[发明专利]改性高聚合硅酸的制取及其应用

说明书

本发明涉及一种水化学处理用的助凝剂制取方法及其在水处理中的应用。

日本专利JP276688/86公开一种水化学处理方法及其絮凝剂。利用高聚合硅酸与少量金属盐一起作为一种絮凝剂用于水的净化处理，能够形成很大的絮状物并且速度快，能够在较宽的温度和PH值范围内实现絮凝，是一种即无害又便宜的水化学处理方法。但是其不足在于，高聚合硅酸溶液在中性状态其聚合反应仍是处于不断进行之中的，如不给予控制经过不太长时间就成为凝胶体而丧失其做为助凝剂的作用。该文提出了一种延长聚合硅酸变为凝胶体时间的方法，但也是一种权宜之计，形成凝胶体时间最大到120小时，没从根本上解决制备这一难题，严重影响着高聚合硅酸在水处理中的应用。

本发明目的在于针对上述高聚合硅酸制备过程中存在的不足提供一种具有很长保存期的高效助凝剂-改性高聚合硅酸的制备方法及其在处理中的应用。

本发明提出了一种方法，从根本上改变了高聚合硅酸的性质和分子团的结构，使其分子改变为阴性大分子团从而达到稳定状态，这种改性高聚合硅酸制取方法包括：首先用酸酸化处理硅酸钠水溶液生成聚合硅酸，当聚合硅酸的吸光度为55～45时再加入酸调节PH值，当溶液的PH值在2以下时，形成含过量的聚合硅酸溶液，再加入阻聚剂，形成改性高聚合硅酸溶液成为助凝剂。其阻凝剂是一种金属卤化物，其金属可以为钾（K），钠（Na），铁（Fe），钙（Ga），铜（Cu），锌（Zn），钴（Co），镁（Mg），铝 （Al），铅（Pb）和锡（Sn）之中的一种，所述的阻聚剂的卤素为氟（F），氯（Cl），溴（Br）和碘（I）之中的一种。经研究发现在高聚硅酸中加入少量的金属卤化物，可以近乎中断聚合硅酸的聚合反应。这种改性高聚合硅酸可以长期的稳定在某一理想的聚合度状态。从而使聚合硅酸在水净化处理应用中成为可行，解决了实际应用中的最大技术障碍。特别是在低温低浊水中的应用取得突破性的进展，解决了长期以来难以解决的低浊水处理问题。

聚合硅酸是由水玻璃通过酸化处理而制取的，水玻璃是一种硅酸钠水溶液，用酸对硅酸钠水溶液进行酸化处理，由于其加酸量不同，聚合硅酸聚合速度相差很大。酸化度大，聚合速度快，变成凝胶体时间短，反之亦然。一般酸化速度为120%～158%之间。本方法中阻聚剂添加量应掌握在所加入的阻聚剂中卤素的量与形成的改性高聚合硅酸中硅的摩尔比为1∶20～1∶30。

改性高聚硅酸用作水化学处理的助凝剂主要起骨架作用，同无机或有机混凝剂按次序加入待处理水中。搅拌混合液，水中杂质凝聚并沉淀。本助凝剂必须在有机絮凝剂或无机絮凝剂之后间隔一段时间再投助凝剂。一般来说间隔一段时间比较好，因为投入絮凝剂以后形成一定的矾花再加入助凝剂其吸附架桥效果更为明显。

本发明从改变聚合硅酸的性质和分子结构上入手，加入阻聚剂使聚合硅酸改性从而达到稳定状态，保存期达半年以上。本发明用于生活饮用水，工业用水等方面具有投药量小，成本低，净水效果好等优点。

为了使本专业技术人员更好的理解本发明的内容，下面通过一些实施例加以详述：

选用高模数水玻璃，模数为3.0～3.9，比重为34°～40°波美度。取一公斤硅合量为1.3%的水玻璃溶液，按酸化度145%加 入3%的硫酸，在20℃室温下均匀搅拌10分钟其吸光度为52时再加入3%的硫酸溶液调节PH值为1.5。再加入1ml10%的氯化钠水溶液，搅拌均匀即为本发明所述的改性高聚合硅酸，可直接用于净水用的助凝剂。

实验一

向每一升待处理水中加入2ml1%的硫酸铝，加入不同量的改性高聚硅酸做混凝实验。原水浊度为20°，水温0℃，快速300转/分，搅拌1分钟，慢速50转/分搅拌3分钟，静止16分钟，测其出水情况：

混凝效果实验：