一種高鐵酸鹽復合藥劑及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種高鐵酸鹽復合藥劑及其制備方法，其原料包括下述組分：高鐵酸鹽0.5～5％、聚合氯化鋁鐵35～40％、氫氧化鈉2～3％和膨潤土55～60％，其制備方法包括下述步驟：(1)在惰性氣體氛圍下，按照原料配方，將高鐵酸鹽和氫氧化鈉混合均勻，得到混合物A；(2)在惰性氣體氛圍下，將混合物A、聚合氯化鋁鐵和膨潤土混合攪拌均勻，即得。本發明的復合藥劑具有絮凝、消毒、除臭和助凝作用，可有效減緩高鐵酸鹽的降解，增加藥劑有效期，且生產成本低。本發明的高鐵酸鹽復合藥劑處理低溫低濁度地表水后可顯著降低水中濁度、UV254、CODMn指標，且反應產物對人體無毒害作用。
【專利說明】一種高鐵酸鹽復合藥劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于地表水處理的藥劑，尤其是涉及一種高鐵酸鹽復合藥劑及其 制備方法。
【背景技術】
[0002] 水中的有機物與病毒往往吸附在懸浮顆粒物的表面，濁度不僅反映水中懸浮顆粒 物的濃度，也體現水中有機物和病毒的含量。有機物種類及其總量與濁度有明顯的相關性， 降低濁度能夠提高飲用水的安全穩定性。
[0003] 然而，冬季江河、水庫水水溫較低，一般溫度<10°C。這個時期原水濁度也很低，江 河水為5-30NTU，水庫水也只有5-10NTU。而低溫低濁水的濁度難以進一步降低，其主要原 因如下：（1)水溫過低不利于混凝劑的水解，現在大部分水廠所用的混凝劑為鐵鹽和鋁鹽， 其水解都是吸熱反應，水溫過低不利于其水解；（2)低溫水的粘度大，絮體顆粒碰撞凝聚的 難度大，影響絮凝體的成長；（3)水化膜作用強烈，顆粒間排斥作用力增強；(4)低濁意味著 水中>1 ym的顆粒物質少，這樣水中微細顆粒就缺少起粘附作用的"絮凝核";（5)由于水中 天然有機物的存在，水中膠體被天然有機物膜包裹，穩定性增強，常規給水處理工藝對其難 于去除。因此，如何降低低溫低濁水的濁度，提高飲用水的安全穩定性已成為目前亟需解決 的問題。
[0004] 現有技術在低溫低濁度水中單一投加聚合氯化鋁等常規藥劑所形成的沉淀礬花 結體較小而且輕浮，沉降速度較慢，絮凝效果較差。并且沉淀池容易出現"反池"現象，大量 絮狀礬花流入濾池，加重濾池的負擔，大大增加了反沖洗頻率，不僅大量浪費了水資源也加 大了能耗。而聚硅酸鹽類絮凝劑雖然在處理低溫低濁度水時有一定效果，但是其穩定性差， 在儲存時會自行聚合，極易凝膠化，形成不溶于水的高聚物而失去絮凝功能，只能在使用時 臨時配置，大大限制了它的應用。
[0005] 高鐵酸鹽是一種由六價鐵酸根和金屬離子組成的鹽類，其通式為MxFeO4。高鐵酸 鹽在整個pH范圍內具有極強的氧化性，可以降解水中一系列有機污染物，其還原產物Fe 3+ 和Fe (OH)3具有吸附絮凝作用，對環境無毒副作用，因此，高鐵酸鹽作為一種集氧化、絮凝、 殺菌消毒于一體的多功能綠色水處理化學藥劑日益受到國內外的關注。但是高鐵酸鹽的價 格約為10萬/噸，單獨投加用于原水處理的成本過高，此外，高鐵酸鹽由于其強氧化性暴露 環境下易氧化失效，因此開發出一種易保存、低成本的復合藥劑有利于其應用于飲用水處 理。
【發明內容】
[0006] 為了克服采用常規處理工藝難以降低低溫低濁水濁度或者采用常規絮凝劑儲存 穩定差導致失去絮凝功能，以及采用純高鐵酸鹽凝劑成本高、不易保存的缺陷，本發明提供 了一種高鐵酸鹽復合藥劑及其制備方法，該高鐵酸鹽復合藥劑原料組分包括高鐵酸鹽、聚 合氯化鋁鐵、氫氧化鈉和膨潤土，其作用于低溫低濁度地表水時能有效破壞水體膠體的穩 定性，有助于絮體形成，并增加絮體重量提高沉降性能，有效降低水處理成本，且反應產物 對環境人體無害，符合現代健康生活的需求。本發明復合藥劑中的高鐵酸鹽在整個PH范圍 內具有極強的氧化性，可以降解水中一系列有機污染物，破壞水中膠體穩定性，其還原產物 Fe3+和Fe(OH) 3具有吸附絮凝作用，對環境無毒副作用，集氧化、絮凝、殺菌消毒于一體。復 合藥劑中的聚合氯化鋁鐵作為常規絮凝劑其高效絡合性能可與高鐵酸鹽協同提高水處理 效果，并降低處理成本。復合藥劑中的氫氧化鈉于保存時可有效減緩高鐵酸鹽的自降解，增 加藥劑有效期；于使用時可調節水體PH，增加絮體沉降性能。復合藥劑中的膨潤土于保存 時可包裹高鐵酸鹽，保護其有效成分；于使用時可吸附污染物并增加絮體重量以利于沉降。
