[发明专利]一种聚合碱式铝硅絮凝剂及其制备方法和设备

说明书

本发明涉及一种水处理絮凝剂，具体是指一种可用于给水和废水处理的聚合碱式铝硅絮凝剂及其制备方法和设备。

在给水和废水处理中，通常会使用硫酸铝，因为硫酸铝价格相对便宜，而且易于得到，处理效果也不错。但硫酸铝在低温时处理效果不好，所形成的絮体轻，难于沉降，在给水处理时水体中残余的铝含量高。

针对硫酸铝在使用中的不足，人们对此进行了大量的研究，发现使硅和铝按一定的形式结合，可以形成一种新的絮凝剂，这种絮凝剂具有一些新的特性。例如：中国专利申请CN87101246A介绍了一种水处理方法，它采用高聚合度硅酸和少量的铝盐一起使用。该絮凝剂由于采用了高聚合度的硅酸，因此它具有较高的分子量，在处理水时有很强的聚集能力，处理效果好，但该种产品的聚硅酸和无机混凝剂要分开生产、贮存，最好在使用现场生产，产品的保存期不长，使用不方便。

中国专利ZL89108931.4和93116227.0介绍了一种聚合碱式硅硫酸铝。它是采用碱金属硅酸盐、碱金属铝酸盐和硫酸铝混合反应制取聚合碱式硅硫酸铝。这种絮凝剂在低温时有较好的絮凝效果，而且在供水处理使用时可以降低水中游离铝的含量。但是，由于这种絮凝剂中硅铝比小于0.1[Si/Al≤0.1(摩尔比)]，使用范围受一定限制。

中国专利ZL90108702.5介绍了一种聚合硅酸/铝盐混合物絮凝剂。该絮凝剂以水矿渣为主要原料，于常温常压下，用盐酸或/和硫酸溶解聚合，滤去不溶物，聚合熟化和调整PH值后即得产品。这种方法原料易得，成本低，生产方法简单。但由于原料成分不能控制，难于对产品各成分的比例进行调节。

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，研究一种可以通过改变硅酸的聚合度和硅铝之比例得到不同分子量的聚合碱式铝硅絮凝剂及其制备方法，以满足不同的水处理的要求；并为该制备方法设计特定的设备。

一种聚合碱式铝絮凝剂，其特征在于它是由硫酸铝、硅酸钠和氢氧化钠钠聚合而成，产品为水溶液形式时，有如下化学组成及其重量百分比含量：

Al₂O₃  4.00-6.00％

SiO₂   0.94-3.53％

SO₄^2-  11.07-16.94％

Na⁺    1.91-11.4％

H₂O    62.13-82.08％

水溶液的PH值为2.5-3.0，盐基度为45％-70％。

一种聚合碱式铝硅絮凝剂的制备方法，它包括以下工艺步骤及其条件：

步骤一：备料：

硫酸铝：  13.41～20.12％

硅酸钠：  1.91～7.18％

氢氧化钠：2.07～15.11％

水：      57.59～82.61％

步骤二：聚硅酸的预聚合：

硅酸钠用酸调节PH值至9.0～10.5，预聚时间1～16小时，得分子量范围为3000～120000的聚硅酸；

步骤三：聚合反应：

(1)先将硫酸铝水溶放入反应釜，在搅拌状态下，使用快速分散装置，在15～20分钟之内缓缓加入步骤二得的聚硅酸，并使用计量泵控制加料速度，同时采用冷却水保持反应釜温度在18～22℃范围内；

(2)然后在上述同样条件下，经计量泵控制加料速度，由快速分散装置在20～30分钟内缓缓加入氢氧化钠水溶液；

(3)加氢氧化钠20～40分钟后，关闭快速分散装置，关闭冷却水，开启蒸汽阀，使反应釜内的物料在0.8～1小时之内升温至60～70℃，恒温反应3～5小时；或者在常温下，搅拌反应20～24小时，然后自然冷却，即得产品，其分子量范围为103～105，经检验含产品在水溶液形式时，含如下化学组成及其重量百分比含量：

Al₂O₃     4.00-6.00％

SiO₂      0.94-3.53％

SO₄^2-     11.07-16.94％

Na⁺    1.91-11.4％

H₂O    62.1 3-82.08％

水溶液的PH值为2.5-3.0，盐基度为45％70％。