无机高分子铝盐絮凝剂的应用

1、无机高分子铝盐絮凝剂的应用张春燕1,汪涵1,朱建华2(1.大庆石化公司研究院,黑龙江大庆163714;2.大庆油田有限责任公司勘探开发研究院,黑龙江大庆163712摘要介绍了国内外无机高分子铝盐絮凝剂的制造方法、无机高分子铝盐絮凝剂对各种废水的处理效果以及无机高分子铝盐絮凝剂的研究方向。关键词铝盐;絮凝剂;应用中图分类号T Q314.253文献标识码A文章编号1006-1878(200407-0123-03工业的发展使水资源的利用量在逐步增加,随之而来的水缺乏问题也日益突出,废水处理后回用成为解决水资源的一个主要手段。絮凝沉淀法是水处理工艺中最为常用的方法,絮凝剂沉淀法见效快、费用低,可为后续

2、的生物处理提供保障。絮凝沉淀法常用的絮凝剂为无机高分子絮凝剂,其用量占全国絮凝剂总用量的70%以上。无机高分子絮凝剂中研究最多的是铝盐和铁盐絮凝剂。铁盐絮凝剂絮凝效果不错,但由于对设备的腐蚀性较强,故限制了其在水处理中的应用。目前在水处理中应用最广泛的高分子絮凝剂是无机高分子铝盐絮凝剂。1聚合铝铝盐对水中胶体颗粒产生凝聚絮凝作用主要是铝盐水解产物的化学吸附、电中和及脱稳、吸附架桥或粘附卷扫等综合作用的结果。一般认为,凝聚过程的主要影响因素是药剂投加量、p H以及颗粒物表面积、浓度等参数。1.1聚合氯化铝常用的聚合氯化铝生产原料有:单质铝(如铝锭、铝屑、铝灰等、含铝化合物(如高岭土、铝土矿、煤矸

3、石等及纯铝化合物(如氢氧化铝、氯化铝等。近年来,由于工业氢氧化钠价格持续上涨,导致成本增高,出现了以铝酸钙粉为原料的生产工艺。聚合铝的生产原料、路线及产品特征见表1。表1聚合铝的生产原料路线及产品特征原料工艺路线产品特征煤矸石酸溶二步法粗制液体或固体废铝灰或铝土矿+铝酸钙粉酸溶二步法粗制液体或固体续表炼铝废渣+铝酸钙粉酸压溶二步法粗制液体或固体铝酸钙粉酸溶二步法粗制液体或固体金属铝或铝屑酸溶及碱调法精制液体或固体氢氧化钠凝胶酸压溶一步法或二步法精制液体或固体聚合氯化铝用于处理石油化工废水时,其絮凝效果较之传统的絮凝剂如硫酸铝、硫酸亚铁、三氯化铁甚至聚铁的絮凝性能好,出水浊度达到相同水平时,其用

4、量比传统絮凝剂用量节约1/31/2,成本节约40%以上,且其去浊率高,对原水p H影响小,对水处理设备腐蚀小,使用范围广,可作高浊度水、低温低浊水、有色水和石化废水等工业废水处理的絮凝剂,但由于处理水中残铝含量的限制,使其应用受到一定限制。1.2聚合氯化铁铝聚合氯化铁铝是以铝矾盐、铁盐为原料,经聚合、过滤、干燥制得。聚合氯化铝铁相对氯化铁和聚合氯化铝来说,具有沉降快、形成絮体大等特点,且出水色度比氯化铁好,在p H E7.0-8.0范围内降浊效果好,印染废水效果显著,缺点为相对用量大。1.3聚合硫酸氯化铁铝聚合硫酸氯化铁铝是以硫酸亚铁为原料在催化剂作用下,通入空气、氯气调节产品中氯离子含量,再

5、经氧化聚合制得。收稿日期2004-02-24;修订日期2004-03-06作者简介张春燕(1968,女,黑龙江省肇东人,大庆石化公司研究院工程师,学士,主要从事石化企业污染治理及三废综合利用研究。3212004年第24卷增刊E N V I R O N M E N T A LP R O T E C T I O NO FC H E M I C A L I N D U S T R Y聚合硫酸氯化铁铝对生活污水、天然河水、印染废水和含油废水的处理结果表明,聚合硫酸氯化铝铁絮凝物比重大、沉降速度快、易于过滤,脱水率高,但其加工工艺复杂。1.4聚合硫酸铝王士才等用硫酸铝和氢氧化钙作原料,在一定的温度下制得

