[发明专利]硅钙复合型聚合氯化铝铁絮凝剂及其生产方法

说明书

本发明涉及一种无机高分子聚合絮凝剂及其生产方法。

无机絮凝剂的应用广泛，种类繁杂，主要产品开发的顺序依次为硫酸铝、聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁（PFS）等，但上述产品均存在一些不足，如硫酸铝是工业上最重要的铝盐之一，但成本高，腐蚀性大，在某些场合净水效果不理想；PAC、PFS絮凝剂二者都是能较强的吸附胶体微粒，絮凝效果较好，但该产品的稳定性较差。CN89108931.4公开一种聚合碱式硅硫酸铝（PASS）在提高产品的稳定性方面作出了贡献，但其工艺复杂，需用Warlng掺和解决强剪切混合条件，同时需用特殊稳定剂解决产品的稳定性，聚合反应时间长；CN90108702.5公开了一种聚合硅酸－盐絮凝剂及制备方法，简化了工艺，同样存在聚合时间长的问题，需3－6小时，产品的pH值约2左右，腐蚀性大，CN86104833A公开的聚合铝铁絮凝剂的生产方法，也存在聚合反应时间长这一不足。

本发明的目的是在现有的PAC、PFS的生产工艺基础上，寻求一种简便、腐蚀性小、快速聚合的方法，同是时通过加大产品的分子量寻求一种稳定性进一步增强的无机高分子絮凝剂。

下面结合附图详细叙述本发明的技术特征。

本发明的工艺流程分三步完成：第一步是浸提，将各种含铝铁的原料如铝矾土、煤矸石、高岭土、铝灰、铝屑等按常规方法用盐酸浸提，得到含铝铁元素的浸提液，然后将浸提液（按Al₂O₃＋Fe₂O₃计）浓度调整到10％。第二步为聚合反应，首先将硅酸钠作为催化剂和稳定剂加入浸提液，然后将碱土金属盐（如碳酸钙、碳酸镁等）作为聚合剂加入浸提液，进行快速聚合反应，反应条件为常温（0－50％），常压pH＝4.0－5.0，最佳pH值为4.5，时间为30－90分钟，最佳时间为60分钟。碱土金属盐的量以（Al^3＋＋fe^3＋的量计为40－100％，硅酸钠的量以（Al^3＋＋Fe^3＋）的量计为2－20％，最佳剂量为5－10％，聚合反应后的溶液具有一定的粘滞性，即为液体产品，存放三个月不分解。第三步为干燥，将液体产品在70－110℃的条件下干燥，得到固体产品。

本发明所述的硅钙复合型聚合氯化铝铁絮凝剂的生产方法，浸提、聚合、干燥为常规方法，其特征是在聚合反应时，硅酸钠与碱土金属盐加入浸提液的先后顺序，即必须先将硅酸钠加入浸提液，然后再将碱土金属盐加入浸提液，这时可以看到聚合反应剧烈，产生大量泡沫，到60－90分钟，反应停止。如果先将碱土金属盐加入浸提液，然后再将硅酸钠加入浸提液，则反应缓慢，约3－4小时。CN89108931.4公开的聚合碱式硅酸硫酸铝（PASS）所述的聚合反应，描述了在浸提液中加入SlO₂、Na₂O或Na₂SlO₃与铝酸钠进行聚合反应，但未述及SlO₂、Na₂O或Na₂SlO₃与铝酸钠投放的先后顺序。CN86104833.A公开的高聚合铝铁絮凝剂的生产方法，述及了聚合反应以碳酸盐，氢氧化物以及其它弱酸强碱盐（硅酸钠、铝酸钠）为聚合原料，按一定的配制方法配制成不同种类的聚合剂进行聚合反应，同样也未述及硅酸钠与碳酸盐，氢氧化物加入浸提液的先后顺序。CN90108702.5公开的聚合硅酸－盐絮凝剂及制备方法，同样也未述及硅酸钠与碱金属盐加入浸提液的先后顺序。表一所述的实验结果可进一步了解本发明的积极效果。

表一

时间  方法:在AlFe液中首先  方法:在AlFe液中首先加

(分钟) 加Na₂SiO₃,再加入CaCO₃CaCO₃再加Na₂SiO₃

反应现象  净水效果  反应现象  净水效果

15  有剧烈反应产  出现一般  反应较慢气  无絮凝效果

生大量气体  絮凝效果  体产生量小

30  反应开始减慢,  絮凝效果  同上  同上

气体量减小  良好

60  反应基本完成  同上  同上  同上

90  反应完成  同上  同上  同上

130  同上  出现一般絮凝

效果

160  同上  同上