[發明專利]一種共價鍵型硅鋁絮凝劑的制備方法及應用

在審

• 申請號: 202010029263.0
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111153481A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 杜志平;王淑軍;程芳琴;李恩澤;李劍鋒
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: C02F1/56
• 分類號: C02F1/56;C02F103/36
• 代理公司: 太原申立德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 程園園

本發明屬于焦化廢水處理用絮凝劑的技術領域，具體涉及一種共價鍵型硅鋁絮凝劑的制備方法及應用。所述共價鍵型硅鋁絮凝劑是先將一定的γ?氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、鋁鹽溶液、水混合，室溫高速攪拌下將堿溶液緩慢滴加到混合溶液中進行共聚，再經過室溫靜置熟化、旋轉蒸發純化、加水定容，得到無色透明產品。本發明的優點：操作方法簡單，產品生成重現性好，儲存穩定性好，對含腐殖酸模擬廢水、焦化廢水的絮凝性能優異，且可有效去除焦化廢水中的難降解有機污染物，降低生物毒性，具有很好的推廣應用價值。

技術領域

本發明屬于焦化廢水處理用絮凝劑的技術領域，具體涉及一種共價鍵型硅鋁絮凝劑的制備方法及應用。

背景技術

焦化廢水是在工業煉焦過程產生的一類工業污水，其突出特點是水量大、毒性強、難處理，經過生化處理之后仍含有難降解的有機物，因此焦化廢水處理受到業界和相關科研人員的高度重視。同時，隨著社會經濟的不斷發展，水資源短缺和水污染問題不斷加劇，加強污水處理，提高水資源利用率，具有重要的意義，而且“水十條”對水污染防控治理提出了更高標準的要求。

絮凝沉降法因工藝簡單、操作方便、經濟高效，被廣泛應用于焦化廢水預處理和深度處理過程中。絮凝劑是絮凝沉降法的核心，絮凝劑的種類、性能、選擇直接影響到絮凝效果和運行成本。常用絮凝劑(聚合鋁、聚合鐵等)在焦化廢水混凝處理中存在使用量大、對有機物和COD去除率不高、協同作用不明顯、易受溫度水質波動影響等缺點，效果不能令人滿意。復合絮凝劑能夠克服單一絮凝劑的不足，實現優勢互補，降低處理成本，提高絮凝效果，被廣泛的研究和應用。

聚硅鋁絮凝劑綜合了聚鋁絮凝劑較強的電中和作用和聚硅酸良好的吸附架橋能力，具有更優異的絮凝處理效果。目前聚硅鋁絮凝劑的制備方法主要是，將聚硅酸與鋁鹽(或聚鋁鹽)混合加堿聚合制得，如專利CN106745582A報道了以鋁硅渣為原料制備聚硅酸，再與含鋁水溶液混合熟化制備聚硅酸鋁絮凝劑，專利CN1162345C報道了將硫酸鋁和氫氧化鈉加入到聚硅酸中聚合反應制備聚硅鋁絮凝劑。這種方法制備的聚硅鋁絮凝劑易形成鋁硅的嵌段共聚物或均聚物，產品的穩定性和重現性不好。趙華章發明了(CN101298346B、CN101298347B)以正硅酸乙酯或γ-氨丙基二乙氧基甲基硅烷與氯化鋁混為原料，采用緩慢滴堿法制備共價鍵型硅鋁絮凝劑，產品硅鋁分布均勻，重現性良好。但是所用硅烷偶聯劑成本較高，難以規模化生產和使用，且所制備絮凝劑未應用于工業高強度難處理廢水的混凝處理。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，選用工業上廣泛應用且經濟成本低的γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)為硅源，提供一種生成重現性、存儲穩定性和絮凝效果良好的共價鍵型雜化硅鋁絮凝劑及制備方法，并將其應用于工業廢水(焦化廢水)的混凝處理。

為了達到上述目的，本發明采用了下列技術方案：

一種共價鍵型雜化硅鋁絮凝劑的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，將γ-氨丙基三乙氧基硅烷、鋁鹽溶液、水混合，室溫快速攪拌均勻；

步驟2，高速攪拌下緩慢滴加堿溶液，形成混合溶液；

步驟3，將混合溶液靜置熟化后，旋轉蒸發去除反應生成的副產物，再加水定容總鋁濃度，即可得到共價鍵型雜化硅鋁絮凝劑。

本發明共價鍵雜化硅鋁絮凝劑的制備方法采用有機組分(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)與無機組分鋁鹽之間水解縮聚通過Si-O-Al相連，實現了有機組分、無機組分共價鍵形式的復合；共價鍵雜化硅鋁絮凝劑分子中的硅與鋁金屬離子分布更均勻，產品重現性和儲存穩定性良好；工藝方法均在室溫下進行，操作簡單；另外，本發明的制備步驟中產品熟化后進行純化，保證了產品的純度、生產重復性和絮凝性能；且選用原料更經濟易得，在產品價格性能比上具有優勢，適用于市場大規模推廣應用，具有更好的經濟效益和社會效益。