專利名稱：一種高效陰陽離子去除劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理工業(yè)中使用的環(huán)保藥劑領(lǐng)域，特指一種高效陰陽離子去除劑及其制備方法，該去除劑產(chǎn)品主要用于對生活用水、城鎮(zhèn)污水及工業(yè)廢水中多種陰陽離子的凈化處理。
背景技術(shù)：
在常見的水環(huán)境污染物中，以硫酸根、氟離子、氯離子等為代表的各類陰離子與以重金屬、鈣離子等為代表的各類陽離子是一類重要的污染因子，飲用水中的陰陽離子超標(biāo)會嚴(yán)重危害人體健康，而工業(yè)廢水中的陰陽離子超標(biāo)則會導(dǎo)致設(shè)備腐蝕、管路結(jié)垢、難以回用等問題，此外，上述離子的共存還會對各類水處理技術(shù)造成一定的負(fù)面影響，因此，對水 中陰陽離子的去除長期以來一直是水處理工業(yè)領(lǐng)域研究的熱點。目前，針對水中陰陽離子的去除方法主要有以下幾類
(I)混凝絮凝法。常用的絮凝劑和混凝劑有聚鐵、聚鋁、PAM等，其特點是具有很好的絮凝作用，可有效去除水體中的懸浮顆粒和色度等，但對于水中種類繁多的無機(jī)陰陽離子而言，單純的絮凝和混凝往往不能獲得理想的去除效果，尤其針對組分復(fù)雜的體系，必須與其它方法相結(jié)合。(2)離子交換與吸附法。常用的離子交換劑與吸附劑可分為無機(jī)和有機(jī)兩類。前者如活性炭或合成沸石，后者如腐殖酸或樹脂等。其中粉末活性炭具有設(shè)備投資省、吸附速度快等優(yōu)點，其經(jīng)濟(jì)性取決于達(dá)到吸附容量后的有效再生及再活化的方法，但難于適應(yīng)高負(fù)荷與大規(guī)模廢水處理的需要；而離子交換樹脂具有處理容量大，出水水質(zhì)好，可回收有價元素的優(yōu)點。但存在樹脂易受污染、容易氧化失效、再生費(fèi)用較高等不足。(3)膜分離法。膜分離法包括擴(kuò)散滲析、電滲析、隔膜電解、反滲透和超濾法等方法。這些方法能有效地去除水中的各類陰陽離子，或使生產(chǎn)廢水實現(xiàn)循環(huán)回用，具有低耗、高效、操作方便等優(yōu)點。但目前存在的主要問題是膜組件的昂貴和使用過程中膜污染和通量下降。因此，有必要努力克服目前各類方法存在的不足，在已有研究和應(yīng)用的基礎(chǔ)上通過開發(fā)新型環(huán)保藥劑來實現(xiàn)對水中各類陰陽離子的低成本高效去除。其中，鈣鋁石類化合物是一類具有良好離子去除性能的水處理藥劑。近年來，國內(nèi)在這方面已有不少研究報道及專利信息，如中國專利“一種高效陰離子去除劑及其生產(chǎn)方法”(申請?zhí)?7116888. 1)，采用三級鋁土礦和石灰石為原料，按重量比3:6混合，在700°C下經(jīng)3-8小時兩次煅燒生成，對于水中的陰離子具有較好去除效果，但燒制工藝復(fù)雜，耗時較長。在此基礎(chǔ)上，中國專利“一種高效S042_去除劑及其生產(chǎn)方法”(申請?zhí)?00510040069. 8)，采用五級以上的鋁土礦石和石灰石，按重量比1:2_1:4混合，在1360-1400°C高溫下一步煅燒I. 5-2小時生成，對水中的S042_和Cr具有高效去除效果，但燒成溫度較高，能耗較大。
此外，中國專利“一種去除水中硫酸根離子藥劑的生產(chǎn)方法”(申請?zhí)?00610037739. 5)，采用鋁灰與石灰，按重量比I: f I. 4混合，在720_950°C溫度環(huán)境下煅燒2-3小時生成，對水中的硫酸根具有良好的去除效果，但由于鋁灰比鋁土礦品位低，因此離子去除率相對較低。上述已有報道，只限于水中陰離子或者多限于硫酸根離子的去除，針對這一點，研究制備了一種新型低成本高效水處理劑，實現(xiàn)了同時去除水中多種陰、陽離子的目標(biāo)，進(jìn)一步優(yōu)化鈣鋁石類水處理藥劑制備的原料、配比、煅燒溫度等條件，以盡可能提升水中陰、陽離子同時去除的效果、降低制備能耗和藥劑成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的諸多問題，通過改變反應(yīng)原料、配比、煅燒溫度等條件，制備出一種新型的高效陰陽離子去除劑，不僅對水中的多種陰陽離子均具有高效的去除效果，而且藥劑制備能耗與成本相對較低，與此前的研究相比實現(xiàn)了較為明顯的進(jìn)步。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)
