專利名稱：一種高鋅復(fù)合鋁鐵脫氮混凝劑及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高鋅復(fù)合鋁鐵脫氮混凝劑及其制備工藝。
背景技術(shù)：
近三十年來，工農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展導(dǎo)致我國水環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，其中水體中的氮磷含量急劇增加，致使地表水體的水華、赤潮現(xiàn)象頻繁爆發(fā)，已嚴(yán)重威脅到水生生物的正常生長及人體的健康，因此脫氮除磷成為水處理技術(shù)領(lǐng)域的焦點(diǎn)之一。常規(guī)的脫氮除磷工藝一般采用生物法，但是存在氧及能量的高消耗、不穩(wěn)定操作等瓶頸問題，況且達(dá)標(biāo)脫氮一般需要采用三級處理，成本明顯增加。因此工藝簡單、成本較低的脫氮技術(shù)成為水處理中重要的科研開發(fā)領(lǐng)域，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。目前，固體廢棄物污染已成為全球的重大問題，我國現(xiàn)存固體垃圾超過60億噸， 并且每年增長10%。因此，低成本、高效處置成為急需解決固體廢棄物污染的關(guān)鍵點(diǎn)，其中資源化處理成為經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的重要手段，而利用廢棄物制備混凝劑一直是水處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。國內(nèi)外專家采用煤矸石、粉煤灰、鐵礦石、高嶺土尾礦、鋼鐵酸洗廢液、稀土化合物、 造紙黑液、發(fā)電廠廢棄物、廢棄塑料、有機(jī)廢料等固廢棄物制備了各種無機(jī)及有機(jī)混凝劑。 該方面報道，參見姚鋼及周淑芳的國家發(fā)明專利“利用粉煤灰生產(chǎn)無機(jī)鋁鐵高聚合混凝劑的方法”，申請?zhí)枮?1U8398. X ；程鴻德、梁寧等的國家發(fā)明專利“含水聚硅酸鋁鐵廢水凈化劑及其生產(chǎn)方法”，申請?zhí)枮?0113030. 7 ；劉啟旺、陳江平等的國家發(fā)明專利“利用工業(yè)廢渣一步合成無機(jī)高分子絮凝劑一聚合硫酸鋁鐵”，申請?zhí)枮?00410046302. 9。一般來說，傳統(tǒng)的混凝過程可以除磷，但脫氮效率很低。中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局授權(quán)的國家發(fā)明專利“利用鍍鋁鋅渣制備無機(jī)高分子復(fù)合鋁鐵鋅混凝劑的方法 (ZL200910014566. 9) ”提供一種利用鍍鋁鋅渣制備貯存穩(wěn)定性較好、混凝效果優(yōu)異且成本較低的無機(jī)高分子復(fù)合鋁鐵鋅混凝劑的方法，但是未涉及脫氮功能。國內(nèi)外文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫中， 目前未見有高效脫氮功能混凝劑制備的相關(guān)文獻(xiàn)報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對混凝劑脫氮效率較低的現(xiàn)狀，提供一種采用鍍鋁鋅渣制備的高鋅復(fù)合鋁鐵脫氮混凝劑及其制備工藝。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是高鋅復(fù)合鋁鐵脫氮混凝劑的組分及含量為鍍鋁鋅渣4% 6%
質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%~20%的稀鹽酸40%~60%
質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%~80%的稀硫酸10% 30%
添加劑0%~5%
氫氧化鈉0.1%~0.3%
水6% 22%,所有百分?jǐn)?shù)為重量百分?jǐn)?shù)。所用的稀鹽酸為工業(yè)級，液體。所用的稀硫酸為工業(yè)級，液體。所用的氫氧化鈉為工業(yè)級，固體，氫氧化鈉含量大于95%。所用的添加劑為氯化鋅或硫酸鋅，工業(yè)級，固體，氯化鋅含量大于90%，硫酸鋅含量大于95%。將上述各組分制成本發(fā)明高鋅復(fù)合鋁鐵脫氮混凝劑的制備工藝為a、采用濕法將4% 6%的鍍鋁鋅渣破碎為細(xì)塊渣樣品；b、在溫度為85°C 100°C及攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分鐘 600轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將 40 % 60 %的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10 % 20 %的稀鹽酸溶液和10 % 30 %的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20 % 80%的稀硫酸溶液加入到上述塊狀樣品中浸取，控制浸取時間為3小時 7小時，然后在溫度為25°C 40°C的條件下過濾，得到濾液I，備用；C、在溫度為25°C 40°C及攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分鐘 400轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將 0% 5%的氯化鋅固體或硫酸鋅固體加入到上述濾液I中，得到濾液II，備用；d、在攪拌速度為400轉(zhuǎn)/分鐘 800轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將0. 