專利名稱：：一種硼化聚硅酸鹽絮凝劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種硼化聚硅酸鹽多功能絮凝劑的制備方法，特別是包含有機(jī)硼化合物在內(nèi)并與多種無機(jī)離子相結(jié)合的含硼聚硅酸鹽多功能絮凝劑的制備方法及其在水處理和煉油工業(yè)的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：聚硅酸鹽是一種新型無機(jī)高分子絮凝劑，它是在聚硅酸及傳統(tǒng)的聚鋁、聚鐵等無機(jī)高分子絮凝劑的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的聚硅酸與無機(jī)鹽類的反應(yīng)產(chǎn)物，是目前國內(nèi)無機(jī)高分子絮凝劑研究的熱點(diǎn)。由于聚硅酸分子鏈中嵌入金屬離子，使該類絮凝劑不但具有電中和作用，而且具有卷掃網(wǎng)捕及吸附架橋作用，絮凝效果優(yōu)于其它無機(jī)絮凝劑。傳統(tǒng)的絮凝劑聚鋁的特點(diǎn)是形成的絮體大，但絮體松散易碎，沉降速度慢，且存在殘余鋁超標(biāo)而引發(fā)老年癡呆的問題；聚鐵的特點(diǎn)是形成的絮體密實(shí)，沉降速度快，但絮體小，網(wǎng)捕卷掃效果差，處理后水的色度深。聚硅酸金屬鹽絮凝劑的研制在國外始于20世紀(jì)80年代，加拿大漢迪化學(xué)品公司首先在1989年首先報(bào)道了聚合硅酸鋁(PASS)的研制成功。目前，國內(nèi)外制備聚硅酸鹽的方法主要有(1)以礦石、廢礦渣、粉煤灰等作為原料進(jìn)行制備；所得產(chǎn)品的有效濃度一般低于10%，產(chǎn)品的凝聚效果優(yōu)于硫酸鋁。(2)將鋁鹽引入到聚硅酸溶液中進(jìn)行制備。(3)用硅酸鈉、鋁酸鈉和硫酸鋁等作為原料在高剪切工藝條件下進(jìn)行制備。聚硅酸鹽絮凝劑存在一大缺點(diǎn)是儲存穩(wěn)定性差，不便于長久存放，必須現(xiàn)配現(xiàn)用，給使用者帶來了不便。關(guān)于含硼聚硅酸鹽絮凝劑的研制，國內(nèi)有相關(guān)的專利和文章報(bào)導(dǎo)。專利CN200710029328.6報(bào)導(dǎo)了一種聚合硅酸硼鎂鋁鐵絮凝劑的制備方法，它是以硅酸鈉、硼砂、鋁鹽、鎂鹽和鐵鹽為主要原料，水為溶劑，制備成產(chǎn)品為聚合硅酸硼鎂鋁鐵，該專利產(chǎn)品是用硼砂作為硼的導(dǎo)入物質(zhì)，是以硼酸根的形式存在。專利CN200710117682.4報(bào)導(dǎo)了一種含硼聚合硅酸硫酸鋁鐵絮凝劑的制備方法，該專利產(chǎn)品是用四硼酸鈉作為硼的導(dǎo)入物質(zhì)，也是以硼酸根的形式存在，工藝與CN200710029328.6報(bào)導(dǎo)基本相同，這兩項(xiàng)發(fā)明都是以無機(jī)硼元素的形式引入到聚硅酸絮凝齊U。無機(jī)硼元素的引入對于產(chǎn)品穩(wěn)定性的提高有一定的作用，但是儲存周期還是比較短。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的是解決聚硅酸鹽絮凝劑的儲存穩(wěn)定性問題，在聚硅酸鹽絮凝劑產(chǎn)品中引入了有機(jī)硼，使該產(chǎn)品的儲存周期大大加長，可以存放9個(gè)月而不變質(zhì)。其次，由本產(chǎn)品除具有良好的除濁性能外，還具有優(yōu)良的除油效果，適合于煉油廠及油田廢水等含油廢水的處理。