申请日2011.05.25
公开(公告)日2011.11.30
IPC分类号C02F1/00; C02F11/00
摘要
本发明涉及一种利用铝合金污泥制备多元共聚双酸净水剂的方法，特征是：生产步骤如下：通过处理污泥制备母液A、母液B、母液C、碱化剂K、多离子单酸体系M和多元双酸体系N;在反应釜f中加入多元双酸体系N、氯化锌、氯化镁、碱化剂K，快速搅拌调节pH值得到产品多元共聚双酸净水剂PAMZ。经共聚得到多元共聚双酸净水剂PAMZ，处理过程中的中间产品和最终产品均可作为污水处理净水剂产品用于污水处理。本发明有效地解决了处理铝合金污泥的难题，并且创造了可观的经济效益，消除了重金属污泥对环境的污染风险。
权利要求书 [支持框选翻译]
1.一种利用铝合金污泥制备多元共聚双酸净水剂的方法，其特征是：制备 步骤如下：其配方比例按重量份数计：
(1)母液A的制备：在反应釜a中加入质量浓度为50%-96%的硫酸20-30 份，加入含有多种金属的铝合金污泥70-80份搅拌反应1.5-2h，使多种金属的铝 合金污泥完全溶解，生成母液A，集中储存在储槽A内;
(2)母液B的制备：在反应釜b中加入质量浓度为10%-30%的盐酸50-60 份，加入含有多种金属的铝合金污泥40-50份搅拌反应1.5-2h，使多种金属的铝 合金污泥完全溶解，生成母液B，集中储存在储槽B内;
(3)母液C的制备：在反应釜c中加入质量浓度含酸量为10%的含铁废酸 30-40份，加入含有多种金属的铝合金污泥60-70份搅拌反应1.5-2h，使多种金 属的铝合金污泥完全溶解，生成母液C，集中储存在储槽C内;
(4)碱化剂K的制备：在反应釜d中加入含有多种金属的铝合金污泥80-90 份，加入氢氧化钠10-20份，搅拌反应1.5-2h，直至多种金属的铝合金污泥完全 溶解后集中储存在储槽D内;
(5)多离子单酸体系M的制备：在反应釜e中加入母液B 80-90份后加热 至85-90℃，加入活性氧化铝或铝酸钙粉10-20份，搅拌的同时使pH值达到3-3.5， 加热至100-105℃，搅拌反应2-3h后，得到多离子单酸体系M，集中储存在反 应釜e中;
(6)多元双酸体系N的制备：取反应釜e中的多离子单酸体系M 39-48份， 储槽A中的母液A 30-40份和储槽C中的母液C 20-30份，可溶性硫化物1-2份， 均加入反应釜e中搅拌反应30-50min，集中储存在储槽E内;通过板框压滤机 进行压滤，滤液为多元双酸体系N，集中储存在储槽N内，重金属的硫化物及 其他不溶物存在于滤饼中;
(7)多元共聚双酸净水剂PAMZ的制备：在反应釜f中加入储槽N中的多 元双酸体系N 90-95份，加入氯化锌调节多元双酸体系N中的Zn2+的质量浓度 至1%，加入氯化镁调节多元双酸体系N中的Mg2+的质量浓度至0.5%;缓缓加 入碱化剂K 5-10份同时快速搅拌1-1.5h后，调节pH值3-3.5，得到产品多元共 聚双酸净水剂PAMZ。
2.根据权利要求1所述一种利用铝合金污泥制备多元共聚双酸净水剂的 方法，其特征是：所述可溶性硫化物为无机硫化物或有机硫化物中的一种或多 种;无机硫化物：硫化钠、多硫化钠、硫化钾或硫化铵;有机硫化物：乙二胺 四乙酸二钠、乙二胺四乙酸、二甲基二硫代氨基甲酸钠、N，N-二甲氨基二硫代 甲酸钠、二乙基二硫代氨基甲酸钠、N，N-双(二硫代羧基)二乙烯三胺乙基聚 合物或DTCR重金属捕集剂。
3.根据权利要求1所述一种利用铝合金污泥制备多元共聚双酸净水剂的 方法，其特征是：所述含有多种金属的铝合金污泥中含有一水软铝石γ-AlOOH、 氢氧化锌、氢氧化镁，以及重金属化合物氢氧化镍、氢氧化铬和氢氧化铜。