0. 3%的氫氧化鈉固體與6% 22%的水混合，得到氫氧化鈉溶液，備用；e、在溫度為40°C 70°C及攪拌速度為400轉(zhuǎn)/分鐘 800轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將上述氫氧化鈉溶液加入到上述濾液II中，控制PH值為2 3，聚合5小時 30小時，制得淡土黃色或紅褐色的液體產(chǎn)品；f、應(yīng)用轉(zhuǎn)桶式烘干方法將液體產(chǎn)品制備成淡黃色或土黃色固形產(chǎn)品，熱空氣進(jìn)口溫度為100°c 130°C。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、本發(fā)明以固體廢棄物鍍鋁鋅渣為主要原料，以工業(yè)氯化鋅固體或硫酸鋅固體為添加劑，采用混合酸浸取及加堿共聚的方法，制備貯存穩(wěn)定性較好且脫氮效果優(yōu)異的高鋅復(fù)合鋁鐵脫氮混凝劑。2、本發(fā)明的高鋅復(fù)合鋁鐵脫氮混凝劑，生產(chǎn)過程為常壓，反應(yīng)釜溫度要求為 25 °C 100°C。3、本發(fā)明的高鋅復(fù)合鋁鐵脫氮混凝劑是在傳統(tǒng)鋁鹽、鐵鹽混凝劑基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型無機(jī)高分子復(fù)合混凝劑，可應(yīng)用于城市污水、工業(yè)廢水及富營養(yǎng)化嚴(yán)重的湖泊水等領(lǐng)域。4、本發(fā)明的高鋅復(fù)合鋁鐵脫氮混凝劑是兼具鋅鹽脫氮及強(qiáng)絮凝能力、鋁鹽脫除膠體物質(zhì)、鐵鹽脫除有機(jī)物質(zhì)及重金屬等污染物的多功能無機(jī)復(fù)合水處理藥劑，脫氮效果比傳統(tǒng)混凝劑提高30 % 65 %。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實(shí)施例1采用濕法將6kg的鍍鋁鋅渣破碎為細(xì)塊渣樣品。在溫度為85°C 100°C及攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分鐘 600轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將61L的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的稀鹽酸溶液和 IOL的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的稀硫酸溶液加入到上述塊狀樣品中浸取，控制浸取時間為3小時， 然后在溫度為25°C 40°C的條件下過濾，得到濾液I，備用。在攪拌速度為400轉(zhuǎn)/分鐘 800轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將0. 25kg的氫氧化鈉固體與19L的水混合，得到氫氧化鈉溶液，備用。在溫度為40°C 70°C及攪拌速度為400轉(zhuǎn)/分鐘 800轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將上述氫氧化鈉溶液加入到上述濾液I中，控制PH值為2. 8，聚合30小時，制得紅褐色的液體產(chǎn)品。實(shí)施例2采用濕法將5kg的鍍鋁鋅渣破碎為細(xì)塊渣樣品。在溫度為85°C 100°C及攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分鐘 600轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將46L的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17%的稀鹽酸溶液和9L 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%的稀硫酸溶液加入到上述塊狀樣品中浸取，控制浸取時間為5小時，然后在溫度為25°C 40°C的條件下過濾，得到濾液I，備用。在溫度為25°C 40°C及攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分鐘 400轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將3kg的氯化鋅固體或硫酸鋅固體加入到上述濾液I中，得到濾液II，備用。在攪拌速度為400轉(zhuǎn)/分鐘 800轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將 0. 18kg的氫氧化鈉固體與15L的水混合，得到氫氧化鈉溶液，備用。在溫度為40°C 70°C 及攪拌速度為400轉(zhuǎn)/分鐘 800轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將上述氫氧化鈉溶液加入到上述濾液II中，控制PH值為2，聚合5小時，制得淡土黃色的液體產(chǎn)品。實(shí)施例3采用濕法將4. 5kg的鍍鋁鋅渣破碎為細(xì)塊渣樣品。在溫度為85°C 100°C及攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分鐘 600轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將40L的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%的稀鹽酸溶液和 20L的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%的稀硫酸溶液加入到上述塊狀樣品中浸取，控制浸取時間為7小時， 然后在溫度為25°C 40°C的條件下過濾，得到濾液I，備用。