[發明專利]一種高效礦渣基無機除磷混凝劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201610108223.9
• 申請日: 2016-02-26
• 公開（公告）號: CN105692831A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 李柏林;姚亞;張程琛;梁亞楠;樊航旭;李曄
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C02F1/52
• 分類號: C02F1/52
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張惠玲

技術領域

本發明涉及環境保護技術領域，具體涉及一種高效礦渣基無機除磷混凝劑及其制備方法。

背景技術

混凝劑可以降低污水的濁度、色度等感觀指標，去除多種高分子有機物和部分重金屬離子，在污水處理中起到了重要作用，因此研發水處理混凝劑具有十分必要的實際應用價值。

污水處理中顆粒較大的粗粒懸浮物可利用自然沉淀去除，但更微小的懸浮物，尤其是膠體粒子沉降得很慢，甚至能在污水中長期的保持分散懸浮狀態，因此難以用自然沉淀的方法從水中分離除去。而混凝劑的原理就是破壞這些細小顆粒的穩定性，使其互相接觸、粘集凝聚在一起，形成絮狀物，從而下沉分離以起到凈化水體的作用。

通常，能使膠體脫穩并形成絮體的藥劑統稱為混凝劑；而沒有凝聚作用，只有絮凝作用的藥劑稱之為絮凝劑。目前，水處理無機絮/混凝劑是從七十年代到九十年代研究和發展起來的新型化學工業，主要為鋁鹽（鐵鹽）絮/混凝劑，在污水處理中起到了重要作用，如廣泛應用的聚合氯化鋁（PAC），其一般用鋁屑、氫氧化鋁、氯化鋁等作為原材料進行制備，成本較高。而一些工業廢渣中含有大量可回收利用的鋁鐵元素，比如粉煤灰是燃煤電廠排出的固體廢渣，其氧化鋁含量通常為20%-35%，最高可達50%，原料易得且價格低廉。國內外有許多學者，用粉煤灰處理各種廢水，發現其對廢水中的石油類、COD、氨氮、揮發酚等污染物具有較強的吸附作用，可有效去除廢水中的污染物。

實際中，對用粉煤灰處理廢水的研究較多，并且已進入應用研究階段，有些技術已在工程實例中得到應用，但還存在著很多問題急待解決。

我國粉煤灰中鋁元素含量高而鐵元素含量低（一般為4%-10%），其制備的混凝劑屬于鋁鹽混凝劑，具有絮體松散易碎、沉降速度慢、吸附容量小、投灰量大、泥水分離困難等缺點。同時，當前研究較多的混凝劑多為聚硅酸鋁鐵液體混凝劑，穩定時間較短，而且除磷混凝效果不夠理想，因此，開發一種新型高效的除磷混凝劑以滿足環境治理的需要就顯得十分必要。

生產混凝劑的方法有很多，例如中國專利CN101891287公開的用于污水處理廠二級出水的復合除磷混凝劑及處理方法；中國專利CN101628748公開的一種水凈化用復合高分子混凝劑；中國專利CN1762848A公開的一種處理印染廢水用混凝劑及其生產方法；中國專利CN102001733公開的固體聚硅酸鐵鋁混凝劑的制備方法等等。

之前做過采用酸改性，并添加含氟化合物作為助溶劑制備除磷混凝劑的研究，但由于酸改性對于鋁的浸取率不高，導致資源的浪費，且制備過程中產生的氟化物放到大氣中，對環境有一定的污染。為了解決現有的這些問題，需要開發出一種穩定時間長、沉降性能優、磷去除效果好的混凝劑，以改善污水處理效果。

發明內容

本發明的目的是提供一種高效礦渣基無機除磷混凝劑及其制備方法，向粉煤灰中加入鋁鐵含量高且價格低廉的鋁土礦以補充鐵元素，并采用兩段式改性的方法制備，產品能結合鐵鹽絮凝劑的絮體密實、沉降速度快的優勢，彌補鋁鹽絮凝劑的缺點，可大幅度提高磷的去除效果，且具有生產工藝簡單、成本低廉、混凝效果顯著等特點。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種高效礦渣基無機除磷混凝劑，由粉煤灰和鋁土礦經兩段式改性方法制備而成。

一種高效礦渣基無機除磷混凝劑的制備方法，包括如下步驟：

1）原材料預處理：將粉煤灰和鋁土礦分別粉碎、研磨、過100目篩后，置于烘箱中烘干；

2）堿浸提取：分別稱取烘干后的粉煤灰和鋁土礦，置于容器中后加入NaOH溶液，攪拌、靜置陳化、過濾，得到堿上清液A和濾渣A；

3）酸浸提取：將濾渣A用蒸餾水漂洗三遍，加鹽酸酸化后，攪拌、靜置、過濾，得酸上清液B和濾渣B；

4）混合：將堿上清液A和酸上清液B混合，邊攪拌邊調pH，直至混合液混合均勻；

5）干燥：將步驟4）所得混合液放置于電熱爐上加熱成糊狀后，再置于烘箱中干燥，即制得產品。

根據以上方案，所述原材料預處理中的烘干溫度為103℃-105℃。

根據以上方案，所述堿浸提取過程中粉煤灰和鋁土礦的質量比為1:1，固液比為1:10；所述酸浸提取過程中的固液比為1:10。

根據以上方案，所述堿浸提取中的攪拌在直流數顯溫控攪拌器上進行，攪拌的轉速為250r/min，攪拌溫度為100℃，攪拌時間為2h；所述靜置陳化的時間為24h。