[发明专利]一种介孔吸附型铝盐复合混凝剂及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属化工技术领域，具体涉及一种介孔吸附铝盐复合混凝剂及其生产方法，主要用于环境工程、给水排水工程。

背景技术

随着工业污染的日益严重，开发和使用新型高效的吸附剂和混凝剂越来越引起人们的重视。介孔材料是一种孔径在2-50纳米的新型吸附剂，可以有效吸附水体中的有机和无机污染物，常用介孔材料包括二氧化硅凝胶、氧化铝和柱状粘土等。人工合成介孔材料具有孔径分布窄的、性质稳定的功能化介孔吸附材料，成为国内外众研究热点。例如四乙基硅氧烷水解形成的二氧化硅介孔材料，通过β-氨丙基三乙氧基硅氧烷或者β-巯基丙基三乙氧基硅氧烷改性后使介孔材料表面氨基或者巯基功能化，使之赋予络合水体中重金属的功能。如果采用非金属官能团，利于烷基，则表面则具有吸附水体中溶解性有机污染物的功能。

混凝剂是一种高效去除引起水污染的细小悬浮颗粒的化学药剂，可通过混凝使它们变为易于分离的絮体从而从水中分离出来。混凝剂的主要品种仍然是铁盐和铝盐。我国从上世纪70年代初期开始研制无机高分子混凝剂聚合氯化铝，30多年来我国聚合氯化铝生产技术和应用得到了长足发展，但是常规聚合氯化铝对于溶解性有机物的去除效率一般在20％左右，而且在低温下其效果更差，如何进一步提高聚合氯化铝的凝聚效果，尤其是如何提高其对于溶解性有机物和无机物的凝聚效果，成为目前急需解决的问题。2007年我国太湖流域发生大面积的水华污染，严重影响了供水安全和景观用水，其最关键的问题是去除水体中的活性藻类和死亡后藻类释放处的藻毒素、含氮含硫等污染物。因此新型水处理剂的开发应该具有去除水体中胶体物，例如藻类、悬浮颗粒物和溶解性有机物的双重作用。

介孔吸附型铝盐复合混凝剂属于无机高分子混凝剂，有许多优点，如能够去除一些常规混凝剂无法去除的细微分散状态的分子，并且在净水过程中生成的矾花较大、强度高、沉降速度快，在污水处理时对某些重金属离子及COD、色度、恶臭等均有显著的去除效果，对处理水pH值适应范围广(pH＝4-11)，尤其对低温低浊水和市政废水的处理效果更理想。

发明内容

本发明的目在于提出一种效果好、成本低、稳定性好的介孔吸附铝盐复合混凝剂及其生产方法。

本发明提出的固体介孔吸附型铝盐复合混凝剂，该复合混凝剂由热处理后的煤粉、二氧化硅、硫酸铝和氯化铜组成，热处理后的煤粉、二氧化硅、硫酸铝、氯化铜的质量比为1∶(0.8-0.9)∶(1-1.5)∶(0.02-0.08)，二氧化硅粒径小于200μm。

本发明提出的固体介孔吸附型铝盐复合混凝剂的生产方法，具体步骤为：在室温条件下，将热处理后的煤粉、二氧化硅、硫酸铝和氯化铜混合，搅拌均匀，在常温下研磨至粒径小于200目，完成原料间发生的反应，即得到所需产品；其中：热处理后的煤粉、二氧化硅、硫酸铝、氯化铜的质量比为1∶(0.8-0.9)∶(1-1.5)∶(0.02-0.08)，二氧化硅粒径小于200μm。

本发明中，热处理后的煤粉是由800℃以上煤粉脱除有机物后，与浓度15-30％的盐酸在55-65℃温度下反应2-4小时，再经烘干而得，所得煤粉比表面积大于5.0m²/g，平均孔径为5-8nm。其中，煤粉处理前的化学成分为：SiO₂：49-52％；Al₂O₃：30-38％；Fe₂O₃：5-12％；CaO：3-6％；MgO：＜1％；SO₃：＜1％；烧失量：1-5％；大于5.0m²/g，平均孔径为22-25nm。

本发明所得混凝剂指标为：比表面积：20-50m²/g；平均孔径：11-15nm；水溶性总铁：1-5％；水溶性氧化铝含量：3-15％。

本发明制备的介孔吸附型铝盐复合混凝剂在水处理的过程中具有物理吸附和化学絮凝的双重作用，一方面固体颗粒表面形成了许多凹槽和孔穴，能有效吸附脱稳胶粒，同时充当凝结晶核形成大的颗粒；另一方面，由于介孔颗粒物参与铝盐、铁盐水解离子的聚合过程，从而形成更大分子量的聚合物，因而在吸附和架桥絮凝过程中可以更大优势发挥大分子的絮凝效果。因此对悬浮颗粒、某些重金属离子及COD、色度、恶臭等均有显著的去除效果，尤其是对于低温低浊度水的处理效果更佳，且絮体形成速度快，矾花密实，沉降速度快，其特性完全可以弥补采用常规聚合氯化铝等往往形成的絮体轻，不容易沉淀等不足。