專利名稱：：聚合硫酸鐵復合混凝劑及其應用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及水處理用混凝劑，具體屬于一種聚合硫酸鐵復合混凝劑及其應用。
背景技術(shù)：
：水資源短缺和水質(zhì)污染構(gòu)成人類生存和社會發(fā)展的瓶頸，提高水處理能力和效率成為重要的解決水資源短缺，凈化水質(zhì)的重要途徑。藻類普遍存在于天然水體中，是水體富營養(yǎng)化過程的重要參與者，對水質(zhì)、水處理過程和效果影響深遠。近年來藻類污染己成為一個全球性的問題。藻類引發(fā)臭味、某些藻類在一定的環(huán)境下會產(chǎn)生毒素，會引起消化道疾病，動物學實驗發(fā)現(xiàn)藻類毒素可能有致畸、致突變的作用，藻類導致混凝劑的投加量增加，磯花輕浮，堵塞濾料等干擾水處理過程。目前國內(nèi)飲用水除藻仍以預氧化和混凝、沉淀/氣浮為主要手段。聚合氯化鋁(PAC1)是繼明礬、硫酸鋁之后混凝性能較好、使用范圍較廣的一種高分子混凝劑，在國內(nèi)外混凝劑市場上均有較高的占有率。但鋁鹽混凝劑形成的絮凝體沉降速度慢、除藻效率低、在低溫低濁水混凝處理中易造成"跑礬花"現(xiàn)象；同時在處理含油廢水和某些高懸浮物高濃度有機廢水時，不能達到理想的處理效果；鋁鹽混凝劑的使用還會給環(huán)境帶來溶解鋁含量增高等問題。使用聚合硫酸鐵(PFS)進行混凝處理，不僅避免了溶解性鋁危害，而且具有混凝能力強、礬花大、沉降快、pH適用范圍廣的特點。但因生產(chǎn)工藝較復雜、成本較高和在水中的殘留色度、腐蝕性等問題，盡管已有近30年的發(fā)展歷史，目前其推廣應用范圍和市場份額仍與PAC1不能抗衡?？梢娧芯可a(chǎn)PFS的新方法和新工藝，開發(fā)其他聚合鐵混凝劑新產(chǎn)品，進一步簡化工藝、降低成本、提高效果、增強產(chǎn)品競爭力，是聚合鐵混凝劑發(fā)展的重要方向。有機高分子絮凝劑有較長的分子鏈，可以在兩個或多個顆粒間架橋，加速粒子沉降；其上的大量基團還可起到吸附、電中和等作用。但單獨使用有機高分子絮凝劑，在效果、成本等方面和無機高分子混凝劑相比缺乏競爭力；因而更多的利用途徑是和無機混凝劑配合使用。技術(shù)內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種混凝性能優(yōu)良，使用過程礬花形成迅速、結(jié)構(gòu)密實、沉降性能好，除藻效率高，有機物去除效果好，腐蝕性小；且制備工藝簡單、成本低廉、性能穩(wěn)定的聚合硫酸鐵復合混凝劑。本發(fā)明提供的一種聚合硫酸鐵復合混凝劑，通過包括如下步驟的方法制得1)取鐵屑，用0.5lmol/L硫酸溶出鐵，溶出溫度50卯度，時間24hr，濾去不溶物，濾液為暗黃褐色；2)在上述濾液中加入硫酸鐵溶液，使濾液pH值達到0.5-1.0，濾液中鐵含量達到O.l~1.0mol/L，在攪拌G值13~150S"、室溫條件下，利用緩慢滴堿法，加入l~2mol/LNa2C03溶液合成聚合硫酸鐵，使聚合硫酸鐵堿化度為0.31.0，優(yōu)選0.3-0.5;3)將上述聚合硫酸鐵在室溫下陳化28小時，優(yōu)選3小時，得到穩(wěn)定的聚合硫酸鐵；4)取經(jīng)陳化的聚合硫酸鐵，在攪拌G值50150S"、室溫條件下，緩慢滴加質(zhì)量濃度為0.1~1.0%、分子量在300-1000萬和離子度在20-50%的陽離子型聚丙烯酰胺，加入聚丙烯酰胺的量與聚合硫酸鐵中的鐵的質(zhì)量比為1:23200，反應12小時，制成硫酸鐵復合混凝劑，該產(chǎn)品為棕紅色透明液體。