4.根据权利要求1所述一种利用铝合金污泥制备多元共聚双酸净水剂的 方法，其特征是：所述母液A为污泥和硫酸反应生成的金属离子Al3+、Zn2+、 Mg2+、Ni2+、Cr3+、Cr6+、Cu2+以及SO42+的混合液。
5.根据权利要求1所述一种利用铝合金污泥制备多元共聚双酸净水剂的 方法，其特征是：所述母液B为污泥和盐酸反应生成的金属离子Al3+、Zn2+、 Mg2+、Ni2+、Cr3+、Cr6+、Cu2+以及Cl-的混合液。
6.根据权利要求1所述一种利用铝合金污泥制备多元共聚双酸净水剂的 方法，其特征是：所述母液C为污泥和含铁废酸反应生成的金属离子Al3+、Fe2+、 Fe3+、Zn2+、Mg2+、Ni2+、Cr3+、Cr6+、Cu2+以及SO42-和Cl-的混合液。
说明书 [支持框选翻译]
一种利用铝合金污泥制备多元共聚双酸净水剂的方法
技术领域
一种利用铝合金污泥制备多元共聚双酸净水剂的方法，通过利用其中的有 用金属，去除其中有害的重金属来生产多元共聚双酸净水剂PAMZ，用于处理 废水效果极佳，属于环保技术领域。
背景技术
由于在铝合金加工生产中会产生大量的污泥，污泥中含有可以利用的成分 (铝、锌、镁)和有害的成分(重金属和其他杂质)，能否将其溶解并将有用的 成分加以充分利用，并调整各种金属的含量，把有害的成分进行分离，使之制 成的产品具有合格的、稳定的质量，成为了铝合金污泥处理及再利用的关键。 在已有的处理该类污泥的技术中目前还没有发现可实现此目的的技术。通过GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》的检验，若这种铝合金的污泥 中的重金属含量超出最低限值，会列入《国家危险废物名录》属于危险废物， 应按照危险废物处置要求进行合法处置，不能进行简单的倾倒或填埋，若重金 属含量低于最低限值，可以直接利用，不用再生产过程中去除重金属。本发明 就是提供了合法处置此危险废物的技术，有效地解决了处理这种污泥的难题， 并且创造了可观的经济效益，消除了重金属污泥对环境的污染风险。
铝合金本身含有铝、锌、镁、铜等金属，通过表面碱洗和酸洗工艺，以及 生产铝合金过程中要对铝合金使用含有铬和镍的药品进行表面氧化处理，从而 会产生大量废水，废水中含有大量的铝离子和少量的锌、镁离子以及重金属离 子镍、铬、铜等。这些废水通过碱中和调节及混凝沉淀法进行处理，在处理过 程中各种金属离子大多会以金属氢氧化物的形式沉淀，并通过压滤机脱水后产 生含有多种金属离子的污泥，此污泥就是我们需要处理的污泥。通过分析可知， 污泥的主要成分是：含有大量γ-AlOOH的具有无定形结构的固体多孔物质，少 量的氢氧化锌、氢氧化镁、氢氧化镍、氢氧化铬、氢氧化铜等氢氧化物以及80% 左右的水。其中含有γ-AlOOH的无定形结构的固体多孔物质、氢氧化锌、氢氧 化镁是本发明中可以利用的物质，而氢氧化镍、氢氧化铬、氢氧化铜等重金属 化合物是对环境和人体有害的，我们应该从产品中加以去除。
发明内容
本发明的目的就是利用铝合金表面处理污泥最终生成多元共聚双酸净水剂 的方法，以及在生产过程中得到的中间体：母液A、母液B、母液C、多离子单 酸体系M以及多元双酸体系N，它们都能作为净水剂产品处理各种不同类型的 废水。
本发明的技术方案：一种利用铝合金污泥制备多元共聚双酸净水剂的方法， 制备步骤如下：其配方比例按按重量份数计：
(1)母液A的制备：在反应釜a中加入质量浓度为50%-96%的硫酸20-30 份，加入含有多种金属的铝合金污泥70-80份搅拌反应1.5-2h，使污泥完全溶解， 生成母液A，集中储存在储槽A内;
