一种聚硅酸铝铁和一种利用铝灰制备聚硅酸铝铁的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用铝灰制备聚硅酸铝铁的方法，所述方法包括以下步骤：将铝灰与盐酸混合，反应完后，与含铁废酸混合，之后加入第一碱液加温搅拌，搅拌过程中逐步加入水玻璃发生反应，反应完成后，陈化得到聚硅酸铝铁。本发明专利技术还提供了使用所述方法制备的聚硅酸铝铁。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化工领域，具体而言，涉及一种聚硅酸铝铁利用铝灰制备聚硅酸铝铁的方法。
技术介绍
聚合硅酸铝铁(PSAF)是一种新型的水溶性高分子电解质。主要用于净化饮用水，还可用于给水的特殊水质处理、除镉、除氟、除放射性污染、除浮油等。也用于工业废水处理，如印染废水等，在铸造、造纸、医药、制革等方面也有广泛应用。它在污水处理领域对于污水的处理具有立竿见影的效果。聚合硅酸铝铁具有离子度高、易溶于水(在整个PH值范围内完全溶于水，且不受低水温的影响)、不成凝胶、水解稳定性好等特点。在铝冶炼、成型过程中会产生多种副产品。作为铝工业主要的副产品，铝灰产生于所有铝发生熔融的工序，其中的铝含量约占铝生产使用过程中总损失量的1～12％。以往，人们把铝渣看做废渣而堆弃，此举不仅造成铝资源浪费还会带来环境问题。因此，寻找经济有效的方法加以利用和治理铝渣，不仅将提高铝行业的经济效益，在实现资源的有效循环利用的同时，还将对实现经济、社会的可持续发展产生重要的影响。钢铁冶炼工业产生的废液中，含铁废酸含量巨大，寻找利用和处理含铁废酸的合适方法，同样在经济和环保方面均具有重要意义。由于铝灰中含有大量铝，含铁废酸中含有铁，因此，通过使用二者分别作为铝源和铁源用以制备聚硅酸铝铁，是一个十分有意义的想法。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用铝灰制备聚硅酸铝铁的方法，所述方法使用工业废料，通过特别的处理工艺制备出特别适合于净化工业废液的聚硅酸铝铁，达到以废治废的目的，实现经济、环保双重效益。本专利技术的第二目的在于提供使用所述方法制备的聚硅酸铝铁，使用该方法制备的聚硅酸铝铁对于工业废液的净化作用良好，可显著提高废液的净化效果。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：本专利技术的一个方面涉及一种利用铝灰制备聚硅酸铝铁的方法，所述方法包括以下步骤：将铝灰与盐酸混合，反应完后，与含铁废酸混合，之后加入第一碱液加温搅拌，搅拌过程中逐步加入水玻璃发生反应，反应完成后，陈化得到聚硅酸铝铁。本专利技术采用工业废料铝灰与废酸作为制备聚硅酸铝铁的硅源和铝源，有效地达到了以废治废的技术效果，可以在实验废料再利用的同时解决环保问题。优选地，所述铝灰在与盐酸混合反应之前进行预处理，所述预处理依次包括排氨工序和浆化工序，其中，所述排氨工序包括，向铝灰喷淋第二碱液至不产生气体为止；所述浆化工序包括，向排氨工序处理后的铝灰加入铝灰总重0.5-1.5倍量的水，搅拌成浆液。浆化工序中加入的水量过大时会影响后续步骤中的铝灰的酸液浸出量，而过低时则会导致生产安全性能降低，并可能造成反应温度过高从而导致副反应的发生。优选地，所述第二碱液是NaOH和/或KOH的水溶液，优选地，所述第二碱液是15-25％的NaOH水溶液。优选地，所述排氨工序中，向铝灰喷淋第二碱液的具体步骤如下：1)向铝灰喷淋第二碱液1-3min；2)步骤1)完成后8-12min，向铝灰喷淋水1-3min，并静置8-12min；重复以上步骤3-7次。优选地，铝灰与酸液混合的具体过程如下,向预处理后的铝灰滴加酸液，至体系pH小于0.5为止，优选地，盐酸的加入量为铝灰重量的1.5-2.5倍，滴加时间为1.5-2.5h，更优选地在滴加过程中控制反应温度不超过80℃。优选地，铝灰与酸液混合后通过沉淀法去除混合液中的F-离子和Ba2+离子，优选地，使用钙盐和硫酸盐进行沉淀，更优选地，使用氯化钙和硫酸钠进行沉淀。优选地，所述含铁废酸在反应之前进行预处理，所述预处理方法如下，向废酸内加入盐酸，搅拌并混匀后滴加氯酸钠溶液，其中，所加入盐酸的重量与废酸总重量的比为1：(5-9)，所述氯酸钠的浓度为40-60％。优选地，所述第一碱液是5-15％的NaOH和/或KOH的水溶液，优选地，所述第一碱液是5-15％的NaOH水溶液。优选地，所述加温搅拌的温度为70-90℃，所述第一碱液在1.5-2.5h内逐步加入反应体系，所述水玻璃在1.5-2.5h内逐步加入反应体系，优选地，所述水玻璃加入完成后，反应体系的pH＝3-4。合成聚硅酸铝铁的工序中，反应温度高时矾花大而密实，沉降快速，因此选用较高的反应温度；滴加碱液速度选择1.5-2.5h，滴速过快时，矾花沉降较慢，而滴速过慢时，矾花细小，沉降速度也较慢，只有在2h左右时，可以得到大而密实且沉降速度快的矾花。本专利技术的另一个方面涉及使用所述方法制备的聚硅酸铝铁。