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净水剂生产新原料——铁铝酸钙粉的研制及应用[1]

第五届全国混凝技术研讨会论文犊

净水剂生产新原料——铁铝酸钙粉的研制及应用

邸尚志1王峰慧1李向阳2

(中外合作西安南郊水厂有限公司1,巩义市成迭铝酸钙粉有限公司2)

【摘要】本文探讨了聚合氯化铝铁生产用新原料——铁铝酸钙粉的生产方法及产品性质

和应用。提供了一种新的聚合氯化铝铁生产工艺。

[关键词】铁铝酸钙粉:新原料

混凝沉淀法是城市给水处理工艺中应用最为广泛一种物理化学方法。混凝效果的好坏。决定着水处理后续流程运行的工艺参数,决定着出厂水质和水处理成本。在水处理工艺中,影响混凝效果的因素较多。在众多因素中。混凝剂产品质量的优劣是关键因素之一。

混凝剂品种很多,其中以聚合氯化铝(PAC)和聚合硫酸铁(PFS)应用最为广泛。聚铁混凝剂混凝效果很好,但由于产品中亚铁离子及投加不慎时对饮用水产生不良影响。限制了其在大型水厂中的应用。目前在饮用水处理方面普遍使用的还是聚合氯化铝。

聚合氯化铝是继明矾、硫酸铝之后出现的一种具有划时代意义的混凝荆,它有投加量小、适应原水浊度、碱度、色度、有机物含量范围宽、处理后水清澈透亮的特点,是目前国内外水处理界公认的高效净水剂之~。但聚合氯化铝也有絮体形成速度相对较慢,低温低浊时处理效果不理想的闽题。为了改善聚合氯化铝的混凝特性,依据协同增效的原理,人们开发研制了聚合氯化铝铁新型混凝剂。‘

聚合氯化铝铁混凝剂是以铝盐为主,铁盐为辅的无机高分子复合型净水剂。它兼有聚铝和聚铁的混凝特性,具有相互配合、取长补短、协同增效的功效,其初凝时间、矾花大小及沉淀速度方面均优于聚铝,其出水色度又比聚铁好。是一种在给水处理方面很有发展前景的净水剂。

聚合氯化铝铁通常以铁含量较高的含铝矿物为原料,经焙烧、酸浸、盐基度调整、沉淀而制得;也有以聚合氯化铝为原料。再加入一定量三氯化铁经搅拌、聚合而制得。这些制造方法一般受原料限制,工艺流程相对较长,铁铝比例不易控制,很难发挥聚合氯化铝铁的最佳混凝作用。

本试验旨在开发生产一种新原料,使聚合氯化铝铁生产工艺简化,一步反应制得产品。

1试验部分・

1.1原料

a铝矾土:河南巩义产,A1203≥75%,Si02≤4%,A1203/Si02一>20,系一水硬铝石。b石灰石:河南巩义产,Ca0≥53%,Si02≤l%、

河南巩义

C铁粉:Fe203≥80%

2.2试验设备

研磨机,i§弗炉.160目标准筛,六联搅拌机,哈西2100P浊度仪。

2.3试验5.-艺

将铝矾土、石灰石、铁粉分别破碎、研磨至通过160目,混合、制坯、高温焙烧再粉碎、研磨至160目,即得试验产品铁铝酸钙粉。

3铁铝酸钙粉化学特性

3.1外观及化学成分

试验制得的铁铝酸钙粉外观呈棕红色,粉状,经化学分析,结果见表1。

化学成分A1203Fe203ICaOISi02FeO

分析结果,%47.80lo.86I26.6ll0.30.43

从表1可以看出。铁铝酸钙粉主要化学成分为氧化铝,氧化铁含量约为氧化铝含量的四分之一强,铁铝酸钙粉中氧化钙、氧化硅含量与铝酸钙粉相当,在铁铝酸钙粉中,铁绝大部分以三价形式存在,仅含少量氧化亚铁。约为总铁含量的二十五分之一。