本發(fā)明提供一種硼化聚硅酸鹽絮凝劑的制備方法，以下列物質(zhì)作為原料，以硼化聚硅酸鹽絮凝劑為100質(zhì)量份計(jì)，包含堿金屬硅酸鹽120份，鋅鹽18份，鋁鹽16份，有機(jī)硼酸酯14份；具體制備方法包括以下步驟(1)用水將堿金屬硅酸鹽稀釋配制成質(zhì)量百分比濃度為140%的溶液，將鋁鹽和鋅鹽分別配制成質(zhì)量百分比濃度為140%的溶液，備用；(2)用酸調(diào)節(jié)(1)中配置好的堿金屬硅酸鹽溶液的PH值，使其小于6或大于10，調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度為060°C，聚合110小時(shí)，陳化124小時(shí)；(3)將有機(jī)硼酸酯和(1)中配置好的鋅鹽和鋁鹽溶液加入到(2)中所述的陳化樣中，調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度為060°C，反應(yīng)110小時(shí)，靜置224小時(shí)獲得所需產(chǎn)品。本發(fā)明所述的堿金屬硅酸鹽可以為純的硅酸鈉、硅酸鉀或含有硅酸鈉、硅酸鉀的水玻璃、經(jīng)過加酸陳化處理水淬渣、電廠粉煤灰得到的堿金屬硅酸鹽中的一種。本發(fā)明所述的鋅鹽可以是含鋅的硫酸鹽、氯化鹽、硝酸鹽及磷酸鹽等。本發(fā)明所述的鋁鹽可以是含鋁的硫酸鹽、氯化鹽、硝酸鹽及磷酸鹽等。所述的有機(jī)硼酸酯是指硼酸單烷基酯和硼酸雙烷基酯的混合物，其中的烷基為C1-C8的烷基。所述的酸可以是無機(jī)酸，也可以是有機(jī)酸，或者無機(jī)酸和有機(jī)酸的混合物。無機(jī)酸如硫酸、硝酸、鹽酸、磷酸、硼酸、高氯酸等，有機(jī)酸如甲酸、乙酸、苯磺酸、檸檬酸、酒石酸、苯甲酸等。由于在pH值610之間很容易聚合形成凝膠，失去絮凝活性，所以本發(fā)明在絮凝劑的制備過程中需要調(diào)節(jié)PH在小于6或大于10的范圍。本發(fā)明以有機(jī)硼酸酯作為硼的導(dǎo)入物質(zhì)，由于硼與硅在化學(xué)周期表中處于斜對角關(guān)系，在某些方面的性質(zhì)具有一定的相似性，硼呈+3價(jià)態(tài)，為缺電子結(jié)構(gòu)，可與羥基絡(luò)合，即能夠與硅元素連接成Si-O-B-O-C的鏈狀結(jié)構(gòu)，形成部分以B為中心的骨架，是一種較好的交聯(lián)劑，從而提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性能。本發(fā)明的硼化聚硅酸鹽絮凝劑產(chǎn)品中導(dǎo)入的有機(jī)硼化物與聚合硅酸鹽結(jié)合后生成物除具有優(yōu)良絮凝除濁效果外，另外還有優(yōu)良的除油性能，同時(shí)提高儲存穩(wěn)定性能，可以存放9個(gè)月而不變質(zhì)。具體實(shí)施例方式實(shí)施例和對比例中所用的原料均為市售。濁度的測定采用北京哈納科儀科技有限公司的型號為HANNAHI91434濁度儀測定。油含量采用JDS-109U紅外分光測油儀測定。以下濃度均為質(zhì)量百分比濃度。實(shí)施例1配制濃度為15%的硅酸鈉溶液160g，用硫酸在室溫下調(diào)節(jié)其pH值為4，陳化18小時(shí)，將濃度為20%的硫酸鋁溶液53.Sg、濃度為25%的氯化鋅溶液21.5g和5.3g硼酸-異辛酯和硼酸-二異辛酯的混合物分別加入到陳化樣中，在室溫下攪拌4小時(shí)，靜置24小時(shí)，獲得產(chǎn)品S-I。