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术的复合正渗透膜，具有抗菌功能；(2)本专利技术的复合正渗透膜，可以有效提高水通量，并达到很高的截盐率；(3)本专利技术的制备方法稳定可靠，所采用工艺细节特别适于制备所述复合正渗透膜。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。实施例1按照以下步骤制备聚硅酸铝铁一、原辅料进厂检验：1.铝灰：检验Al(铝)、Al2O3(三氧化二铝)、AlN(氮化铝)含量，检测F、Ba、As、Hg、Pb、Cr、Cd、Cu、Ni、V含量，并备案。2.含铁废酸：检验游离酸含量、总铁含量，检验F、Ba、As、Hg、Pb、Cr、Cd、Cu、Ni、V含量，并备案。3.盐酸：检验HCl含量，检验Fe、SO4-、As含量。4.水玻璃：检验水分，NaO、SiO2含量。5.氯酸钠：检验有效Cl含量。6.片碱或液碱：检验NaOH、Na2CO3含量。根据测得的各组分含量计算后续工序中所需添加的各试剂的量。二、排氨工序：1.反应机理：AlN+NaOH+H2O＝NaAlO2+NH3(气体)↑2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+H2(气体)↑2.操作方法：用混砂机碾压，先喷淋NaOH(氢氧化钠)溶液，溶液含量为25％)、喷淋次数为3次，每次3分钟，喷淋间隔12分钟。后喷淋水，每次3分钟，喷淋间隔12分钟。直到没有气体出来为止。进入下一工序质量要求：AlN(氮化铝)反应完全，NH3-N含量≤2.5g/L。三、浆化工序：1.反应机理：2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+H2(气体)↑2.操作方法：加水搅拌打浆，加水固液比为1：1.5(质量比)，搅拌均匀。气体散尽后泵至酸浸槽。四、酸浸工序：1.反应机理：2Al+6HCl＝2AlCl3+3H2(气体)↑Al2O3+6HCl＝2AlCl3+3H2ONaAlO2+HCl+H2O＝Al(OH)3↓+NaClAl(OH)3+3HCl＝AlCl3+3H2O2.操作方法：采用高位槽缓慢滴加预处理后铝灰质量1.5倍量的盐酸，滴加控制在1.5h内完成，在反应过程中控制反应温度不超过80℃。超过60℃暂停加酸，待反温度下降后继续加酸。酸加完后，要求PH≤0.5。3.将反应好的物料泵至隔膜压滤机压滤。五、除氟除钡工序：1.反应机理：Ca2++2F-＝CaF2↓，Ba2++SO42-＝BaSO4↓.2.操作方法：根据第一步中计算得出的氯化钙.硫酸钠的使用量，一次性从反应釜人口加料，一次性添加，搅拌30分钟。取样交化验室检测F+、Ba2+浓度，合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用铝灰制备聚硅酸铝铁的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将铝灰与盐酸混合，反应完后，与含铁废酸混合，之后加入第一碱液加温搅拌，搅拌过程中逐步加入水玻璃发生反应，反应完成后，陈化得到聚硅酸铝铁。

【技术特征摘要】
1.一种利用铝灰制备聚硅酸铝铁的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将铝灰与盐酸混合，反应完后，与含铁废酸混合，之后加入第一碱液加温搅拌，搅拌过程中逐步加入水玻璃发生反应，反应完成后，陈化得到聚硅酸铝铁。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铝灰在与盐酸混合反应之前进行预处理，所述预处理依次包括排氨工序和浆化工序，其中，所述排氨工序包括，向铝灰喷淋第二碱液至不产生气体为止；所述浆化工序包括，向排氨工序处理后的铝灰加入铝灰总重0.5-1.5倍量的水，搅拌成浆液。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二碱液是NaOH和/或KOH的水溶液，优选地，所述第二碱液是15-25％的NaOH水溶液。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述排氨工序中，向铝灰喷淋第二碱液的具体步骤如下：1)向铝灰喷淋第二碱液1-3min；2)步骤1)完成后8-12min，向铝灰喷淋水1-3min，并静置8-12min；重复以上步骤3-7次。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，铝灰与酸液混合的具体过程如下,向预处理后的铝灰滴加酸液，至体系pH小于0.5为止，...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯林，
申请(专利权)人：四川科龙达能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51