CN107935143A - 无机混凝剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种无机混凝剂及其制备方法，主要原料包括钢渣和粉煤灰，其中，所述钢渣与所述粉煤灰的质量比为8:2，制备方法主要包括如下步骤：原材料预处理、酸化处理、碱化处理、混合和干燥。通过本发明的技术方案，利用了大量的固体废弃物，保护了环境，扩大了原料来源，降低了材料成本；并且通过酸化处理和碱化处理，得到多组分的铁盐、铝盐混合的混凝剂，充分发挥了两种混凝剂各自的优势，提高了絮凝效果，并具有较强的吸附能力，从而对色度、高分子有机化合物、重金属离子等有害物质具备较好的去除效果。

Description

无机混凝剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及环境保护技术领域，具体而言，涉及一种无机混凝剂及其制备方法。
背景技术
混凝剂就是在水处理过程中可以将水中的胶体微粒子相互粘结和聚集在一起的物质，通常混凝剂分为有机混凝剂和无机混凝剂两大类。混凝的过程就是在水处理的过程中加入药剂，使杂质产生凝聚、絮凝的过程。主要用于生活饮用水的净化和工业废水处理。
目前，水处理无机混凝剂主要为铝盐、铁盐混凝剂，在污水处理中起到了重要作用。如广泛应用的聚合氯化铝(PAC)和聚合氯化铁(PFC)，其一般用氢氧化铝、矾土等原材料进行制备，成本较高。另外，目前这类混凝剂对于废水中色度、有机高分子化合物的去除效果一般，尤其对于重金属离子如Pb、Cr6+等的去除效果不理想。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无机混凝剂及其制备方法，使用工业上的固体废弃物粉煤灰和钢渣为主要原料，以降低成本，并利用钢渣中丰富的铁元素和粉煤灰中丰富的铝元素，经过多道工序后制备出具备较强的吸附能力的无机混凝剂，以提高无机混凝剂去除有机高分子化合物、重金属离子的能力。
为了实现上述目的，本发明第一方面的技术方案提供了一种无机混凝剂，主要原料包括钢渣和粉煤灰，其中，所述钢渣与所述粉煤灰的质量比为8:2。
在该技术方案中，通过采用作为工业废弃物的钢渣和粉煤灰作为主要原料，可以大幅降低成本，并实现变废为宝的目的，提高了本技术方案的环保性。另外，钢渣中F2O3含量通常为35％～40％，，粉煤灰中氧化铝含量通常为20％～35％，最高可达50％，通过使用富含铁、铝的钢渣和粉煤灰作为无机混凝剂的原料，所制成的无机混凝剂出水浊度低；混凝形成的矾花快、大、沉降性能好；对于废水中色度、有机高分子化合物(如苯酚、苯胺、苯并芘等)去除效果显著；对于重金属离子(如Pb、Cr6+等)具有良好的去除效果。
本发明第二方面的技术方案提供了上述无机混凝剂的制备方法，包括如下步骤：
1)原材料预处理：将钢渣和粉煤灰分别粉碎、研磨、过100目筛后，置于烘箱中烘干；
2)酸化处理：分别称取烘干后的钢渣和粉煤灰，置于容器中后加入盐酸溶液搅拌、静置、过滤，得到酸上清液A和滤渣A；
3)碱化处理：滤渣A中加入氢氧化钠溶液搅拌、静置、过滤，得到碱上清液B和滤渣B；
4)将滤渣B放入烘箱内烘干备用；
5)将酸上清液A和碱上清液B混合，搅拌均匀，而后静置；
6)静置后的混合液在加热器上加热蒸发至糊状，而后放入烘箱内烘干得到粉末状固体C；
7)将滤渣B与粉末状固体C混合，得到一种具备吸附能力的无机混凝剂。
根据上述技术方案的制备方法，步骤2)中的盐酸溶液浓度为2mol/L，所述搅拌时间为1.0h，搅拌温度为40℃，所述静置时间为24h。
根据上述技术方案的制备方法，步骤3)中的氢氧化钠溶液浓度为 4mol/L，所述搅拌时间为1.0h，搅拌温度为80℃，所述静置时间为24h。
根据上述技术方案的制备方法，步骤4)中的烘箱设定温度为100℃。
根据上述技术方案的制备方法，步骤5)中的酸上清液A和碱上清液 B混合后的搅拌时间为0.5h，搅拌温度为80℃，静置时间为12h。
通过上述技术方案的制备方法，以钢渣为主要原料，同时加入粉煤灰以补充铝元素。
经酸化处理提取钢渣中的铁元素，使铁元素和盐酸反应先生成盐酸铁沉淀，之后铝元素溶出到酸上清液A中；而铝元素以盐酸铝的形式仍存在于滤渣A中，此时则采用碱化处理，将滤渣A中的铝元素提取出来，过滤得到碱上清液B，将酸上清液A和碱上清液B混合，使混合液中的铁元素和铝元素充分聚合，再经过将混合液加热蒸发至糊状，干燥后得到的粉末与滤渣B混合后得到具有吸附能力的无机混凝剂。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施例的流程图。
