聚合磷酸氯化铁混凝剂及其制备方法 【技术领域】
本发明涉及一种水处理用新型聚合磷酸氯化铁混凝剂及其制备方法，该混凝剂特别适用于处理含油带色的工业废水。更具体地说，本发明尤其涉及采用废弃的磷化渣(钢铁磷化处理产生的一种固体渣)作原料所生产的聚合磷酸氯化铁混凝剂及其制备方法。
背景技术
混凝剂分无机和有机混凝剂。在给水与污水处理中目前以无机混凝剂应用最为广泛，常用的无机混凝剂主要有聚合硫酸铝、聚合氯化铁、聚合氯化铝、聚合硫酸铁。就目前所采用的无机混凝剂而言，低分子无机混凝剂的混凝效果差，沉淀速度慢，成本高。而铝的聚合无机混凝剂虽然效果较好，但原料紧缺成本高，并且铝对人体有害。
目前，生产混凝剂的方法很多，中国专利89107966.1(公开号CN1051157A)公开了一种生产复合高分子混凝剂的方法，该方法采用的原料均不属于工业废弃物而是工业的成品原料，还要使用大量的强酸，成本较高。
【发明内容】
鉴于已有混凝剂所存在的上述缺点，本发明地目的在于提供一种混凝效果好、沉淀速度快、生产成本低的新型水处理剂——聚合磷酸氯化铁混凝剂及其制备方法。
本发明所提供的聚合磷酸氯化铁混凝剂是通过以下反应原理制备的。磷化渣为钢铁磷化处理时产生的一种白色固体渣(目前未得到利用)，其主要成分为磷酸一氢亚铁、磷酸亚铁和少量磷酸一氢锌，加入盐酸后即起置换反应，生产氯化铁和少量磷酸一氢锌，在盐酸不过量的情况下PO43-则与氯化铁形成磷酸氯化铁水解聚合物——聚磷酸氯化铁混凝剂。正是这种聚合物对含有带色废水起到很好的去污作用。
本发明所提供的聚合磷酸氯化铁混凝剂是通过以下方法制备的：
生产原料及控制指标为：磷化渣，含水量在10-20％，磷化渣中各元素组分为铁(Fe)含量％≥16，磷(P)含量％≥9，锌(Zn)含量％≥1.5，生产时主要控制原料中铁、磷含量，如铁、磷含量过低，则可以加入适量磷酸亚铁进行调整；工业盐酸，其中HCl含量(重量比)≥30％；辅助原料：磷酸亚铁(工业品)。
具体生产过程如下：在1000或2000立升的反应釜中，先将盐酸加入，在常温下开动搅拌，从反应釜固体加料口缓慢加入磷化渣，若半小时加入完毕，继续搅拌半小时，然后静置1-1.5小时，再开动搅拌半小时，停止搅拌，放料，过滤，将料加入到贮罐中静置熟化24小时以上，得清澈桔红色液体，即为聚磷酸氯化铁成品。少量生产时，也可将符合要求的磷化渣倒入缸中，缓缓加入盐酸搅拌。
产品控制指标：
铁(Fe)含量％≥7.5
磷(P)含量％≥5.0
锌(Zn)含量％≥0.8
水不溶物％≤0.1
亚铁(Fe
2+)％≤0.1
PH值(1％的水溶液)：2.5∽3.5
【具体实施方式】
制备本发明产品的具体实施例如下：
实施例1：
磷化渣(Fe：18.9％；P：11.9％)，工业盐酸(HCI：30％)，用量比％(重量比)：磷化渣∶工业盐酸＝43∶57，
将物料投入总量57％的工业盐酸加入反应釜中，开动搅拌，缓缓加入磷化渣，约半小时加入完毕，继续搅拌半小时，停止搅拌静置1--1.5小时，再开动搅拌1小时使物料聚合后，放料、过滤，滤液打入贮罐静置熟化24小时以上，得清澈桔红色液体即为成品。
实施例2：
磷化渣(Fe：21.4％；P：13.5％)，工业盐酸(HCl：30％)，用量比％(重量比)：磷化渣∶工业盐酸＝38∶62，
将物料投入总量62％的工业盐酸加入反应釜中，开动搅拌，缓缓加入磷化渣，约半小时加入完毕，继续搅拌半小时，停止搅拌静置1-1.5小时，再开动搅拌1小时使物料聚合后，放料、过滤，滤液打入贮罐静置熟化24小时以上，得清澈桔红色液体即为成品。
使用本发明产品处理废水时，可以采用以下两种方法：