为了进一步考察铁铝酸钙粉微量元素含量,我们对铁铝酸钙粉进行了光谱半定量全分析,分析结果见表2。

序号化学成分分析结果序号化学成分分析结果

lCu0.00913PbO.0002

2Cr0.00314Zn0,00S

3Ni0.00415M00.001

4CoO.000516Sn0.0007

5VO.ool517La0.003

6As0.000518Y0.002

7Sb0.00519Yb0.0001

8AZO.000l20Sc0.0003

9P0.12lZr0.05

lOBaO.S22“O.005

11SrO.0223BeO.0002

12Ti1.O24Ga0.002

3.2铁铝酸钙粉主要矿物成分及物理化学性质

经x.衍射分析,铁铝酸钙粉主要矿物成分以铝酸一钙(CaO・A120D、二铝酸一钙(CaO.2Ah03)为主,产品中的氧化铁主要以铁铝酸钙固溶体的形式存在,其组成范围在6CaO.2A1203・Fe203~2CaO・Fe203之间。有时铁铝酸钙粉中部分Fe203。J"Ti02所代替,有时固熔体中还含有部分二氧化硅。

——~——————————————————————————————————————————————————————————一第五届今国混凝技术唧讨会论文集

铁锚酸钙粉微溶j二水,pl{约1l,邋少缝水呵凝川成块,¨较为举艘。铁铝酸钙粉易溶于酸・在无机强酸中非常容易反应,即使在室温条件下,反应也可以进行。

在加热条件下,铁铝酸钙粉可以与碱液反应,氧化铝转化成铝酸钠溶液,铁和硅则转化为红泥而沉淀。除此之外,铁铝酸钙粉亦可与硫酸钠、硫化钠等化学物质反应。4铁铝酸钙粉的应用

用铁铝酸钙粉与盐酸反应,可一步制得聚合氯化铝铁,产品质量检测结果见表4。

表4聚合氯化铝铁产品质量

序号项目企业标准指标要求分析结果

1外观红褐色液体红褐色液体

2密度(g/cm3)≥1.261.28

3pH值(原液)≥3.O3.1

4A1203+Fb03(%)≥lO.OlO.85

5碱化度(%)45~8576.8

6水不溶物(%)≤1.0O.66

7三氧化二铁(%)≥I.51.8

8锰(mg/L)≤2518

9铬(mg/L)≤102.1

10铅(mg/L)≤101.9

1l镉(mg/L)≤2.O0.9

12汞(mg/L)≤0.2未检出

13砷(mg/L)≤5.OO.8

用上述方法制得的产品,2000年1月~3月在西安市曲江水厂进行了低温低浊度水

表5聚合氯化铝与聚合氯化铝铁混凝实验对照表

混凝剂聚合氯化铝聚合氯化铝铁

投加量2.55.O7.510.012.515.O2.55.O7.S10.012.515.0

(mg/t)

助凝剂A投加量1010lOlOlOlO1010lO101010

(mg/I)

助凝剂B投加量

(m鲫)0.020.020.02O.020.02O.020.02O.020.02O.020.020.02

5分钟沉后余浊

(NTU)5.777_335.042.081.111.034.845.153.531.180.900.9l

10分钟沉后余浊

(NTU)5.667.144.331.“0.980.734.6l5.042.921.06O.850.70

注:原水水温:6.7"C,pH7.96,浊度7.6NTU.碱度65mg/I。

从表可以看出,用铁铝酸钙粉生产的聚合氯化铝铁产品对低温低浊度原水适应能力生产性混凝试验,结果见表5。较强,混凝;{5【果较好。

河南巩义

4结论

铁铝酸钙粉是一种新产品,是在铝酸钙粉基础上Jl:发的一种净水剂生产擘用原料。经检索,目前f{i场上尚无该产品生产和出售。

以铝矾土、石灰石、铁粉为原料.经破碎、粉磨、焙烧、粉碎可以制得铁铝酸钙粉.浚方法工艺简驰、易于实施,而且产品质量稳定,铁铝比易于调节,亚铁含量低。

以铁铝酸钙粉为原料生产的新型混凝剂——聚合氯化铝铁产品完全符合有关标准要求,净水效果良好,尤其对低温低浊度原水适应能力较强,处理后的水清澈透亮。

【作者简介】邸尚志,中外合作西安南郊水厂有限公司,地址:西安市环城西路甲字10号瓯安市自来水公司转两安南郊水厂.电话:029---5534876・13609181804・

净水剂生产新原料——铁铝酸钙粉的研制及应用

作者:

作者单位:邸尚志, 王峰慧, 李向阳邸尚志,王峰慧(中外合作西安南郊水厂有限公司), 李向阳(巩义市成达铝酸钙粉有限公司)

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