[发明专利]以铝盐作晶核生成复合物沉淀去除水中硫酸盐的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种去除水中硫酸盐的方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，环境污染、环境破坏、环境恶化等问题越来越严重。统计资料表明许多河流、湖泊以及城市的地表水和地下水水质日趋恶化，居民饮用水源受到严重的污染威胁。地表水、地下水、饮用水源中硫酸盐超标是现在一种常见水污染问题。水中硫酸盐超标会破坏水生态环境，危害水生生物生长；长期饮用易出现腹泻、肠道功能紊乱等疾病；在农业上，使用硫酸盐超标水体灌溉会破坏土壤结构，形成盐碱地，抑制农作物生长。在工业生产中，使用硫酸盐超标水体会造成水器结垢，腐蚀管道与生产设备，形成较高的安全隐患。

目前，常见的去除硫酸盐的方法有，氯化钡法、钙法、离子交换法、SRS膜法、吸附法、生物法等。氯化钡法工艺纯熟、流程短、去除率能达到97％以上，可得到副产物硫酸钡；但氯化钡价格高，增加运行成本，过量的氯化钡有毒，不环保，易导致原水二次污染。钙法去除硫酸根的原理是钙离子在一定条件下能够与硫酸根离子结合反应生成硫酸钙沉淀(CaSO₄·2H₂O)，经固液分离后，硫酸根可以石膏的形式去除。钙法运行成本低，可得到副产物石膏，但硫酸钙溶解度大(25℃时的溶度积为7.1×10^-5)，去除效率低，技术要求复杂，出水碱度高，因此该法的适用范围小。离子交换法工艺纯熟、交换速度快、选择性强、去除效率高、物料可循环利用、运用范围广泛，但预处理要求严格、设备投资较高。SRS膜法是一种纳米级过滤技术，具有选择性强、去除率高，操作简单，运行费用低、投资回报快等优点，但成本高，更难于实现大规模投产。吸附法原料制备成本低，污染小，是发展前景较好的硫酸盐去除方法；但吸附机理不明确，吸附性能不稳定，目前还处于实验室研究阶段。生物法适合处理同时富含有机物和硫酸盐的水体，但易引入杂质，造成二次污染。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有去除硫酸盐的方法成本高、方法复杂的技术问题，提供了一种以铝盐作晶核生成复合物沉淀去除水中硫酸盐的方法。

以铝盐作晶核生成复合物沉淀去除水中硫酸盐的方法按照以下步骤进行：

一、向水中投加铝盐和钙盐，搅拌至完全溶解，得混合物a，其中铝盐与钙盐的摩尔比为1.0～1.2﹕1.0，混合物a中铝离子和钙离子的浓度分别为0.1～0.15g/L和0.144～0.234g/L；

二、向混合物a中加入生石灰或石灰乳悬浊液，生石灰或石灰乳悬浊液与步骤一中所述钙盐的摩尔比为1.4～1.6﹕1.0，以100r/min的搅拌速度搅拌20～30分钟，此时混合液的pH值为11.0～12.0，静置15-20分钟，进行固液分离；

三、将步骤二中固液分离出的清液用酸液调节pH值至7.0～8.5，即完成以铝盐作晶核生成复合物沉淀去除水中硫酸盐的过程。

步骤一中所述的铝盐是氯化铝、硝酸铝、聚合氯化铝及聚合硝酸铝中一种或其中几种的混合物。

步骤一中所述的钙盐是氯化钙及硝酸钙中的一种或两种的混合物。

步骤二中固液分离的方式为常压过滤、重力过滤或经过底部泥斗排泥。

步骤三中所述的酸液是盐酸。

本发明具有以下有益效果：

1)本发明以铝盐作晶核，在碱性条件下与钙离子、硫酸根离子结合生成不易溶于水的复合物Ca_nAl_2m(SO₄)_3x(OH)₁₂·zH₂O。

2)本发明所选药剂氯化铝、氯化钙、生石灰都具有来源广泛、价格低廉特点，使得采用此种方法处理硫酸盐超标水体的运行成本低。

3)本发明方法处理效率高、污染小、方法简单、投资回报快，适用于各种水体，易实现大规模投产。

采用本发明方法处理后，水中硫酸盐含量小于250mg/L，符合《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式以铝盐作晶核生成复合物沉淀去除水中硫酸盐的方法按照以下步骤进行：

一、向水中投加铝盐和钙盐，搅拌至完全溶解，得混合物a，其中铝盐与钙盐的摩尔比为1.0～1.2﹕1.0，混合物a中铝离子和钙离子的浓度分别为0.1～0.15g/L和0.144～0.234g/L；