方法一：是先将本产品按所需量与废水混合，使废水中的胶体颗粒受其作用降低了双电层斥力而脱稳，聚集成小颗粒(凝聚)，再加入另一种线性分子聚合物，如聚丙烯酰胺或聚合氯化铝，使凝聚的小颗粒通过聚合物线性分子的架桥作用，实现絮凝、沉降，从而达到废水除油脱色之目的。
方法二：是单独使用本发明产品与废水混合，实现凝聚和絮凝过程。
使用本发明产品处理废水的应用实施例如下：
应用实施例一：
采用本发明聚合磷酸氯化铁作混凝剂，以聚合氯化铝作絮凝剂处理轧钢废水，先将本品与废水混合，实现凝聚，后将聚合氯化铝投入，完成絮凝过程。本品与聚合氯化铝用量均为5.5mg/l；处理后水质情况如下表所示：
处理前 处理后 去除率％ 轧钢厂要求达到 的指标(mg/l)
油含量mg/l 33.5 0.6 98.2 ≤10
悬浮物含量mg/l 189 7.0 96.3 ≤20
应用实施例二：
采用本发明聚合磷酸氯化铁作凝聚剂，以聚丙烯酰胺(分子量800万)作絮凝剂，处理炼钢厂连铸废水。现将本发明产品与废水混合，投加量为12mg/l，再投加0.13mg/l聚丙烯酰胺与之混合，处理后的水质情况如下表所示：
处理前 处理后 去除率％ 轧钢厂要求达到 的指标(mg/l)
油含量mg/l 26.5 1.5 94.3 ≤5
悬浮物含量mg/l 59.3 5.7 90.4 ≤10
以上两实施例均为每小时处理水量600-800吨的工业试验数据平均数值。
应用实施例三：
采用本发明聚合磷酸氯化铁作混凝剂，处理生产染料中间体的废水，该混凝剂的投加量为150mg/l，废水为强酸性呈褐色，并有浓SO
2气味，处理前用石灰中和至PH值8-9，然后投加本混凝剂混合，处理前后的水质情况如下表所示：
处理前 处理后 去除率％
水色 呈褐色 浅淡黄色
COD(mg/l) 300-500 60-120 80-76
硫化物(mg/l) 59.3 1.8-3.4 91-90
悬浮物含量(mg/l) 600-800 50-100 92-87.5
色度/倍 200-500 30-50 85.0-90.0
试验证明，用聚磷酸氯化铁作混凝剂有以下优点：
1、除油脱色效率高，药剂投加量少。特别是对轧钢、连铸废水的处理，药剂用量5.5-12mg/l，除油率达到94％以上，而目前市场上出售的产品用量需15-25mg/l，除油率也只达到80-90％。
2、药剂投加量范围宽。由于废水排放具有间断性，水流量不稳定，水中杂质成分也有较大变化，而本发明产品能适应这种变化，过量投加后不会产生混凝恶化现象。
3、本发明产品为清澈透明液体，可以与水以任意比例混合，并且在水中溶解极快，便于配制使用，在水中性能稳定，50％的水溶液两年后不沉淀、不变质、效果如初。目前市场销售的废水除油剂产品在水中均不稳定，使用时产生大量沉淀，堵塞管道和泵。
4、本发明产品在生产加工过程中因无三废排放，不会产生二次污染。本品生产中虽然采用废弃的磷化渣作为原料，但有调整手段，因此能确保产品质量稳定。
5、本发明产品采用废弃的磷化渣作为原料，因此价格低廉，如作为轧钢、连铸废水的脱油剂，本品的价格可比目前市场产品的价格低40％左右。
经过多种水质进行对照试验证明，聚合磷酸氯化铁具有很强的除油脱色作用。与目前市场出售的无机混凝剂对比试验表明本发明产品具有效果好、矾花大、沉降快、用量少的特点。如应用实施例一，目前生产上正在使用的聚合氯化铝作混凝剂，以有机高分子聚合物做絮凝剂，其用量两种药剂均需8.1mg/l，而本品仅需5.5mg/l，药剂用量减少31％，而且使用本品沉降快，在沉降池水面上漂浮物很少，而后者则有大量漂浮物。在使用本品处理染料废水其效果也十分显著，如实施例三，与用聚合硫酸铁作混凝剂做比较，在达到指标基本相同的情况下，聚合硫酸铁的用量为300mg/l，并需加入4mg/l的聚丙烯酰胺，而使用本发明产品的用量仅需其一半。