所述的鐵屑可以用含鐵豐富的工業(yè)廢料如鐵尾礦等代替。本發(fā)明硫酸鐵復合混凝劑可用于水的混凝處理，特別是水中除藻。一種利用硫酸鐵復合混凝劑在水中混凝除藻的方法，包括如下步驟(1)臭氧預氧化臭氧劑量0.52.0mg/L，接觸時間415min;(2)采用硫酸鐵復合混凝劑混凝處理混凝劑劑量根據(jù)燒杯試驗法確定，混凝水力條件快速混合G值100300s"、時間0.52.0min;慢速反應G值1030s—1、時間1540min，慢速反應開始5~10min時投入石灰，調(diào)節(jié)pH值到7.07.5;(3)靜置沉淀沉淀時間大于15min。藻類去除率達到95.0%以上。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下優(yōu)點和效果本發(fā)明在充分研究水處理過程混凝機理和混凝劑生產(chǎn)原理的基礎(chǔ)上，采用原料溶出、聚合、陳化和復合制備得到的聚合硫酸鐵有機高分子復合混凝劑，混凝效果好，混凝過程中礬花形成速度快，所形成的礬花粒度大、密實性好，沉降性能優(yōu)異，藻類去除率達到95.0%以上，色度去除率達到90~95%，出水色度低，<5度；并且鐵殘余少，對水體pH影響小，腐蝕性小，污泥穩(wěn)定、體積小，適用于飲用水處理和污水處理；復合混凝劑制備工藝簡單，投資省，原料成本低、能耗低，有利于推廣。具體實施方式.-實施例1:取鐵屑，用lmol/L硫酸溶出鐵，溶出溫度60度，時間3hr，濾去不溶物，濾液為暗黃褐色；在上述濾液中加入硫酸鐵溶液，使濾液pH值達到l.O，濾液中鐵含量達到0.4mol/L，在攪拌G值50S—1、室溫條件下，利用緩慢滴堿法，加入2mol/LNa2C03溶液合成聚合硫酸鐵，使聚合硫酸鐵堿化度為0.5;將上述聚合硫酸鐵在室溫下陳化3小時，得到穩(wěn)定的聚合硫酸鐵；取經(jīng)陳化的聚合硫酸鐵，在攪拌G值135S"、室溫條件下，緩慢滴加質(zhì)量濃度為0.2%的陽離子型聚丙烯酰胺(C5015，北京希濤技術(shù)開發(fā)有限公司)，加入聚丙烯酰胺的量與聚合硫酸鐵中的鐵的質(zhì)量比為1:25，反應1小時，得到棕紅色透明液體即硫酸鐵復合混凝劑。實施例2以高嶺土、腐殖酸、自來水配置水樣，水樣指標為濁度8.2NTU、CODMn3.597mg/L、450nm處吸光度值(Abs45Q)0.179、pH7.23;采用實施例1的混凝劑，混凝條件250rpm(轉(zhuǎn)/分鐘，相當于G值145s—1)lmin、40rpm(相當于G值15s")20min、靜置沉淀20min處理?；炷^程可見絮體礬花形成快，且均勻密實，易于沉淀；水樣沉后水殘余濁度可達到0.6410.827NTU，CODMn1.538mg/L、450nm處吸光度值(Abs450)0.0165、pH6,67.03。實施例3采用春季某湖水作原水，水質(zhì)指標為濁度8.72NTU、CODMn2.78mg/L、藻類2.16*107個/L、pH6.93?；炷龡l件250rpm(轉(zhuǎn)/分鐘，相當于G值145s")lmin、40rpm(相當于G值15s-')20min、靜置沉淀20min;分別使用商品PAC1(堿化度60%)、A1C13、Fe2(S04)3、實施例1制備的混凝劑，混凝劑中以Al/Fe摩爾濃度為0.1mol/L，混凝劑投量均為0、0.5、1.0、2.0、3.0、5.0、8.0X10-5mol/L等?；炷恋砗蠼Y(jié)果如表l:表1不同混凝劑混凝效果對比表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>同時，實施例1混凝劑出水中鐵離子含量低于0.03mg/L，色度小于5度。