采用鋁土礦生料與石灰石作為反應(yīng)原料，按重量比1:廣I. 3混合，在1050-1100°c溫度下煅燒2-3小時生成，生成產(chǎn)物的主要成分為七鋁酸十二鈣Ca12Al14O33 (12Ca0 7A1203)。上述藥劑的詳細(xì)制備方法如下
反應(yīng)原料采用鋁土礦生料與石灰石，首先將反應(yīng)原料粉碎至通過200目篩，按照重量比1:廣I. 3充分混合均勻，隨后在1050-1100°C溫度下煅燒2-3小時，出爐冷卻后粉碎至 200目以下即得。本發(fā)明的優(yōu)點主要體現(xiàn)在兩個方面
(I)本發(fā)明制備的新型陰陽離子去除劑具有同步高效去除水中陰陽離子的優(yōu)異效果。例如，在去除陰離子方面，該藥劑能將S042_含量為1800mg/l的廢水處理至300mg/l以下，對SO/—離子的去除率可達(dá)80-100% ;此外，該藥劑對于F_、Cl' N03_、NO2-以及含重金屬的As034-、Cr042_等多種陰離子都有高效去除功能。在去除陰離子的同時，該藥劑還能高效去除水中的多種陽離子，例如可將Ca2+含量為500mg/l的廢水處理至180mg/l以下，去除率可達(dá)50%-70%，處理后的出水可達(dá)到工業(yè)循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；此外，該藥劑還能同時高效去除水中的Pb2+、Zn2+、Cd2+等多種有毒重金屬陽離子，去除率可達(dá)90%-100%。( 2 )本發(fā)明在藥劑制備環(huán)節(jié)具有顯著進(jìn)步。由于鋁灰與石灰可在較低溫度下煅燒，但由于鋁灰中氧化鋁含量較低因而導(dǎo)致其去除效果不如鋁土礦作原料制備的藥劑，因此本發(fā)明選擇鋁土礦作為反應(yīng)原料。但是已有的研究均是采用鋁土礦熟料作為反應(yīng)原料，對原料的品位要求較高，并且分別存在反應(yīng)步驟復(fù)雜與煅燒溫度過高等缺點。因此本發(fā)明選擇鋁土礦生料作為反應(yīng)原料，降低了對鋁土礦的品位要求，省去了由生料到熟料所需的煅燒步驟，降低了能耗，與此同時，在保證離子去除效果的同時盡可能降低了煅燒溫度，進(jìn)一步降低了能耗，進(jìn)而從原料與制備溫度兩方面大幅降低了藥劑成本。儀器分析結(jié)果表明，所得產(chǎn)物形貌結(jié)構(gòu)均一，產(chǎn)物純度較高，離子去除效果良好，表明原料與反應(yīng)溫度的改變并未影響藥劑性能。綜上，本發(fā)明通過對反應(yīng)原料、煅燒溫度等條件的優(yōu)化，制備出一種新型鈣鋁石類陰陽離子去除劑并將其應(yīng)用于水處理工業(yè)之中，實現(xiàn)了對水中硫酸根離子等陰離子與鈣離子、重金屬等陽離子的高效去除，處理出水均可實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放要求。由于出水水質(zhì)還可滿足工業(yè)循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水的水質(zhì)要求，因此采用本發(fā)明制備藥劑處理后的工業(yè)廢水可以實現(xiàn)低成本回用，可有效解決當(dāng)前制 約工業(yè)廢水回用的瓶頸難題，有助于進(jìn)一步提高工業(yè)廢水的利用效率，更可使廢水的總體處理成本進(jìn)一步降低。
具體實施例方式下面通過具體實施方式
，對本發(fā)明做詳細(xì)的描述
實施例I
將鋁土礦生料和石灰石分別粉碎至200目以下，按1:1的重量比進(jìn)行充分混合，在1050°C的溫度下煅燒3小時，出爐冷卻至常溫并粉碎至200目，即生產(chǎn)出高效陰陽離子去除劑。取 IOOOg 含 SO廣 1728mg/l、Ca2+ 529mg/l、Pb2+ 512. 5ppb、Zn2+ 154ppm 的某工業(yè)廢水，加入該高效去除劑5g，攪拌反應(yīng)一段時間后，可使水中的SO廣、Ca2+、Pb2+、Zn2+濃度分別降至288mg/l、144mg/l、0. 69ppb、0. 15ppm,出水重金屬可達(dá)標(biāo)排放，并滿足工業(yè)循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水標(biāo)準(zhǔn)，能夠回用。實施例2