對比例1配制濃度為15%的硅酸鈉溶液160g，室溫下用硫酸調(diào)節(jié)其pH值為4，陳化18小時(shí)，將濃度為20%的硫酸鋁溶液53.Sg、濃度為25%的氯化鋅溶液21.5g和5.3g四硼酸鈉分別加入到陳化樣中，在室溫下攪拌4小時(shí)，靜置24小時(shí)，獲得產(chǎn)品SD-I。實(shí)施例2配制濃度為12%的硅酸鉀溶液200g，用磷酸在30°C下調(diào)節(jié)其pH值為3，陳化20小時(shí)后，將濃度為10%的硫酸鋁溶液107g、濃度為5%的氯化鋅溶液106g和12.5g硼酸-異辛酯和硼酸-二異辛酯的混合物分別加入到陳化樣中，在室溫下攪拌3小時(shí)，靜置10小時(shí)，獲得產(chǎn)品S-2。對比例2:配制濃度為12%的硅酸鈉溶液200g，用磷酸在30°C下調(diào)節(jié)其pH值為3，陳化20小時(shí)后，將濃度為10%的硫酸鋁溶液107g、濃度為5%的氯化鋅溶液106g和12.5g硼砂分別加入到陳化樣中，在室溫下攪拌3小時(shí)，靜置10小時(shí)，獲得產(chǎn)品SD-2。實(shí)施例3配制濃度為35%的硅酸鈉溶液135g，用鹽酸在30°C下調(diào)節(jié)其pH值為2，陳化10小時(shí)。將濃度為10%的氯化鋁溶液107g、濃度為15%的氯化鋅溶液100g和8g硼酸乙酯和硼酸-二乙酯的混合物分別加入到陳化樣中，在室溫下攪拌6小時(shí)，靜置16小時(shí)，獲得產(chǎn)品S-3。對比例3:配制濃度為35%的硅酸鈉溶液135g，用鹽酸在30°C下調(diào)節(jié)其pH值為2，陳化10小時(shí)。將濃度為10%的氯化鋁溶液107g、濃度為15%的氯化鋅溶液100g和8g硼酸溶液分別加入到陳化樣中，在室溫下攪拌6小時(shí)，靜置16小時(shí)，獲得產(chǎn)品SD-3。實(shí)施例4配制濃度為40%的硅酸鈉溶液160g，用硝酸在50°C下調(diào)節(jié)其pH值11，陳化12小時(shí)，將濃度為35%的氯化鋁溶液50g、濃度為5%的硫酸鋅溶液106g和7.5g硼酸丁酯和硼酸_二丁酯的混合物分別加入到陳化樣中，在室溫下攪拌6小時(shí)，靜置5小時(shí)，獲得產(chǎn)品S-4。對比彳列4:配制濃度為40%的硅酸鈉溶液160g，用硝酸在50°C下調(diào)節(jié)其pH值11，陳化12小時(shí)，將濃度為35%的氯化鋁溶液50g、濃度為5%的硫酸鋅溶液106g分別加入到陳化樣中，在室溫下攪拌6小時(shí)，靜置5小時(shí)，獲得產(chǎn)品SD-4。實(shí)施例5配制濃度為20%的硅酸鉀溶液120g，用硫酸在室溫下調(diào)節(jié)其pH值11，陳化12小時(shí)，將濃度為10%的氯化鋁溶液107g、濃度為15%的硫酸鋅溶液35g和4g硼酸異辛酯和硼酸-二異辛酯的混合物分別加入到陳化樣中，在室溫下攪拌6小時(shí)，靜置22小時(shí)，獲得產(chǎn)品S-5。實(shí)施例6實(shí)驗(yàn)用水為煉油廠三循沉淀池含油廢水，廢水的濁度采用濁度儀測定；廢水的含油量采用JDS-109U紅外分光測油儀測定。實(shí)施例與對比例實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。表1實(shí)例樣品測試濁度及含油去除結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從表中結(jié)果可以看出，引入有機(jī)硼酸酯后產(chǎn)品的儲存穩(wěn)定性大大提高，同時(shí)含油去除率也相對偏高。