實施例4:某湖水除藻，水質(zhì)指標為濁度12.2NTU、TOC/DOC2.373mg/L、藻類3.48"()7個/L、pH7.06。處理過程(1)臭氧預氧化(劑量0.8mg/L，接觸吋間10min);(2)采用聚合硫酸鐵有機高分子復合混凝劑混凝處理，混凝劑劑量根據(jù)燒杯試驗法確定為3.5mg/L，水力條件快速混合G值150s"、時間l.Omin，慢速反應G值13.5s"、時間20min，慢速反應開始10min時投入石灰，調(diào)節(jié)pH值到7.5;(3)靜置沉淀15min后，于液面下2厘米處小心取樣測定濁度、色度、藻類、DOC等指標。結(jié)果表明沉淀出水中濁度降為0.656NTU、色度為4度、藻類3.18*105個/L，藻類去除率達到99.1%，DOC1.59mg/L，去除率達33%;并且甲醛含量小于0.04mg/L。權(quán)利要求1.一種聚合硫酸鐵復合混凝劑，其特征在于，通過包括如下步驟的方法制得1)取鐵屑，用0.5～1mol/L硫酸溶出鐵，溶出溫度50～90度，時間2～4hr，濾去不溶物；2)在上述濾液中加入硫酸鐵溶液，使濾液pH值達到0.5～1.0，濾液中鐵含量達到0.1～1.0mol/L，在攪拌G值13～150S-1、室溫條件下，利用緩慢滴堿法，加入1～2mol/LNa2CO3溶液合成聚合硫酸鐵，使聚合硫酸鐵堿化度為0.3～1.0；3)將上述聚合硫酸鐵在室溫下陳化2～8小時；4)取經(jīng)陳化的聚合硫酸鐵，在攪拌G值50～150S-1、室溫條件下，緩慢滴加質(zhì)量濃度為0.1～1.0％、分子量在300-1000萬和離子度在20-50％的陽離子型聚丙烯酰胺，加入聚丙烯酰胺的量與聚合硫酸鐵中的鐵的質(zhì)量比為1∶23～200，反應1～2小時，制成硫酸鐵復合混凝劑。2、如權(quán)利要求1所述的聚合硫酸鐵復合混凝劑，其特征在于，所述的鐵屑用鐵尾礦代替。3、如權(quán)利要求1所述的聚合硫酸鐵復合混凝劑，其特征在于，所述的聚合硫酸鐵堿化度為0.3~0.5。4、如權(quán)利要求1所述的聚合硫酸鐵復合混凝劑，用于水的混凝處理。5、一種利用權(quán)利要求1所述的硫酸鐵復合混凝劑在水中混凝除藻的方法，包括如下步驟(1)臭氧預氧化臭氧劑量0.52.0mg/L，接觸時間415min;(2)采用硫酸鐵復合混凝劑混凝處理混凝劑劑量根據(jù)燒杯試驗法確定，混凝水力條件快速混合G值100300s—1、時間0.52.0min;慢速反應G值1030s—1、時間1540min，慢速反應開始5~10min時投入石灰，調(diào)節(jié)pH值到7.0~7.5;(3)靜置沉淀沉淀時間大于15min。全文摘要本發(fā)明提供了一種聚合硫酸鐵復合混凝劑，通過包括如下步驟的方法制得以鐵屑為原料，用硫酸溶出鐵，利用緩慢滴堿法加入Na₂CO₃溶液合成聚合硫酸鐵，陳化，緩慢滴加陽離子型聚丙烯酰胺，制成硫酸鐵有機高分子復合混凝劑。本發(fā)明制備的混凝劑性能優(yōu)良，使用過程礬花形成迅速、結(jié)構(gòu)密實、沉降性能好，除藻率高(＞95％)，有機物去除效果好，腐蝕性小，廣泛適用于自來水、污廢水處理，且制備工藝簡潔、成本低廉、性能穩(wěn)定，易于工業(yè)化實施。文檔編號C02F1/52GK101274780SQ20081005511公開日2008年10月1日申請日期2008年5月19日優(yōu)先權(quán)日2008年5月19日發(fā)明者劉海龍,程芳琴申請人:山西大學