一种改性聚硅酸盐絮凝剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种改性聚硅酸盐絮凝剂，其制备原料包含硅酸盐、改性剂、功能基团、氧化剂、金属盐、酸和水；其中，所述功能基团的重量为所述硅酸盐和所述改性剂总重量的0.3％～0.5％；所述氧化剂的重量为所述硅酸盐和所述改性剂总重量的0.05％～0.07％；所述金属盐中的金属离子与硅酸盐中的Si的摩尔比为1～3：1～1。所述絮凝剂稳定性好，在机械加工废水、废水脱色、喷涂废水、造纸废水等方面处理效果较显著。此外，本发明专利技术还公开了一种改性聚硅酸盐絮凝剂的制备方法，所述制备方法工艺简单、易操作，效果好，一方面改善了聚硅酸盐的稳定性，另一方面提高了聚硅酸盐处理废水的能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无机高分子絮凝剂，尤其涉及一种改性聚硅酸盐絮凝剂及其制备方法。
技术介绍
在水处理过程中，直接添加聚合氯化铝、聚合氯化铁、硫酸铝等无机絮凝剂，使得处理后水中含有大量的残余铝铁等金属，造成重金属污染。聚合硅酸盐是以金属盐和二氧化硅为主要成分制备而成的，是一种对人体无害的安全混凝剂，控制加入量能间接控制处理后水中残余金属量。聚硅酸(活性硅酸)作为混凝助剂以其成本低、聚合方法简单、来源广的优点受到人们的重视。其最大缺点是性能不够稳定，易生成硅酸凝胶而失去活性，贮存性能差，必须现配现用，使用不便。但聚硅酸具有较高的分子量和较长的分子链，在结构上类似有机高分子絮凝剂，具有较强的吸附、卷扫、聚集和架桥作用。因此将聚硅酸与无机铁盐混凝剂复配，制备性能稳定的新型无机高分子聚硅酸盐混凝剂，发挥聚硅酸的优势。聚硅酸金属盐类絮凝剂作为新型复合无机高分子絮凝剂，具有絮凝效果好、效果明显优于聚合氯化铝等无机高分子絮凝剂，价格便宜，易于制备等优点，是近年来絮凝剂研究的热点。许多研究者在制备工艺改进、絮凝机理、稳定性方面对聚合硅酸盐方面展开工作。稳定性是絮凝剂好坏的重要标准之一，由于聚硅酸存在自聚集现象，提高聚硅酸类絮凝剂稳定性是其推广应用的重要内容之一，目前对于聚硅酸稳定性方面进行多方面研究，主要通过加入金属离子、改变存储条件、改变反应条件、加入其它阻凝剂等方法提高聚硅酸盐类絮凝剂稳定性。
技术实现思路
一方面，本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种复合型无机高分子絮凝剂，更为具体地，本专利技术的目的在于提供一种稳定性高、效果好的改性聚硅酸盐絮凝剂。为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：一种改性聚硅酸盐絮凝剂，所述改性聚硅酸盐絮凝剂的制备原料包含硅酸盐、改性剂、功能基团、氧化剂、金属盐、酸和水；其中，所述功能基团的重量为所述硅酸盐和所述改性剂总重量的0.3％～0.5％；所述氧化剂的重量为所述硅酸盐和所述改性剂总重量的0.05％～0.07％。在上述技术方案中，本专利技术的改性聚硅酸盐絮凝剂加入了功能基团，所述功能基团用于稳定硅酸分子与一价硅酸离子的配位，在氧化剂等其他原料的配合下，使得改性聚硅酸盐絮凝剂的稳定性更好，对于废水中的悬浮物、COD、色度等具有优良的去除效果。值得注意的是，硅酸在聚合的过程中，在浓酸溶液条件下，主要发生硅酸分子与一价硅酸离子(硅酸分子吸收一个质子形成正一价离子)六配位的羟联作用，但聚合过程中也会形成四配位氧联作用，加入功能基团主要是稳定六配位，降低其他聚合的趋势，确保聚合物的稳定性。