在溫度為25°C 40°C及攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分鐘 400轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將5kg的氯化鋅固體或硫酸鋅固體加入到上述濾液I中，得到濾液II，備用。在攪拌速度為400轉(zhuǎn)/分鐘 800轉(zhuǎn)/分鐘的條件下， 將0. 3kg的氫氧化鈉固體與23L的水混合，得到氫氧化鈉溶液，備用。在溫度為40°C 70°C 及攪拌速度為400轉(zhuǎn)/分鐘 800轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將上述氫氧化鈉溶液加入到上述濾液II中，控制PH值為3，聚合15小時，制得紅褐色的液體產(chǎn)品。實(shí)施例4采用濕法將4. 5kg的鍍鋁鋅渣破碎為細(xì)塊渣樣品。在溫度為85°C 100°C及攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分鐘 600轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將40L的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的稀鹽酸溶液和 12L的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的稀硫酸溶液加入到上述塊狀樣品中浸取，控制浸取時間為3小時， 然后在溫度為25°C 40°C的條件下過濾，得到濾液I，備用。在溫度為25°C 40°C及攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分鐘 400轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將0. 5kg的氯化鋅固體或硫酸鋅固體加入到上述濾液I中，得到濾液II，備用。在攪拌速度為400轉(zhuǎn)/分鐘 800轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將0. 15kg的氫氧化鈉固體與IOL的水混合，得到氫氧化鈉溶液，備用。在溫度為40°C 70°C及攪拌速度為400轉(zhuǎn)/分鐘 800轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將上述氫氧化鈉溶液加入到上述濾液II中，控制PH值為2. 5，聚合8小時，制得淡土黃色的液體產(chǎn)品。實(shí)施例5采用濕法將6kg的鍍鋁鋅渣破碎為細(xì)塊渣樣品。在溫度為85°C 100°C及攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分鐘 600轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將61L的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的稀鹽酸溶液和 IOL的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的稀硫酸溶液加入到上述塊狀樣品中浸取，控制浸取時間為3小時， 然后在溫度為25°C 40°C的條件下過濾，得到濾液I，備用。在攪拌速度為400轉(zhuǎn)/分鐘 800轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將0. 25kg的氫氧化鈉固體與19L的水混合，得到氫氧化鈉溶液，備用。在溫度為40°C 70°C及攪拌速度為400轉(zhuǎn)/分鐘 800轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將上述氫氧化鈉溶液加入到上述濾液I中，控制PH值為2. 8，聚合30小時，制得紅褐色的液體產(chǎn)品。 應(yīng)用轉(zhuǎn)桶式烘干方法將液體產(chǎn)品制備成土黃色固形產(chǎn)品，熱空氣進(jìn)口溫度為120°C。實(shí)施例6采用濕法將5kg的鍍鋁鋅渣破碎為細(xì)塊渣樣品。在溫度為85°C 100°C及攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分鐘 600轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將46L的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17%的稀鹽酸溶液和9L 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%的稀硫酸溶液加入到上述塊狀樣品中浸取，控制浸取時間為5小時，然后在溫度為25°C 40°C的條件下過濾，得到濾液I，備用。在溫度為25°C 40°C及攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分鐘 400轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將3kg的氯化鋅固體或硫酸鋅固體加入到上述濾液I中，得到濾液II，備用。在攪拌速度為400轉(zhuǎn)/分鐘 800轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將 0. 18kg的氫氧化鈉固體與15L的水混合，得到氫氧化鈉溶液，備用。在溫度為40°C 70°C 及攪拌速度為400轉(zhuǎn)/分鐘 800轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將上述氫氧化鈉溶液加入到上述濾液II中，控制PH值為2，聚合5小時，制得淡土黃色的液體產(chǎn)品。應(yīng)用轉(zhuǎn)桶式烘干方法將液體產(chǎn)品制備成淡黃色固形產(chǎn)品，熱空氣進(jìn)口溫度為100°C。應(yīng)用實(shí)例將以上實(shí)施例1、2、3、4制備的No. 1、2、3、4高鋅復(fù)合鋁鐵脫氮混凝劑產(chǎn)品用于模擬景觀水的混凝脫氮處理，同時與聚合氯化鋁作對比。原水濁度為101 1MNTU，PH值 7. 89 8. 12, CODcr 129 143mg/L,氨氮 7. 45 7. 82mg/L,水溫 16°C。投藥濃度為 mg 鋁 / L水樣。處理結(jié)果列于表1。表1高鋅復(fù)合鋁鐵脫氮混凝劑的混凝脫氮效果
