[发明专利]聚硅酸锌絮凝剂的制备方法及用途

说明书

本发明涉及一种絮凝剂，特别是用聚合硅酸盐和无机锌盐制备的絮凝剂及其在水处理和制糖工业混合汁澄清过程的用途。

在水和废水处理中，常用的无机絮凝剂有铝系列絮凝剂(如硫酸铝、氯化铝和聚合铝等)和铁系列絮凝剂(如硫酸亚铁、三氯化铁、聚合硫酸铁等)，有机絮凝剂有聚丙烯酰胺及其衍生物等。制糖工业上的混合汁澄清常使用磷酸和聚丙烯酰胺。

铝系列絮凝剂絮凝能力强，广泛用于水及废水处理，但铝系絮凝剂生产过程复杂，条件难控制，成本高，而且在饮用水处理中，很难保证残留铝离子含量在0.05mg/l以下，目前世界上许多国家均规定饮用水中铝离子含量不大于0.05mg/l，因为饮用水铝离子含量过高对人体健康具有潜在的危害。铁系絮凝剂也有很好的絮凝效果，但Fe³⁺具有氧化性，对设备腐蚀大，水质难控制，易引起饮用水色度增加。

聚丙烯酰胺及其衍生物具有絮体大，效果好等优点，但缺点是来源不广，成本高，而且也难以保证处理后的水安全无害。在制糖工业的混合汁澄清时，使用H₃PO₄和聚丙烯酰胺易引起设备腐蚀，操作复杂等不足之处。

本发明的目的是克服现有无机絮凝剂和有机絮凝剂的不足之处，提供一种成本低，净水效果好，适用面广，生产方法简单，对人体无害的聚合硅酸锌类絮凝剂及其用途，使用该絮凝剂可使水处理絮凝剂用量减少，成本降低，蔗糖简纯度提高，产量增加。

本发明实施的技术方案是用碱金属硅酸盐(aM₂O·bSiO₂·cH₂O)如硅酸钠、硅酸钾、水玻璃先与酸混合到一定的PH值陈化反应，使之得到聚硅酸，然后加入无机锌盐溶液和助剂，最后得到液体聚硅酸锌絮凝剂。此絮凝剂在30天内不胶凝，有的在2-3个月内不胶凝，保证其使用效果。

上述所提到的碱金属硅酸盐优选模数1.0～4.0的水玻璃，所用的酸为H₂SO₄、HCl、H₂NO₃、HAC等，所用的无机锌盐为含量大于80％的ZnSO₄、ZnCl₂、Zn(NO₃)₂或ZnO和金属锌加酸得到的锌盐溶液，所用的助剂为聚丙烯酰胺及其衍生物、十六烷基——十八烷基季铵盐等。

本发明聚硅酸锌的制备方法是首先将碱金属硅酸盐先加1-10倍水稀释，然后与酸混合，使溶液的PH值小于3.0，陈化反应20小时以上，再加入事先溶解的锌盐溶液，用酸调节PH＜3.0，最后加水稀释至一定浓度即得到产品，上述产品可以在30天以内使用，如果要使放置时间长，絮凝效果更显著，可以在陈化反应后先加入溶解好的聚丙烯酰胺及十六～十八烷基季铵盐，再加锌盐和调PH。

上述方法制得的聚硅酸锌絮凝剂产品的质量指标：比重为1.0～2.0，Zn²⁺/SiO₂＞0.10，CZn²⁺＜1.0mol/l，CSiO₂＜2.0mol/l，PH＜3.0，外观为无色或白色液体，稳定期大于30天。或者溶液中含有0.1％～0.5％的聚丙烯酰胺及衍生物和0.1～0.2％十六～十八烷基季铵盐。

本发明的实施例：

实施例一、在250ml烧杯中加入28克模数为3.1的水玻璃，加水20ml，然后在搅拌下与40毫升4mol/l的硫酸混合，再调节PH为2.5，将溶液陈化反应20小时，再称取90％的固体ZnCl₂32克溶于160ml水中，与陈化反应后的聚硅酸溶液混合，并用H₂SO₄或NaOH调节PH＜3.0，滤去不溶物，即得到约250克的聚硅酸锌絮凝剂。该产品编号为I型[PSAZ(I)絮凝剂]。

实施例二、按实施例一的方法先制备聚硅酸溶液，然后取0.5克分子量大于5万的聚丙烯酰胺和0.2克十六烷基季铵盐溶于50ml热水得到助剂溶液，上述两种溶液都分别放置20小时以上，再合并搅拌均匀，另取90％的固体ZnSO₄·7H₂O 60克溶于80ml水中，加到合并的溶液，调节PH＜3.0，滤去不溶物，得到约250克的聚硅酸锌絮凝剂，该产品编号为II型[PSAZ(II)絮凝剂]，该产品可能放时间稍长时出现胶凝现象，在使用前加热到70℃左右，使其溶解，然后用PH＜3.0的稀酸稀释即可使用。

本发明絮凝剂的应用。