[0007] 本發明提供了一種高鐵酸鹽復合藥劑，其包括下述原料組分：高鐵酸鹽0.5? 5 %、聚合氯化鋁鐵35?40 %、氫氧化鈉2?3 %和膨潤土 55?60 %，所述百分比為各組分 質量占所述高鐵酸鹽復合藥劑總質量的百分比。
[0008] 本發明中，所述高鐵酸鹽為本領域常規使用的高鐵酸鹽。所述高鐵酸鹽較佳地為 高鐵酸鉀和/或高鐵酸鈉。
[0009] 在本發明一較佳的實施例中，所述高鐵酸鹽復合藥劑由下述原料組分組成：所述 高鐵酸鹽0. 5?5%、聚合氯化鋁鐵35?40%、氫氧化鈉2?3%和膨潤土 55?60%，所 述百分比為各組分質量占所述高鐵酸鹽復合藥劑總質量的百分比。
[0010] 在本發明另一較佳的實施例中，所述高鐵酸鹽復合藥劑由所述高鐵酸鹽5 %、聚合 氯化鋁鐵35%、氫氧化鈉3%和膨潤土 57%組成，所述百分比為各組分質量占所述高鐵酸 鹽復合藥劑總質量的百分比。
[0011] 在本發明又一較佳的實施例中，所述高鐵酸鹽復合藥劑由所述高鐵酸鹽〇. 5 %、聚 合氯化鋁鐵37. 5%、氫氧化鈉2%和膨潤土 60%組成，所述百分比為各組分質量占所述高 鐵酸鹽復合藥劑總質量的百分比。
[0012] 在本發明再一較佳的實施例中，所述高鐵酸鹽復合藥劑由所述高鐵酸鹽2. 5 %、聚 合氯化鋁鐵40%、氫氧化鈉2. 5%和膨潤土 55%組成，所述百分比為各組分質量占所述高 鐵酸鹽復合藥劑總質量的百分比。
[0013] 本發明還提供了一種上述高鐵酸鹽復合藥劑的制備方法，所述制備方法包括下述 步驟：
[0014] (1)在惰性氣體氛圍下，按照原料配方，將所述高鐵酸鹽和氫氧化鈉混合均勻，得 到混合物A ;
[0015] (2)在惰性氣體氛圍下，將所述混合物A、聚合氯化鋁鐵和膨潤土混合攪拌均勻， 即得高鐵酸鹽復合藥劑。
[0016] 步驟⑴中，所述惰性氣體氛圍較佳地為氮氣氛圍和/或氬氣氛圍。
[0017] 步驟⑵中，所述惰性氣體氛圍較佳地為氮氣氛圍和/或氬氣氛圍。
[0018] 步驟⑵中，所述混合攪拌的攪拌速度較佳地為150?200轉/分鐘，攪拌時間較 佳地為20?30分鐘。
[0019] 步驟（2)中，所述混合攪拌結束后較佳地將所述高鐵酸鹽復合藥劑置于干燥密封 容器中，于陰暗處存放。
[0020] 本發明人還提供了一種上述高鐵酸鹽復合藥劑在處理低溫低濁度地表水中的應 用。
[0021] 所述高鐵酸鹽復合藥劑處理低溫低濁度地表水時作為絮凝劑以固體形式直接投 加，或者溶解后以液體形式投加，攪拌后絮凝沉淀，反應產物對人體無毒害作用。
[0022] 在符合本領域常識的基礎上，上述各優選條件，可任意組合，即得本發明各較佳實 例。
[0023] 本發明所用試劑和原料均市售可得。
[0024] 本發明的積極進步效果在于：
[0025] 1、本發明采用復合藥劑體系，較單獨使用高鐵酸鹽經濟，較單獨使用常規絮凝劑 處理效果好。
[0026] 2、本發明存放時利用氫氧化鈉的堿性環境和氮氣、膨潤土的密封保護，有效減緩 高鐵酸鹽的降解，增加藥劑有效期。
[0027] 3、本發明使用時利用高鐵酸鹽絮凝、消毒、除臭、助凝作用，以及氫氧化鈉的調節 PH和增堿助凝作用，膨潤土增重使得礬花易于沉降。
[0028] 4、本發明處理低溫低濁度地表水后可顯著降低水中濁度、UV254、⑶D sfa等指標，且反 應產物對人體無毒害作用。本發明可有效用于飲用水處理。
【具體實施方式】
[0029] 下面通過實施例的方式進一步說明本發明，但并不因此將本發明限制在所述的實 施例范圍之中。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，按照常規方法和條件，或按照商 品說明書選擇。