權(quán)利要求
1.一種高鋅復(fù)合鋁鐵脫氮混凝劑，其組分及含量為鍍鋁鋅渣質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10% 20%的稀鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20% 80%的稀硫酸4%~6% 40% 60% 10% 30% 0%~5% 0.1% 0.3%添加劑氫氧化鈉水6%~22%,所有百分?jǐn)?shù)為重量百分?jǐn)?shù)。將上述各組分制成本發(fā)明高鋅復(fù)合鋁鐵脫氮混凝劑的制備工藝為a、采用濕法將4% 6%的鍍鋁鋅渣破碎為細(xì)塊渣樣品；b、在溫度為85°C 100°C及攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分鐘 600轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將 40% 60%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10% 20%的稀鹽酸溶液和10% 30%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20% 80%的稀硫酸溶液加入到上述塊狀樣品中浸取，控制浸取時間為3小時 7小時，然后在溫度為25°C 40°C的條件下過濾，得到濾液I，備用；c、在溫度為25°C 40°C及攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分鐘 400轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將0% 5%的氯化鋅固體或硫酸鋅固體加入到上述濾液I中，得到濾液II，備用；d、在攪拌速度為400轉(zhuǎn)/分鐘 800轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將0. 0. 3%的氫氧化鈉固體與6% 22%的水混合，得到氫氧化鈉溶液，備用；e、在溫度為40°C 70°C及攪拌速度為400轉(zhuǎn)/分鐘 800轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將上述氫氧化鈉溶液加入到上述濾液II中，控制PH值為2 3，聚合5小時 30小時，制得淡土黃色或紅褐色的液體產(chǎn)品；f、應(yīng)用轉(zhuǎn)桶式烘干方法將液體產(chǎn)品制備成淡黃色或土黃色固形產(chǎn)品，熱空氣進(jìn)口溫度為 100°C 130°C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鋅復(fù)合鋁鐵脫氮混凝劑，其特征在于所用的稀鹽酸為工業(yè)級，液體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鋅復(fù)合鋁鐵脫氮混凝劑，其特征在于所用的稀硫酸為工業(yè)級，液體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鋅復(fù)合鋁鐵脫氮混凝劑，其特征在于所用的氫氧化鈉為工業(yè)級，固體，氫氧化鈉含量大于95%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鋅復(fù)合鋁鐵脫氮混凝劑，其特征在于所用的添加劑為氯化鋅或硫酸鋅，工業(yè)級，固體，氯化鋅含量大于90 %，硫酸鋅含量大于95 %。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高鋅復(fù)合鋁鐵脫氮混凝劑及其制備工藝。該混凝劑液體產(chǎn)品為淡土黃色或紅褐色，固形產(chǎn)品為淡黃色或土黃色。該混凝劑是兼具鋅鹽脫氮及強(qiáng)絮凝能力、鋁鹽脫除膠體物質(zhì)、鐵鹽脫除有機(jī)物質(zhì)及重金屬等污染物的多功能無機(jī)復(fù)合水處理藥劑，脫氮效果比傳統(tǒng)混凝劑提高30％～65％。主要制備原料為鍍鋁鋅渣，添加劑為工業(yè)氯化鋅固體或硫酸鋅固體，添加劑的加入量為0％～5％。制備工藝為混合酸浸取及加堿共聚法，反應(yīng)釜溫度為25℃～100℃，常壓，設(shè)備簡單。本發(fā)明的高鋅復(fù)合鋁鐵脫氮混凝劑可應(yīng)用于城市污水、工業(yè)廢水及富營養(yǎng)化嚴(yán)重的湖泊水等水處理技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號C02F1/52GK102557213SQ20121004973
公開日2012年7月11日 申請日期2012年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月1日
發(fā)明者付英, 張繼超, 李瑜婧, 石楠, 譚娟 申請人:付英, 濟(jì)南大學(xué)