浸提，浸提液中加硅酸钠13克(以〔Al3＋＋Fe3＋〕的量计为5％)，然后再加碳酸镁100在，温度为室温，常压，控制pH＝4.5，反应60分钟，得液体产品。将液体产品用水浴锅干燥，得固体产品500克。
实施例3取铝矾土1千克，加20％工业盐酸2千克浸提，浸提液中加硅酸钠0.025千克，然后再加大理石粉0.2千克，温度为室温，常压，控制pH＝4.5，反应60分钟，得液体产品，水浴干燥后，得固体产品1千克。
实施例4取铝矾土50千克，加入20％工业盐酸100千克浸提，浸提液中加硅酸钠1.5千克，然后再加碳酸钙13.5千克，温度为室温，常压，控制pH＝4.5，反应60分钟，得液体产品。
实施例5取高岭土(AlO2＋Fe2O3含量为25％)30克，加入20％工业盐酸60克浸提，加硅酸钠1.4克(以〔Al3＋＋Fe3＋〕的量计为20％)，然后再加氯化钙10克，温度为常温，常压，控制pH＝4.5，反应60分钟，得液体产品约100毫升，干燥后得固体产品35克。
权利要求
1.一种硅钙复合型聚合氯化铝铁絮凝剂，其特征是该化合物化学式的平均组成为[(AlFe)A(OH)BClC(SiOX)DCaE]n，当n=1时，A=1.0，B=3.1-3.5，C=0.20-0.50，D=0.030-0.10，E=0.20-0.40，2.0≤X≤4.0。
2.一种硅钙复合型聚合氯化铝铁絮凝剂的生产方法，该化合物的平均组成为〔(AlFe)A(OH)BClC(SlOX)DCaE〕n，当n＝1时，A＝1.0，B＝3.1－3.5，C＝0.20－0.50，D＝0.03－0.10，E＝0.20－0.40，2.0≤X≤4.0，生产方法由常规方法浸提、聚合、干燥三步完成，其特征是浸提后的铝铁溶液在聚合反应时，首先将硅酸钠(Na2SlO3)作为催化剂和稳定剂加入浸提液，然后再将碱土金属盐作为聚合剂加入浸提液进行快速聚合反应，反应条件为常温，常压，pH＝4.0－5.0，时间为30－90分钟。
3.根据权利要求2所述的硅钙复合型聚合型聚合氯化铝铁絮凝剂的生产方法，其特征是聚合反应时加入的碱土金属盐为碳酸钙。
4.根据权利要求2或3所述的硅钙复合型聚合氯化铝铁絮凝剂的生产方法，其特征是聚合反应时加入硅酸钠的量以(Al3＋＝Fe3＋)的量计为2－20％，最佳剂量为5－10％。
5.根据权利要求2或3所述的硅钙复合型聚合氯化铝铁絮凝剂的生产方法，其特征是快速聚合反应的最佳时间为60分钟。
6.根据权利要求4所述的硅钙复合型聚合氯化铝铁絮凝剂的生产方法，其特征是快速聚合反应的最佳时间为60分钟。
全文摘要
一种硅钙复合型聚合氯化铝铁絮凝剂及其生产方法。该絮凝剂化学式的平均组成为[(AlFe)
文档编号C01G49/10GK1102166SQ9311951
公开日1995年5月3日 申请日期1993年10月23日 优先权日1993年10月23日
发明者杨惠森, 周理君, 周昶 申请人:杨惠森, 周理君, 周昶