[发明专利]聚合硫酸铁复合混凝剂及其应用

说明书

技术领域：

本发明涉及水处理用混凝剂，具体属于一种聚合硫酸铁复合混凝剂及其应用。

背景技术：

水资源短缺和水质污染构成人类生存和社会发展的瓶颈，提高水处理能力和效率成为重要的解决水资源短缺，净化水质的重要途径。藻类普遍存在于天然水体中，是水体富营养化过程的重要参与者，对水质、水处理过程和效果影响深远。近年来藻类污染已成为一个全球性的问题。藻类引发臭味、某些藻类在一定的环境下会产生毒素，会引起消化道疾病，动物学实验发现藻类毒素可能有致畸、致突变的作用，藻类导致混凝剂的投加量增加，矾花轻浮，堵塞滤料等干扰水处理过程。目前国内饮用水除藻仍以预氧化和混凝、沉淀/气浮为主要手段。

聚合氯化铝(PACl)是继明矾、硫酸铝之后混凝性能较好、使用范围较广的一种高分子混凝剂，在国内外混凝剂市场上均有较高的占有率。但铝盐混凝剂形成的絮凝体沉降速度慢、除藻效率低、在低温低浊水混凝处理中易造成“跑矾花”现象；同时在处理含油废水和某些高悬浮物高浓度有机废水时，不能达到理想的处理效果；铝盐混凝剂的使用还会给环境带来溶解铝含量增高等问题。使用聚合硫酸铁(PFS)进行混凝处理，不仅避免了溶解性铝危害，而且具有混凝能力强、矾花大、沉降快、pH适用范围广的特点。但因生产工艺较复杂、成本较高和在水中的残留色度、腐蚀性等问题，尽管已有近30年的发展历史，目前其推广应用范围和市场份额仍与PACl不能抗衡。可见研究生产PFS的新方法和新工艺，开发其他聚合铁混凝剂新产品，进一步简化工艺、降低成本、提高效果、增强产品竞争力，是聚合铁混凝剂发展的重要方向。

有机高分子絮凝剂有较长的分子链，可以在两个或多个颗粒间架桥，加速粒子沉降；其上的大量基团还可起到吸附、电中和等作用。但单独使用有机高分子絮凝剂，在效果、成本等方面和无机高分子混凝剂相比缺乏竞争力；因而更多的利用途径是和无机混凝剂配合使用。

技术内容：

本发明的目的在于提供一种混凝性能优良，使用过程矾花形成迅速、结构密实、沉降性能好，除藻效率高，有机物去除效果好，腐蚀性小；且制备工艺简单、成本低廉、性能稳定的聚合硫酸铁复合混凝剂。

本发明提供的一种聚合硫酸铁复合混凝剂，通过包括如下步骤的方法制得：

1)取铁屑，用0.5～1mol/L硫酸溶出铁，溶出温度50～90度，时间2～4hr，滤去不溶物，滤液为暗黄褐色；

2)在上述滤液中加入硫酸铁溶液，使滤液pH值达到0.5～1.0，滤液中铁含量达到0.1～1.0mol/L，在搅拌G值13～150S^-1、室温条件下，利用缓慢滴碱法，加入1～2mol/L Na₂CO₃溶液合成聚合硫酸铁，使聚合硫酸铁碱化度为0.3～1.0，优选0.3～0.5；

3)将上述聚合硫酸铁在室温下陈化2～8小时，优选3小时，得到稳定的聚合硫酸铁；

4)取经陈化的聚合硫酸铁，在搅拌G值50～150S^-1、室温条件下，缓慢滴加质量浓度为0.1～1.0％、分子量在300-1000万和离子度在20-50％的阳离子型聚丙烯酰胺，加入聚丙烯酰胺的量与聚合硫酸铁中的铁的质量比为1∶23～200，反应1～2小时，制成硫酸铁复合混凝剂，该产品为棕红色透明液体。

所述的铁屑可以用含铁丰富的工业废料如铁尾矿等代替。

本发明硫酸铁复合混凝剂可用于水的混凝处理，特别是水中除藻。

一种利用硫酸铁复合混凝剂在水中混凝除藻的方法，包括如下步骤：

(1)臭氧预氧化：臭氧剂量0.5～2.0mg/L，接触时间4～15min；

(2)采用硫酸铁复合混凝剂混凝处理：混凝剂剂量根据烧杯试验法确定，混凝水力条件：快速混合G值100～300s^-1、时间0.5～2.0min；慢速反应G值10～30s^-1、时间15～40min，慢速反应开始5～10min时投入石灰，调节pH值到7.0～7.5；

(3)静置沉淀：沉淀时间大于15min。藻类去除率达到95.0％以上。