作为本专利技术改性聚硅酸盐絮凝剂的优选实施方式，其中，所述金属盐中的金属离子与硅酸盐中的Si的摩尔比为1～3：1～1，此摩尔比为实验最佳配比，得到的改性聚硅酸盐絮凝剂最为稳定。作为本专利技术改性聚硅酸盐絮凝剂的优选实施方式，其中，所述硅酸盐与所述改性剂的重量比为1～3：1～2。作为本专利技术改性聚硅酸盐絮凝剂的优选实施方式，其中，所述硅酸盐选自硅酸钠、硅酸钾、钠水玻璃(液体硅酸钠)、钾水玻璃(液体硅酸钾)中的至少一种。作为本专利技术改性聚硅酸盐絮凝剂的更优选的实施方式，其中，所述硅酸盐选自硅酸钠、硅酸钾中的一种。作为本专利技术改性聚硅酸盐絮凝剂的优选实施方式，其中，所述改性剂选自壳聚糖、羧甲基纤维素、聚氧化乙烯、木质素中的至少一种。作为本专利技术改性聚硅酸盐絮凝剂的更优选的实施方式，其中，所述改性剂选自壳聚糖、羧甲基纤维素中的一种。作为本专利技术改性聚硅酸盐絮凝剂的优选实施方式，其中，所述功能基团选自丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯中的至少一种。作为本专利技术改性聚硅酸盐絮凝剂的更优选的实施方式，其中，所述功能基团选自丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯中的一种。作为本专利技术改性聚硅酸盐絮凝剂的优选实施方式，其中，所述氧化剂选自过硫酸钾、过氧化氢、过硫酸钠、过氧化钠、过氧化钾中的至少一种。在本专利技术中，所述氧化剂用于引发反应的进行。作为本专利技术改性聚硅酸盐絮凝剂的更优选的实施方式，其中，所述氧化剂为过硫酸钾。作为本专利技术改性聚硅酸盐絮凝剂的优选实施方式，其中，所述金属盐为铝盐、铁盐、镁盐中的至少一种；作为本专利技术改性聚硅酸盐絮凝剂的更优选的实施方式，其中，所述铝盐为硫酸铝、氯化铝中的至少一种；所述铁盐为硫酸铁、氯化铁、硫酸亚铁中的至少一种；所述镁盐为硫酸镁、氯化镁中的至少一种。作为本专利技术改性聚硅酸盐絮凝剂的最优选的实施方式，其中，所述金属盐选自硫酸铝、硫酸铁、硫酸镁中的一种。作为本专利技术改性聚硅酸盐絮凝剂的更优选的实施方式，其中，所述无机酸为盐酸、硫酸、硝酸中的至少一种。另一方面，本专利技术还提供了如上所述的改性聚硅酸盐絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：(1)用水溶解硅酸盐和改性剂；(2)在45～60℃下分别向步骤(1)所得到的混合液中加入功能基团和氧化剂，继续在45～60℃条件下反应2～6小时；(3)降温至20～35℃，向步骤(2)所得到的混合液中加入金属盐溶液，常温反应3～5小时；(4)用无机酸调节步骤(3)所得到的混合液的pH至2～3，继续熟化(将混合液静置)6～12小时，得到所述改性聚硅酸盐絮凝剂。作为本专利技术改性聚硅酸盐絮凝剂的制备方法的优选实施方式，其中，在所述步骤(2)中，先加入功能基团，加入完毕后，反应10～20min后，再加入氧化剂。功能基团加入后，氧化剂可引发反应进行。作为本专利技术改性聚硅酸盐絮凝剂的制备方法的优选实施方式，其中，在步骤1)的反应物中，水的重量百分比浓度为75％～90％，硅酸盐的重量百分比浓度为5％～15％，改性剂的重量百分比浓度为5％～10％。由于各液体硅酸盐模数不同，其中，将所述硅酸盐的含量转换为二氧化硅的含量，则二氧化硅在步骤(1)的反应物中的含量为2％～7％。