(2)母液B的制备：在反应釜b中加入质量浓度为10%-30%的盐酸50-60 份，加入含有多种金属的铝合金污泥40-50份搅拌反应1.5-2h，使污泥完全溶解， 生成母液B，集中储存在储槽B内;
(3)母液C的制备：在反应釜c中加入质量浓度10%的含铁废酸30-40份， 加入含有多种金属的铝合金污泥60-70份搅拌反应1.5-2h，使污泥完全溶解，生 成母液C，集中储存在储槽C内;
(4)碱化剂K的制备：在反应釜d中加入含有多种金属的铝合金污泥80-90 份，加入氢氧化钠10-20份，搅拌反应1.5-2h，直至污泥完全溶解后集中储存在 储槽D内;
(5)多离子单酸体系M的制备：在反应釜e中加入母液B 80-90份后加热 至85-90℃，加入活性氧化铝或铝酸钙粉10-20份，搅拌的同时控制活性氢氧化 铝或铝酸钙粉的加入量使pH值达到3-3.5，加热至100-105℃，搅拌反应2-3h 后，得到多离子单酸体系M，集中储存在反应釜e中;
(6)多元双酸体系N的制备：取反应釜e中的多离子单酸体系M 39-48份， 储槽A中的母液A 30-40份和储槽C中的母液C 20-30份，可溶性硫化物1-2份， 均加入反应釜e中搅拌反应30-50min，集中储存在储槽E内;通过板框压滤机 进行压滤，滤液为多元双酸体系N，集中储存在储槽N内，重金属的硫化物及 其他不溶物存在于滤饼中，滤饼委托有危险废物处理资质的单位进行安全处置;
(7)多元共聚双酸净水剂PAMZ的制备：在反应釜f中加入储槽N中的多 元双酸体系N 90-95份，加入ZnCl2调节多元双酸体系N中的Zn2+的质量浓度至 1%，加入MgCl2调节多元双酸体系N中的Mg2+的质量浓度至0.5%;缓缓加入 碱化剂K 5-10份同时快速搅拌1-1.5h后，调节pH 3-3.5，得到产品多元共聚双 酸净水剂PAMZ并储存于储槽P中。
所述含有多种金属的铝合金污泥是铝合金表面处理废水经污水处理后压滤 得到的;所述污泥中含有大量一水软铝石(γ-AlOOH)、固体多孔物质、氢氧化 锌、氢氧化镁，以及重金属化合物氢氧化镍、氢氧化铬和氢氧化铜等。固体多 孔物质中大部分是晶体，小部分呈无定形结构。由于污泥中含有重金属，属于 危险废物，已列入了《国家危险废物名录》，要处理这种含有多种金属的铝合金 污泥，必须申领各省环保厅颁发的“危险废物经营许可证”后严格按要求方可处 置。
所述母液A为污泥和硫酸反应生成的金属离子Al3+、Zn2+、Mg2+、Ni2+、Cr3+、 Cr6+、Cu2+以及SO42+的混合液;母液A作为污水处理净水剂产品直接用于污水 处理。
所述母液B为污泥和盐酸反应生成的金属离子Al3+、Zn2+、Mg2+、Ni2+、Cr3+、 Cr6+、Cu2+以及Cl-的混合液;母液B中加入活性氧化铝或铝酸钙粉生成多离子 单酸体系M;母液B、多离子单酸体系M作为污水处理净水剂产品直接用于不 同种类的废水处理。
所述母液C为污泥和含铁废酸反应生成的金属离子Al3+、Fe2+、Fe3+、Zn2+、 Mg2+、Ni2+、Cr3+、Cr6+、Cu2+以及SO42-和Cl-的混合液;母液C作为污水处理 净水剂产品直接用于污水处理。
