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聚合硅酸铝的制取方法

本方法涉及一种水处理用的净水剂聚合硅酸铝的生产,该净水剂可用于处理自来水、工业用水及污水,用于生产净水剂的原料多,但这些原料要么重金属残留大,要么水不溶物残留大,要么价格均较贵,从而提高了净水剂的制造工艺及成本。
本方法的目的是给出一种用粉剂AD-15生产净水剂的方法,该方法采用廉价的AD-15作为生产净水剂的原料,从而降低了净水剂的制造成本。AD-15粉剂是废铝渣中回收后经过活化处理加工而成的化工产品,在冶金行业应用较为普遍。
粉剂AD-15的化学成分(重量%)为:金属铝10-15%、Al2O3 70-75%、SiO2 2-10%、MgO 2-6%、C<2%、活性元素<10。AD-15粉剂的比重为0.9g/cm3;熔点约1100℃。将含有上述成分的粉剂AD-15与硫酸或盐酸反应,从而得到可作为净水剂使用的聚合硅酸铝;可在生产过程中引入铁离子,生产得聚合硅酸铝铁产品。
另外,在使用粉剂AD-15作原料制备净水剂时,由于粉剂AD-15中可能掺杂有害的重金属,在含有有害的重金属情况下,应添加适量的水溶性硫化物。重金属离子同硫化物反应形成沉淀物,用过滤方法除去重金属沉淀物,从而得到符合净水剂所要求。
下面结合实施例对本方法进行详细描述:
一、将化学成分(重量%)为金属铝10-15%,Al2O3 70-75%,SiO2 2-10%,MgO 2-6%,C<2%的粉剂AD-15放入浓度为15-30%的硫酸中。粉剂AD-15中的金属铝和Al2O3与硫酸反应,生成氢和硫酸铝。1Kg粉剂AD-15和15-30%的硫酸5-7升作用,粉剂AD-15中的金属铝和Al2O3与硫酸反应后,进行过滤,在100℃以上温度下干燥得到固体硫酸铝。
其化学反应式为:
2Al+3H2SO4→Al2(SO4)3+3H2↑
Al2O3+3H2SO4→Al2(SO4)3+3H2O
即:54Kg金属铝与294Kg硫酸反应,生成6Kg氢和342Kg硫酸铝。生成物在水中溶解,过滤后将水分蒸发,便得到固体硫酸铝。使用时把固体硫酸铝溶解成溶液,直接使用液体比较方便。
因粉剂AD-15同浓硫酸直接反应时反应很强烈,为使反应缓慢进行,变成15-30%的稀硫酸后再进行反应。
在粉剂AD-15的制备过程中,微量的重金属或化合物有可能混入其中,导致用上述方法得到的硫酸铝净水剂中混有重金属物质,即使含有重
金属物质,只要不溶于水,可通过过滤方法将其除去;但若重金属溶解在水中作为重金属离子存在,将影响该净水剂的使用质量,可用下述方法除去这些重金属杂质:
在硫酸与粉剂AD-15反应后、过滤前,根据测得的重金属含量的多少添加相应量水溶性硫化物,如硫化钠(Na2S)、硫化钾(K2S)等,重金属离子同硫化物反应形成不溶性沉淀物,用过滤方法除去这些不溶性重金属沉淀物,从而得到符合要求的硫酸铝净水剂。
其化学反应式为:
M(指重金属离子)+Na2S→MS↓+ 2Na+
二、将化学成分(重量%)为金属铝10-15%,Al2O3 70-75%,SiO2-10%,MgO2-6%,C<2%的粉剂AD-15放入浓度为20%的盐酸中,1kg粉剂AD-15和20%盐酸2-4升作用。在粉剂AD-15溶入盐酸后,不断搅拌,防止粉剂AD-15沉于底部和保证反应完全。反应6-10小时后,调正反应溶液,使其比重为1.2-1.3 g/cm3,然后保温,使其自然反应、聚合。反应过程中始终维持pH在3.5-4.5之间,反应24小时后,将溶液过滤并除去沉淀得到聚合硅酸铝。
重金属的脱除
在硫酸或盐酸与粉剂AD-15反应后、过滤前,在100克硫酸铝溶液中添加0.1克的Na2S。重金属离子同Na2S反应形成不溶性沉淀物,用过滤方法除去这些不溶性重金属沉淀物,从而得到符合要求的硫酸铝净水剂。在反复试验过程中,发现Mn含量在80ppm左右时,添加少量的Na2S溶液后,通过搅拌、过滤,硫酸铝中Mn量被减少到5ppm以下。

从上述实验结果看,用粉剂AD-15作为原料和硫酸或盐酸反应制得聚合硅酸铝其净水效果良好,可安全处理饮用水。

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