通常，无机酸以无机酸水溶液的形式加入，例如，1+1盐酸溶液(1+1是指盐酸与水的体积比为1:1)、1+4硫酸溶液(1+4是指硫酸与水的体积比为1:4)、1+1硝酸溶液(1+1是指硝酸与水的体积比为1:1)。优选地，所述无机酸以体积百分比浓度为20％～50％的无机酸水溶液的形式加入。作为本专利技术改性聚硅酸盐絮凝剂的制备方法的优选实施方式，其中，在所述步骤(3)中，所述降温方法为自然降温。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：1、本专利技术改性聚硅酸盐絮凝剂的制备方法工艺简单、易操作，效果好；2、本专利技术改性聚硅酸盐絮凝剂的制备方法，一方面改善了聚硅酸盐的稳定性，另一方面提高了聚硅酸盐处理废水的能力。3、本专利技术所述方法所制备的改性聚硅酸盐絮凝剂至少能稳定存在6个月，应用范围广，在机械加工废水、废水脱色、喷涂废水、造纸废水等方面处理效果较显著。附图说明图1为本专利技术的改性聚硅酸盐絮凝剂处理机械加工废水的对比示意图。图2为本专利技术的改性聚硅酸盐絮凝剂进行废水脱色的对比示意图。图3为本专利技术的改性聚硅酸盐絮凝剂处理机械喷涂废水的对比示意图。图4为本专利技术的改性聚硅酸盐絮凝剂处理造纸废水的对比示意图。具体实施方式为更好的说明本专利技术的目的、技术方案和优点，下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1本专利技术所述改性聚硅酸盐絮凝剂的的制备方法的一种实施例，本实施例所述制备方法包括如下步骤：(1)用水溶解硅酸钠和壳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性聚硅酸盐絮凝剂，其特征在于，所述改性聚硅酸盐絮凝剂的制备原料包含硅酸盐、改性剂、功能基团、氧化剂、金属盐、酸和水；其中，所述功能基团的重量为所述硅酸盐和所述改性剂总重量的0.3％～0.5％；所述氧化剂的重量为所述硅酸盐和所述改性剂总重量的0.05％～0.07％。

【技术特征摘要】
1.一种改性聚硅酸盐絮凝剂，其特征在于，所述改性聚硅酸盐絮凝剂的制备原料包含硅酸盐、改性剂、功能基团、氧化剂、金属盐、酸和水；其中，所述功能基团的重量为所述硅酸盐和所述改性剂总重量的0.3％～0.5％；所述氧化剂的重量为所述硅酸盐和所述改性剂总重量的0.05％～0.07％。2.根据权利要求1所述的改性聚硅酸盐絮凝剂，其特征在于，所述金属盐中的金属离子与硅酸盐中的Si的摩尔比为1～3：1～1。3.根据权利要求1所述的改性聚硅酸盐絮凝剂，其特征在于，所述硅酸盐与所述改性剂的重量比为1～3：1～2。4.根据权利要求1所述的改性聚硅酸盐絮凝剂，其特征在于，所述硅酸盐选自硅酸钠、硅酸钾、钠水玻璃、钾水玻璃中的至少一种。5.根据权利要求1所述的改性聚硅酸盐絮凝剂，其特征在于，所述改性剂选自壳聚糖、羧甲基纤维素、聚氧化乙烯、木质素中的至少一种。6.根据权利要求1所述的改性聚硅酸盐絮凝剂，其特征在于，所述功能基团选自丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯中的至少一种。7.根据权利要求1所述的改性聚硅酸盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒绪刚，石宗武，吴春丽，
申请(专利权)人：广州安达净水材料有限公司，仲恺农业工程学院，深圳市点石源水处理技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44