而加入四硼酸鈉、硼砂、硼酸及不加硼化物的對比樣儲存穩(wěn)定差，含油去除率也相對偏低。權(quán)利要求一種硼化聚硅酸鹽絮凝劑的制備方法，以下列物質(zhì)作為原料，以硼化聚硅酸鹽絮凝劑為100質(zhì)量份計(jì)，包含堿金屬硅酸鹽1～20份，鋅鹽1～8份，鋁鹽1～6份，有機(jī)硼酸酯1～4份；具體制備方法包括以下步驟(1)用水將堿金屬硅酸鹽稀釋配制成質(zhì)量百分比濃度為1～40％的溶液，將鋁鹽和鋅鹽分別配制成質(zhì)量百分比濃度為1～40％的溶液，備用；(2)用酸調(diào)節(jié)(1)中配置好的堿金屬硅酸鹽溶液的pH值，使其小于6或大于10，調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度為0～60℃，聚合1～10小時(shí)，陳化1～24小時(shí)；(3)將有機(jī)硼酸酯和(1)中配置好的鋅鹽和鋁鹽溶液加入到(2)中所述的陳化樣中，調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度為0～60℃，反應(yīng)1～10小時(shí)，靜置2～24小時(shí)獲得所需產(chǎn)品。2.如權(quán)利要求1所述的硼化聚硅酸鹽絮凝劑的制備方法，其特征在于所述的堿金屬硅酸鹽為硅酸鈉或硅酸鉀。3.如權(quán)利要求1所述的硼化聚硅酸鹽絮凝劑的制備方法，其特征在于所述的鋅鹽是含鋅的硫酸鹽、氯化鹽、硝酸鹽或磷酸鹽。4.如權(quán)利要求1所述的硼化聚硅酸鹽絮凝劑的制備方法，其特征在于所述的鋁鹽是含鋁的硫酸鹽、氯化鹽、硝酸鹽或磷酸鹽。5.如權(quán)利要求1所述的硼化聚硅酸鹽絮凝劑的制備方法，其特征在于所述的有機(jī)硼酸酯是指硼酸單烷基酯和硼酸雙烷基酯的混合物，其中的烷基為ClC8的烷基。6.如權(quán)利要求1所述的硼化聚硅酸鹽絮凝劑的制備方法，其特征在于所述的酸是硫酸、硝酸、鹽酸、磷酸、硼酸、高氯酸中的一種。全文摘要本發(fā)明提供一種硼化聚硅酸鹽絮凝劑的制備方法，以下列物質(zhì)作為原料，以硼化聚硅酸鹽絮凝劑為100質(zhì)量份計(jì)，包含堿金屬硅酸鹽1～20份，鋅鹽1～8份，鋁鹽1～6份，有機(jī)硼酸酯1～4份；包括以下制備步驟(1)用水將堿金屬硅酸鹽、鋁鹽及鋅鹽分別配制成1～40％(wt)的溶液；(2)用酸調(diào)節(jié)(1)中配置好的堿金屬硅酸鹽溶液的pH值小于6或大于10，調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度為0～60℃，聚合1～10小時(shí)，陳化1～24小時(shí)；(3)將有機(jī)硼酸酯和(1)中配置好的鋅鹽和鋁鹽溶液加入到(2)中所述的陳化樣中，調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度為0～60℃，反應(yīng)1～10小時(shí)，靜置2～24小時(shí)。本發(fā)明的硼化聚硅酸鹽絮凝劑具有優(yōu)良的絮凝除濁效果和除油性能，能同時(shí)提高儲存穩(wěn)定性能。文檔編號C02F1/52GK101823783SQ200910079180公開日2010年9月8日申請日期2009年3月4日優(yōu)先權(quán)日2009年3月4日發(fā)明者劉光利,劉發(fā)強(qiáng),史小云,曹鳳霞,朱家儀,楊岳,梁寶鋒,王小雄,趙保全,趙旭濤申請人:中國石油天然氣股份有限公司