將鋁土礦生料和石灰石分別粉碎至200目以下，按1:1. I的重量比進(jìn)行充分混合，在1080°C的溫度下煅燒3小時，出爐冷卻至常溫并粉碎至200目，即生產(chǎn)出高效陰陽離子去除齊Li。取 IOOOg 含 SO42 1769mg/l、Ca2+ 497mg/l、Cd2+ 4900ppb、Zn2+ 151ppm 的某工業(yè)廢水，力口入該高效去除劑5g，攪拌反應(yīng)一段時間后，可使水中的SO廣、Ca2+、Cd2+、Zn2+濃度分別降至308mg/l、136mg/l、43ppb、0. 23ppm,出水重金屬可達(dá)標(biāo)排放，并滿足工業(yè)循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水標(biāo)準(zhǔn)，能夠回用。實施例3
將鋁土礦生料和石灰石分別粉碎至200目以下，按1:1的重量比進(jìn)行充分混合，在1050°C的溫度下煅燒3小時，出爐冷卻至常溫并粉碎至200目，即生產(chǎn)出高效陰陽離子去除劑。取 IOOkg 含 SO42 1666mg/l、Ca2+ 577mg/l、Pb2+ 515ppb、Zn2+ 267ppm、Cd2+ 6340ppb 的某工業(yè)廢水，加入該高效去除劑0. 5kg，攪拌反應(yīng)一段時間后，可使水中的SO42'Ca2+濃度分別降至226mg/l、200mg/l，出水中Pb2+、Zn2+、Cd2+均未檢出，重金屬可達(dá)標(biāo)排放，出水滿足工業(yè)循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水標(biāo)準(zhǔn)，能夠回用。
權(quán)利要求
1.一種高效陰陽離子去除劑，其特征在于 為一種采用鋁土礦生料與石灰石作為反應(yīng)原料，經(jīng)高溫煅燒生成的無機(jī)復(fù)合物，生成產(chǎn)物的主要成分為七鋁酸十二鈣Ca12Al14O33 (12Ca0 · 7A1203)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高效陰陽離子去除劑的制備方法，其特征在于 (1)采用鋁土礦生料與石灰石作為反應(yīng)原料，首先將反應(yīng)原料粉碎至通過200目篩，按照重量比I: Γ1. 3充分混合均勻； (2)在1050-1100°C溫度下煅燒2-3小時，出爐冷卻后粉碎至200目以下即得。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述制得的離子去除劑的應(yīng)用，其特征在于 具有同步去除三類污染物的功能 (1)具有高效去除水中硫酸根等陰離子的功能，能將S042_含量為1800mg/l的廢水處理至300mg/l以下，對SO42-離子的去除率可達(dá)80-100% ； (2)具有高效去除水中鈣離子等陽離子的功能，能將Ca2+含量為500mg/l的廢水處理至180mg/l以下，去除率可達(dá)50%-70%，處理后的出水可達(dá)到工業(yè)循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)； (3)具有高效去除水中重金屬等陰陽離子的功能，對廢水中Pb2+、Zn2+、Cd2+、AsO廣、CrO42-等多種陰陽離子的去除率可達(dá)90%-100%，出水可實現(xiàn)重金屬達(dá)標(biāo)排放。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高效陰陽離子去除劑及其制備方法，采用鋁土礦生料與石灰石作為反應(yīng)原料，按重量比1:1~1.3混合，在1050-1100℃溫度下煅燒2-3小時生成，生成產(chǎn)物的主要成分為七鋁酸十二鈣。該離子去除劑具有同步高效去除水中硫酸根等陰離子和重金屬、鈣離子等陽離子的優(yōu)異效果，同時與已有研究相比，優(yōu)化了反應(yīng)原料、配比與反應(yīng)時間，進(jìn)一步降低了能耗與藥劑成本，為凈化與節(jié)約水資源，減少污水排放，保護(hù)環(huán)境創(chuàng)造了有利條件。
文檔編號C02F1/58GK102730813SQ201210268750
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者于亮, 付東康, 盧宇飛, 吳廣安, 吳紹祖 申請人:北京蓋雅技術(shù)中心有限公司