将母液A加入到多离子单酸体系M中，其目的是在M中引入硫酸根，形 成双酸体系;将母液C加入到多离子单酸体系M中，其目的是引入铁离子;加 入可溶性硫化物后压滤，其目的是使M中重金属离子与可溶性硫化物反应形成 难溶的重金属硫化物，加入可溶性硫化物可以是以下物质的一种或多种，无机 硫化物：硫化钠、多硫化钠、硫化钾、硫化铵;有机硫化物：乙二胺四乙酸二 钠、乙二胺四乙酸、二甲基二硫代氨基甲酸钠、二甲氨基二硫代甲酸钠、二乙 基二硫代氨基甲酸钠、N，N-双(二硫代羧基)二乙烯三胺乙基聚合物、DTCR 重金属捕集剂。其目的是将溶液中的重金属离子与其反应生成难溶的重金属硫 化物，并通过分离将其去除，也可以通过离子交换法、电渗析或反渗透法将重 金属离子分离，但加入可溶性硫化物去除重金属的方法更为简单有效。
在储槽N中加入ZnCl2、MgCl2其目的是调节Zn2+、Mg2+浓度是最终产品多 元共聚双酸净水剂PAMZ中Zn2+、Mg2+含量保持恒定。
在N中加入碱化剂K，其目的是增加体系的pH值、提高碱化度，使体系聚 合最终得到产品多元共聚双酸净水剂PAMZ。
所述含有多种金属的铝合金污泥生产之前必须按GB 5085.3-2007《危险废 物鉴别标准浸出毒性鉴别》进行的检验，若这种铝合金的污泥中的重金属含量 超出最低限值的话，应加入硫化物，若不添加硫化物，生成的母液A、母液B、 母液C、多离子单酸体系M会含有少量的重金属，可作为净水剂直接用于污水 处理，且有可能会增加污水中的重金属含量的风险，但绝不允许直接用于生活 饮用水的处理。若重金属含量未超出最低限值的话，则无需加入硫化物。加入 硫化物可以是以下物质的一种或多种，无机硫化物：硫化钠、多硫化钠、硫化 钾、硫化铵;有机硫化物：乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸、二甲基二硫代 氨基甲酸钠、二甲氨基二硫代甲酸钠、二硫代氨基甲酸钠、双(二硫代羧基) 二乙烯三胺乙基聚合物、DTCR。
所述母液A、母液B、母液C、多离子单酸体系M和多元双酸体系N均可 作为污水处理净水剂产品用于污水处理，处理效果各不相同，具体种类选用应 做小试后才可确定;母液A、母液B、母液C、多离子单酸体系M中含有重金 属，若要作为净水剂直接用于污水处理有可能会增加污水中的重金属含量，导 致排放水重金属含量超标，若要使用应先做试验，确保排放水中重金属排放含 量达标，但绝不允许直接用于生活饮用水的处理。
由于多元共聚双酸净水剂PAMZ中存在的铝、铁、镁、锌离子在废水中进 行水解形成负电荷，从而会吸附大量带正电荷的污染物，且铁、镁和锌离子的 存在可以协同铝离子产生协同效应，吸附更多的污染物产生更大的絮凝体，从 而更容易进行分离。这样可以相对地减少净水剂的用量，加快废水的分离速度， 增加废水的COD去除率，提高废水的脱色率，提高废水的处理量。对于COD、 色度相对较高的印染废水通过多元共聚双酸净水剂PAMZ处理后COD、色度的 去除率比其他普通的净水剂有明显的提高。
对污泥进行的硫酸化、盐酸化以及用碱化剂K碱化，其目的就是在最终产 品多元共聚双酸净水剂PAMZ中引入不同的酸根，并进行碱化聚合。由于废水 中的成分非常复杂，单一成分的净水剂往往不能进行针对性地处理，引入多种 酸根离子可以破坏废水中的多种不同的稳定基团，使废水更容易被处理，提高 废水的去除率。如含油废水中由于乳化剂的作用，普通净水剂不容易将废水进 行油水分离，引入多种酸根后，破坏了含油废水的稳定基团，打破了油水平衡 使油和水更容易被分离。
本发明的有益效果：通过大量的试验以及现场使用后总结本产品多元共聚 双酸净水剂PAMZ与其他普通的净水剂相比存在以下优点：
①用量少，节约单位废水量的用药成本;
②适应性广，适用于各种废水，对同种废水能有效降低各阶段的负荷冲击， 避免处理过程中频繁调整药剂添加量;
③矾花大，形成的絮凝体容易沉降;
④COD、色度的去除率相对较高;
⑤破乳性能效果明显，处理印染废水、含油废水、洗毛废水是最佳选择。