[发明专利]在聚硅酸盐絮凝剂中添加稳定剂延长稳定时间的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在聚硅酸盐絮凝剂添加稳定剂延长稳定时间的方法，属于絮凝剂合成领域。

背景技术

随着工业和城市化的发展，工业废水和生活废水排放量不断加大，而水资源是有限的，因此水的处理和再利用尤显重要。常用的水处理方法有生化法、混凝沉降法、离子交换法、化学氧化法等，其中混凝沉降法具有较低的处理成本而应用广泛。混凝剂性能的优劣决定着混凝处理的效果。聚硅酸盐絮凝剂与目前常使用的聚铝、聚铁等絮凝剂相比较，在添加量相同的情况下具有矾花大、密实、沉降速度快等优点，尤其是金属残留低、处理低浊度低温水性能好等特性，引起水处理界的重视。

聚硅酸盐絮凝剂根据所含金属盐种类的不同可分为聚硅酸单金属盐絮凝剂和聚硅酸复合金属盐絮凝剂，总体来说聚硅酸复合盐絮凝剂的使用效果要优于单金属盐。聚硅酸盐絮凝剂的合成采用金属盐如硫酸铝，与活化硅酸采用两种不同的方法进行聚合。一种方法是将金属盐絮凝剂溶液与活化硅酸在一定条件下通过混合反应进行合成，所制得的聚硅酸盐絮凝剂具有较高的分子量，对水中的胶体物质具有很强的吸附架桥能力和较强的电中和能力。另一种方法是加拿大Handy化学品公司采用在高剪切工艺条件下制备的碱式多核羟基聚硅酸硫酸铝絮凝剂。

通过研究发现，基于第一种方法制备的聚硅酸盐絮凝剂中金属离子及水解聚合产物与聚硅酸有键合作用，可提高活化硅酸的储存稳定性，但稳定时间仍然比较短。增加聚硅酸盐的含量有助于提高净水效果和扩展其应用范围，但相应的稳定性随着硅酸盐含量的增加，稳定时间快速下降，极易出现凝胶并失效。试验表明：二氧化硅百分含量为2%和锌硅比为1:1时，稳定时间为9天。二氧化硅百分含量为4%和锌硅比为1:1时，稳定时间为2天。二氧化硅百分含量为5%和锌硅比为1:1时，稳定时间为1天。二氧化硅百分含量为4%和锌硅比为2:1时，稳定时间为4天。并且即使出现凝胶，去浊率仍在80%以上，而不加稳定剂的出现凝胶后则去浊率降至60%以下。

通过添加稳定剂的方法可适当改变稳定性，添加的有聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、六偏磷酸钠、表面活性剂、丙酮、无水乙醇、正丁醇等，其中聚丙烯酰胺和无水乙醇可适当延长稳定期，其余效果均不明显。还有一些方法如降低PH值、适当提高金属与硅的摩尔比、稀释、搅拌时间、搅拌强度、改变金属离子类型、降低保存温度、降低Na⁺浓度等方法，也可延长稳定期但不明显，其中如降低温度、稀释等方法在实际应用中不可行。

本发明的方法是：在聚硅酸盐絮凝剂中添加不同浓度的乙酸盐或乙酸和乙酸盐混合物溶液作为稳定剂，即可延长聚硅酸盐絮凝剂的稳定时间。与不添加稳定剂的聚硅酸盐絮凝剂相比，硅凝胶出现的时间推后，稳定时间延长，在稳定期间絮凝性能保持稳定。

发明内容

本发明的目在于：通过添加稳定剂，延长聚硅酸盐絮凝剂出胶时间和稳定时间，解决稳定性差的缺点。将乙酸盐或乙酸和乙酸盐混合物作为稳定剂添加到聚硅酸盐絮凝剂中，延长聚硅酸盐絮凝剂的出胶时间，在出胶之前保持聚硅酸盐絮凝剂具有良好的絮凝性能。

为达到上述目的，本发明采用的方法是：将硅酸盐稀释成不同二氧化硅百分含量的溶液，加入一定量的酸进行酸化，活化，得到聚硅酸。根据不同金属与硅摩尔比，经计算得到相应金属盐的质量，配制成水溶液，加入聚硅酸中，熟化。稳定剂为乙酸盐或乙酸和乙酸盐混合物溶液。添加稳定剂的方式有两种，一种是在聚硅酸中添加，另一种是在合成完毕的聚硅酸金属盐絮凝剂中添加。

本发明的目的是通过如下措施达到的：将二氧化硅质量百分数为1.0%～5.0%硅酸盐水溶液加入到一定量酸溶液中，搅拌活化10min～60min，得到聚硅酸溶液。向其中加入按金属与硅摩尔比为0.5～3.5的金属盐水溶液，搅拌熟化10min～60min，得到聚硅酸盐絮凝剂。添加稳定剂的方式有两种，一种方式是在聚硅酸中添加一定体积的乙酸盐或乙酸和乙酸盐混合物溶液，另一种方式是在合成的聚硅酸金属盐絮凝剂中添加一定体积的乙酸盐或乙酸和乙酸盐混合物溶液。添加完毕后搅拌10min～30min后即可得到稳定聚硅酸盐絮凝剂产品。

上述方法合成的聚硅酸锌絮凝剂的质量指标：比重为1.0～1.9，PH<4，二氧化硅质量分数为1.0%～5.0%，金属盐质量百分含量为0.5%～10.0%，乙酸盐或乙酸和乙酸盐混合物的质量百分含量为0.5%～5.0%，外观为无色或白色粘稠状液体。