[发明专利]一种聚硅铁锌混凝剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无机高分子混凝剂及其制备方法。 

背景技术

近年来随着社会经济的发展和生活水平的不断提高，人们对饮用水水质的要求也随之越来越高，用水量也急剧增加，而与此相对应存在的问题却是优质水源的短缺与水源污染问题的日益严重；为保证水资源的可持续利用，解决水环境污染问题的水处理工艺比较多，如混凝沉淀法、生化法、离子交换法、吸附法、化学氧化法、电渗析法和污水生态处理技术等。其中混凝沉淀法应用最广泛且效果最好，但是现有混凝沉淀法仍然存在着操作方法复杂且耗时长，成本高及产生废气污染环境的问题。 

在气候有变化条件下，天然水体及地下水的水质差别较大，特别在低温、低浊水质条件下，由于铝盐在混凝过滤中残余铝含量过高，因铝离子无色，难以察觉，使之铝盐絮凝剂处理效果往往被恶化；而铝盐在环境中具有一定的生物毒性，长期积累有可能会发生老年痴呆症。与铝盐絮凝剂相比，尤其在低温、低浊水中，更具优势。但现有铁盐混凝剂由于其水解速度极快，在实验操作中较难控制，对构筑物的腐蚀性较大，在实际应用中受到限制。 

公开号为CN1778701A的发明名称为《一种氧化型聚硅酸铁混凝剂的制备方法》的发明专利中，公开了一种聚硅酸铁混凝剂的制备方法，其中原材料易得，生产周期短(2～5小时)，设备和工艺过程简单，对高浊度污水(浊度为156NTU)具有很好的去除效果，UV₂₅₄去除率为70.6％，COD_Mn去除率为65.8％，TOC去除率为92.3％(如表1所示)。根据本领域技术人员公职常识可知，相对于高浊度水的处理，对低温低浊水的处理更具有难度，对比文件1的聚硅酸铁混凝剂对低温低浊水的适应性差、浊度去除率低，同时由于Fe³⁺离子的颜色使聚硅酸铁混凝剂本身为深褐色，使得处理后的水残余色度明显。 

发明内容

本发明是为了解决现有铁盐混凝剂存在对低温低浊水质适应性差、浊度去 除率低、有残余色度及快速水解的问题，而提供一种掺杂锌的聚硅铁锌混凝剂及其制备方法。 

掺杂锌的聚硅铁锌混凝剂按重量百分比由30％～70％的水玻璃、5％～20％的稀硫酸溶液、1％～10％的碳酸氢钠、4.5％～25％的硫酸亚铁、2.5％～20％的硫酸锌和0.3％～2.0％的氧化剂制成；其中氧化剂为氯酸钠或高锰酸钾，稀硫酸溶液的质量浓度为20％～50％。 

掺杂锌的聚硅铁锌混凝剂的制备方法按照如下步骤进行：一、按重量百分比分别称取30％～70％的水玻璃、5％～20％的稀硫酸溶液、1％～10％的碳酸氢钠、4.5％～25％的硫酸亚铁、2.5％～20％的硫酸锌和0.3％～2.0％的氧化剂；二、在400～600r/min的搅拌速度下将水玻璃加入到一部分的稀硫酸溶液中，使混合溶液的pH值为2.0～3.5，然后停止搅拌并控制反应温度为20～60℃，反应1～10h后，得聚硅酸溶液；三、在温度为20～80℃、搅拌速度为200～400r/min的条件下，将硫酸亚铁加入到剩余的稀硫酸溶液中搅拌5～10min，再加入聚硅酸溶液，然后以100～200r/min的速度搅拌10～20min，然后加入硫酸锌以100～200r/min的速度搅拌10～20min，而后加入氧化剂以100～200r/min的速度再搅拌10～20min，最后加入碳酸氢钠以100～200r/min的速度再搅拌10～30min，然后静置2～24h，得聚硅铁锌溶液；四、在热空气进口温度为100～250℃、热空气流量为200～800m⁵/h条件下，采用逆向接触式喷雾干燥法或并流接触式喷雾干燥法将聚硅铁锌溶液干燥，即得聚硅铁锌混凝剂；其中步骤一中氧化剂为氯酸钠或高锰酸钾，稀硫酸溶液的质量浓度为20％～50％。 

本发明的聚硅铁锌混凝剂具有以下优点：1、掺杂锌的聚硅铁锌混凝剂将形成重而密实的絮体颗粒，增加了澄清沉淀速度，减少絮体上浮现象，会对低温低浊水质适应性明显增强，其浊度去除率高达99％以上，天然有机物(UV₂₅₄)去除率达到70％～90％，化学需氧量(COD_Mn)去除率达到80％～95％；2、产品安全潜在毒性；3、掺杂锌的聚硅铁锌混凝剂减少了传统铁盐混凝剂残余色度及快速水解影响。4、应用广泛，适用于城市给水与污水、工业给水、废水处理及污泥脱水等多个领域。