6、聚合硫酸铝,并检验了其絮凝性能。结果表明:在相同投加量的情况下,聚合硫酸铝的絮凝效果优于硫酸铝。聚合硫酸铝p H 适用范围在59,可用于饮用水、工业用水及绝大多数废水的絮凝处理。在处理天然河水时,剩余浊度低,脱色效果明显;在处理含氟废水时,F -质量浓度低于10*10-6m g /L ,且已找到适合的稳定剂(酒石酸-酒石酸钠。2无机复合型2.1聚合硅酸铝聚合硅酸铝是一种复合型无机阳离子高分子絮凝剂。其开发研制在国外始于80年代末期,国内始于90年代初期。该絮凝剂是在聚硅酸的基础上适当引入铝离子而制成。该絮凝剂在对胶体的混凝过程中可同时发生静电中和、吸附架桥及网捕3种作用,产生良好的絮凝效果。国

7、内外制备聚合硅酸铝的主要原料路线是:(1以矿石、废矿渣、粉煤灰等为原料制备;(2将铝盐引入到聚硅酸溶液中制备;(3用硅酸钠、铝酸钠和硫酸铝等为原料制备。以矿石、废矿渣、粉煤灰等为原料进行制备,所得产品中有效组分质量分数一般低于10%,产品的凝聚效果优于硫酸铝,产品的贮存期较短,时间过长会出现胶凝而失去功能。将铝盐引入到聚硅酸溶液中进行制备,所得产品的稳定性较差。H a n d y 公司于1991年在加拿大魁北克省L a pr a i r i e 建了一座用硅酸钠、铝酸钠和硫酸铝等为原料的27k t /a 的生产装置,其后又在美国、日本建了20k t /a 的装置。聚合硅酸铝的碱化度为25%66

8、%,液体产品含A l 2O 3质量分数为7%14%,固体产品的为24%31%。2.2聚合硅酸硫酸铝聚合硅酸硫酸铝是一种阳离子新型无机高分子聚合物,被称为硫硅聚铝或聚合硅酸硫酸铝,是将硫酸铝引入聚合硅酸中或将聚合硅酸引入聚合硫酸铝中所形成的硅铝比较大的硅铝复合物。其制备方法:取一定量硅酸钠,用去离子水溶解,硫酸调p H ,加入硫酸铝,用水稀释至S i O 2质量分数为2%,搅拌下陈化2h,即得到聚合硅酸硫酸铝。王德英等用硅酸钠和硫酸铝为原料,用硫酸调节p H ,制得聚硅硫酸铝絮凝剂,产品具有较宽的p H 使用范围,在pH710絮凝效果最好。王萍等用硅酸钠和硫酸铝为原料,用硫酸调节p H 制得聚硅

9、硫酸铝絮凝剂,并试验了对低温低浊水、生活污水、洗煤废水和含油废水的处理效果,其除浊效率均可达到95%以上,C OD 和色度得到明显降低。栾兆坤利用在聚硅酸引入氯化铝和硫酸铝的方法分别制得聚硅氯化铝和聚硅硫酸铝,絮凝效果良好。常青开发的聚硅硫酸铝的制备方法为:取一定量的水玻璃稀释到一定浓度,然后用硫酸调节p H ,控制聚合反应时间,当聚合完成后,加入定量的硫酸铝,搅拌使其溶解,再以硫酸调节p H ,得到聚硅硫酸铝,干燥制成成品。抚顺的刘琳等用硅酸钠、硫酸和硫酸铝为原料制得聚合硅酸硫酸铝,并考察了其絮凝效果,证明其絮凝性能优于聚合氯化铝。2.3聚合硅酸铁铝孙剑辉等以硅酸钠、氯化铝、硫酸铁为原料,采

10、用将铝盐、铁盐引入到聚硅酸溶液中的方法,制备出了具有不同A l /F e /S i O 2摩尔比的聚合硅酸铁铝絮凝剂,并研究了它的絮凝性能。结果表明,在p H 69范围内,它对造纸废水、印染废水、制革废水和河水均具有较强的除浊能力,且A l /F e /S i O 2摩尔比不同,最佳絮凝p H 及效果也不同。哈尔滨工业大学的研究者进行了聚合硅酸铁铝的研究,结果表明,聚合硅酸铁铝有着较优的混凝性能,其用量少,适宜pH 范围宽,形成矾花迅速,所需的沉降时间短,是一种较有发展前途的无机高分子絮凝剂。2.4聚磷氯化铝聚磷氯化铝是基于磷酸根对聚合铝的强增聚作用,在聚合铝中引入适量的磷酸盐,通过磷酸根的增聚作用,使聚磷酸铝产生新一类高电荷的带磷酸根的多核中间络合物。据文献报道,用聚磷酸铝对含油废水进行处理,当投药量为5m g /L 时,浊度和油分的去除率分别达到90%以上,C O D 去除率达80%以上;对低浊度含溶解性天然腐殖质的受污染河水,去浊率达90%以上,且有很好的除色效果;对毛纺染料厂的C r 6+去除率达90%以上,比聚合氯化铝投加量少,矾花大,沉降快。3发展趋势无机高分子铝盐絮凝剂的发展趋势是由单一型无机高分子铝盐絮凝剂向高效复合型品种及有针对4212004年第24卷E N V I R O N M E N T A LP R O T E C T I O NO FC H E M I