[发明专利]一种介孔吸附型铝盐复合混凝剂合成方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于化工和环境技术领域，具体涉及一种介孔吸附型铝盐复合混凝剂合成方法和及其应用。

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，常用介孔材料包括氧化铝、氧化硅分子筛、天然状粘土等。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化或者巯基化，使之赋予络合水体中重金属阳离子的功能。如果介孔材料表面为阳离子覆盖，例如钠离子、钙离子、镁离子等，则在处理过程中进一步与水体中已有阴离子形成不溶性金属盐的形式，则具备乐去除水体重阴离子的功能。

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，可通过胶体的脱稳和凝聚，使细小颗粒变为易于分离的絮体，从而很容易从水体重通过自然沉降或者气浮的方式离出来。目前广为使用的混凝剂主要品种聚合氯化铝和聚合硫酸铁，以及无机低分子的硫酸铝。我国研究无机高分子混凝剂聚合氯化铝已经有30多年的历史，但是在去除水体中阴离子方面聚合氯化铝的效果并不理想，尤其是对于含盐量比较大的废水，例如硝酸盐、硫酸盐、盐酸盐等。对于含盐量比较高的废水目前国家没有明确的标准，但是高含盐废水排放后往往引起土壤盐碱化，土壤板结、丧失肥力和种植功能，随着我国对于污水排放指标的日益收紧，对于污水的含盐量将面临更大的排放压力。但是聚合氯化铝在去除胶体方面是目前最好的混凝剂之一，尤其是其架桥能力更为出色。本专利中对于聚合氯化铝没有严格的要求，其盐基度在30％到95％范围内，氧化铝含量在20％至35％范围内都可以用以与二氧化硅的复合，而不影响其使用效果。

工业生产过程中排放的含氮废水，农业上施用的氮肥成为江河湖泊富营养化最大的来源，排入受纳水体后，氨氮有机氮等会转化成硝酸根(NO₃^-)或者亚硝酸根(NO₃^-)。在硝酸根进入人体后被还原为亚硝酸根，而成为致癌物质。因此水体中的硝酸盐和亚硝酸盐的去除成为迫切的问题。

上述新型吸附型混凝剂利用混凝剂在沉淀过程中与水体中阴离子形成共沉淀物[Ca(AlO₂)₂]_x[CaSiO₃]_y[Ca(NO₃)₂)]_y·XH₂O和[Ca(AlO₂)₂]_x[CaSiO₃]_y[Ca(NO₂)₂)]_y·XH₂O的原理，可以有效去除水体中的硝酸盐和亚硝酸盐等离子，达到去除的目的。同时这一方法也可以去除水体中的主要以硝酸盐和亚硝酸盐形式存在的总氮。由于复合混凝剂中含有一定量的聚合氯化铝，因此它具有吸附、沉淀和凝聚的多种功能，去除水体中的有机物的效率更高。

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颗粒物和某些阴离子，例如硝酸根、亚硝酸根、硫酸根、氯离子等，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，例如铜、铅等离子及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)，尤其市政废水和工业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型铝盐复合混凝剂合成方法及其应用。

本发明提出的介孔吸附型铝盐复合混凝剂生产方法，具体步骤为：在室温条件下，将固体原料铝酸钙和氢氧化钙或者氧化钙混合均匀，研磨粉碎至粒径在200目以下，形成组分A；将二氧化硅和固体聚合氯化铝混合均匀，研磨粉碎至200目以下，形成组分B；其中，铝酸钙与氢氧化钙或氧化钙的质量比为1∶0.1-1∶0.2，聚合氯化铝和二氧化硅的质量比为1∶1.5-1∶0.1，使用时，组分A与组分B的投加量之比为1∶0.1-1∶0.01。