具体实施方式
为了可以更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，根据本发明提出的一个实施例的无机混凝剂及其制备方法，包括如下步骤：
步骤10：原材料预处理：将钢渣和粉煤灰分别粉碎、研磨、过100目筛后，置于烘箱中在100℃下烘干；
以钢渣和粉煤灰为主要原料，一方面钢渣和粉煤灰价格低廉，可以大幅降低成本；另一方面钢渣富含铁元素，粉煤灰富含铝元素，使得制备的混凝剂能在结构上优于单一的铝盐或铁盐混凝剂；并且由于是多种组分相加、调配在一起，所产生的作用优于各组分单独应用时作用的总和。因此，所制备的铝铁复合混凝剂能充分发挥两种混凝剂各自的优势，提高了絮凝效果，且能在沉降性能上进一步提升；
步骤12：酸化处理：取预处理后的钢渣80g和粉煤灰20g，置于三口烧瓶中，加入2mol/L的盐酸溶液400ml，在40℃下搅拌1h、静置24h、用滤布过滤，得到酸上清液A和滤渣A；
通过酸化处理，使钢渣和粉煤灰中的铝、铁元素大量溶出，能够高效率的利用资源，变废为宝，更好的保护了环境；
步骤14：碱化处理：将滤渣A置于三口烧瓶中，加入4mol/L的氢氧化钠溶液200ml，在80℃下搅拌1h、静置24h、用滤布过滤，得到碱上清液B 和滤渣B；
通过碱化处理，使钢渣和粉煤灰中的铝、铁元素大量溶出，能够高效率的利用资源，变废为宝，更好的保护了环境；
步骤16：将滤渣B放入烘箱内，在100℃烘干备用；
步骤18：将酸上清液A和碱上清液B混合，在80℃下搅拌0.5h、静置 12h；
步骤20：静置后的混合液在加热器上加热蒸发至糊状，而后放入烘箱在 100℃下烘干得到粉末状固体C；
步骤22：将滤渣B与粉末状固体C混合，得到一种具备吸附能力的无机混凝剂。
通过上述步骤的制备方法，同时对钢渣和粉煤灰进行处理，得到同时具备铁盐、铝盐官能团的混凝剂，其混凝效果高于单独铝盐或铁盐；而且处理后的滤渣的多微孔结构固体特征明显，具备良好的吸附能力，并且出水浊度低；混凝形成的矾花快、大、沉降性能好；对于废水中的色度、有机高分子化合物去除效果显著；对于重金属离子具有良好的去除效果。
作为主要原料的钢渣和粉煤灰来源广泛，使用成本较低，而且生产工艺简单易行，经济，适用，便于本实施例的无机混凝剂的大批生产。
以上详细说明了本发明的技术方案，通过本发明的技术方案，采用钢渣和粉煤灰作为无机混凝剂的主要原料，利用了大量的固体废弃物，保护了环境，扩大了原料来源，降低了材料成本；并且通过酸化处理和碱化处理，得到多组分的铁盐、铝盐混合的混凝剂，充分发挥了两种混凝剂各自的优势，提高了絮凝效果，并具有较强的吸附能力，从而对色度、高分子有机化合物、重金属离子等有害物质具备较好的去除效果。
在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无机混凝剂，其特征在于，主要原料包括钢渣和粉煤灰，其中，所述钢渣与所述粉煤灰的质量比为8:2。
2.一种权利要求1所述的无机混凝剂的制备方法，其特征在于，包括：
1)原材料预处理：将钢渣和粉煤灰分别粉碎、研磨、过100目筛后，置于烘箱中烘干；
2)酸化处理：分别称取烘干后的钢渣和粉煤灰，置于容器中后加入盐酸溶液搅拌、静置、过滤，得到酸上清液A和滤渣A；
3)碱化处理：滤渣A中加入氢氧化钠溶液搅拌、静置、过滤，得到碱上清液B和滤渣B；
4)将滤渣B放入烘箱内烘干备用；
5)将酸上清液A和碱上清液B混合，搅拌均匀，而后静置；
6)静置后的混合液在加热器上加热蒸发至糊状，而后放入烘箱内烘干得到粉末状固体C。
7)将滤渣B与粉末状固体C混合，得到一种具备吸附能力的无机混凝剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中的盐酸溶液浓度为2mol/L，所述搅拌时间为1.0h，搅拌温度为40℃，所述静置时间为24h。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中的氢氧化钠溶液浓度为4mol/L，所述搅拌时间为1.0h，搅拌温度为80℃，所述静置时间为24h。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中的烘箱设定温度为100℃。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤5)中的酸上清液A和碱上清液B混合后的搅拌时间为0.5h，搅拌温度为80℃，静置时间为12h。
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