[0030] 本發明所用原料均采購自國藥集團化學試劑有限公司。原水取自冬季上海楊 樹浦水廠，水溫為3-6°C。濁度采用HACH 2100P濁度儀測量，測試標準為StabICal? Stablilized Fomazin池度標準。CODlfc采用酸式高猛酸鉀法測定，測試標準為GB 11892-1989。UV254以普析通用T6新世紀紫外分光光度計讀取計算，具體計算公式如下： UV254= D[A/b]，式中，UV 254為紫外吸光度/cnT1，指在波長為254nm處的單位比色皿光程下 的紫外吸光度；b為比色皿光程/cm ;A為實測的吸光度；D為稀釋因子，由不含有機物清洗 水的稀釋引起，D =最終水樣量/初始水樣量。高鐵酸鹽純度由亞鉻酸鹽滴定法測定。
[0031] 實施例1
[0032] 本實施例的復合藥劑由高鐵酸鉀5%、聚合氯化鋁鐵35%、氫氧化鈉3%和膨潤土 57 %組成。制備方法如下：
[0033] (1)在氮氣氛圍下，按照原料配方，將高鐵酸鉀和氫氧化鈉混合均勾，得到混合物 A；
[0034] (2)在氮氣氛圍下，將混合物A、聚合氯化鋁鐵和膨潤土混合攪拌均勻，攪拌速度 為150轉/分鐘，攪拌時間為20分鐘，攪拌結束后即得高鐵酸鹽復合藥劑。
[0035] 將該高鐵酸鹽復合藥劑投加在混凝工藝前段，以固體形式投加，或者溶解后以液 體形式投加。加藥量為l〇〇mg/L。攪拌30分鐘后靜置沉淀。反應前后水中濁度、UV 254XODsfa 等指標如下：
[0036]
【權利要求】
1. 一種高鐵酸鹽復合藥劑，其特征在于，其包括下述原料組分：高鐵酸鹽0. 5?5 %、聚 合氯化鋁鐵35?40 %、氫氧化鈉2?3 %和膨潤土 55?60 %，所述百分比為各組分質量占 所述高鐵酸鹽復合藥劑總質量的百分比。
2. 如權利要求1所述的高鐵酸鹽復合藥劑，其特征在于，所述高鐵酸鹽為高鐵酸鉀和/ 或尚鐵酸納。
3. 如權利要求1或2所述的高鐵酸鹽復合藥劑，其特征在于，所述高鐵酸鹽復合藥劑由 所述高鐵酸鹽5%、聚合氯化鋁鐵35%、氫氧化鈉3%和膨潤土 57%組成，所述百分比為各 組分質量占所述高鐵酸鹽復合藥劑總質量的百分比。
4. 如權利要求1或2所述的高鐵酸鹽復合藥劑，其特征在于，所述高鐵酸鹽復合藥劑由 所述高鐵酸鹽〇. 5%、聚合氯化鋁鐵37. 5%、氫氧化鈉2%和膨潤土 60%組成，所述百分比 為各組分質量占所述高鐵酸鹽復合藥劑總質量的百分比。
5. 如權利要求1或2所述的高鐵酸鹽復合藥劑，其特征在于，所述高鐵酸鹽復合藥劑由 所述高鐵酸鹽2. 5%、聚合氯化鋁鐵40%、氫氧化鈉2. 5%和膨潤土 55%組成，所述百分比 為各組分質量占所述高鐵酸鹽復合藥劑總質量的百分比。
6. 如權利要求1或2所述的高鐵酸鹽復合藥劑的制備方法，其特征在于，所述的制備方 法包括下述步驟： (1) 在惰性氣體氛圍下，按照原料配方，將所述高鐵酸鹽和氫氧化鈉混合均勻，得到混 合物A ; (2) 在惰性氣體氛圍下，將所述混合物A、聚合氯化鋁鐵和膨潤土混合攪拌均勻，即得 高鐵酸鹽復合藥劑。
7. 如權利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟（1)和步驟（2)中，所述惰性氣體 氛圍為氮氣氛圍和/或氬氣氛圍。
8. 如權利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟（2)中，所述混合攪拌的攪拌速度 為150?200轉/分鐘，攪拌時間為20?30分鐘。
【文檔編號】C02F1/66GK104478052SQ201410768389
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月12日 優先權日:2014年12月12日
【發明者】劉明明, 張碩, 張寧, 王國華, 尤嬿 申請人:上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司