一种聚钛氯化铝‑阳离子聚丙烯酰胺复合絮凝剂的制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种聚钛氯化铝‑阳离子聚丙烯酰胺复合絮凝剂的制备方法及其应用，属于水处理技术领域。其包括配制聚合氯化铝溶液，将TiCl4加入步骤(1)所得聚合氯化铝溶液中，充分搅拌，逐滴加入氢氧化钠溶液，阳离子聚丙烯酰胺加水充分搅拌溶解得到无色透明黏稠溶液，将充分溶解后的阳离子聚丙烯酰胺溶液置于‑2—45℃温度下中保存，将阳离子聚丙烯酰胺溶液，按照阳离子聚丙烯酰胺/Al的质量比0.1～0.6：1加入聚钛氯化铝溶液中，持续搅拌即得。本发明专利技术工艺简单，成本低，得到的絮凝剂具备更强的吸附电中和与吸附架桥网捕能力，混凝效果好，应用范围广，投加量少。

Preparation method and application of poly aluminum chloride and titanium cationic polyacrylamide flocculant

The invention relates to a titanium poly aluminum chloride cationic polyacrylamide flocculant preparation method and application thereof, which belongs to the technical field of water treatment. The preparation of poly aluminum chloride solution, add TiCl4 steps (1) polymerization aluminum chloride solution, stirring, dropwise adding sodium hydroxide solution, stirring dissolved cationic polyacrylamide water colorless and transparent sticky solution, save the dissolving of cation polyacrylamide solution in 2 - 45 DEG. The cationic polyacrylamide solution, according to the quality of cationic polyacrylamide /Al than 0.1 ~ 0.6:1 addition of poly titanium aluminum chloride solution, stirring is continued. The invention has the advantages of simple process and low cost, and the obtained flocculant has the advantages of stronger adsorption, neutralization and adsorption, bridging net capture ability, good coagulation effect, wide application range and low dosage.

【技术实现步骤摘要】
一种聚钛氯化铝-阳离子聚丙烯酰胺复合絮凝剂的制备方法及其应用
本专利技术涉及一种聚钛氯化铝-阳离子聚丙烯酰胺复合絮凝剂的制备方法及其应用，属于水处理

技术介绍
工农业的迅速发展，人口剧增，人类赖以生存的水资源日渐贫乏，水资源危机日趋加剧。目前，水污染以及缺水问题越来越成为制约经济发展的重要因素。为了约水资源，提高水的利用率，减轻和消除水污染对人类和环境造成的危害，必须加强水处理工作。在水污染控制、给水净化处理、污(废)水深度处理回用以及污泥脱水处理工艺技术中，混凝技术是应用最普遍的处理技术单元。混凝过程的行为和效果决定着后续水和废水处理流程的运行工况、出水水质和成本费用。混凝技术因其工艺简单，经济高效，操作方便而被广泛应用于城市污水和工业废水处理中。混凝过程是指在水处理过程中向水中投加药剂，进行水与药剂的混合，使水中稳定分散的胶体和其他细微的污染物质通过压缩双电层、吸附电中和作用、吸附架桥、网捕或卷扫作用而脱稳并且聚集沉淀与水分离的过程。传统的无机絮凝剂和无机高分子絮凝剂都是Al、Fe盐类水解时趋向氢氧化物沉淀的中间产物。无机高分子絮凝剂的优点在于它比传统絮凝剂效能更优异，比有机高分子絮凝剂价格低廉。但与有机高分子絮凝剂相比，无机高分子絮凝剂的分子量以及絮凝架桥能力相差很大，单独使用具有投加量大和产生的污泥量多等缺点。近年来，国内在无机-有机复合高分子絮凝剂研究和应用已有较多的研究报道，已报道的无机-有机复合絮凝剂主要是铁系或铝系无机絮凝剂与甲壳素、聚丙烯酰胺(PAM)或改性淀粉等有机高分子絮凝剂的复合产品，且无机-有机复合高分子絮凝剂产品，有机成分的含量往往很低，且复合产品的存在稳定性差等缺点，这限制了其工艺生产、商业化推广和应用。出现上述问题的主要原因在于研制无机-有机复合絮凝剂时采用的有机成分大多带有负电荷，在于无机絮凝剂复合时易于析出或者产生沉淀而出现不稳定现象，二者复合难以制备出均一的产品，因而复合产品的效能不但得不到强化，反而带来了产品不能长期储存和性能不稳定等问题。所以要制备出高效稳定的无机-有机复合高分子絮凝剂，应严格控制有机组分的荷电情况，有机组分以阳离子型为宜。现有的聚合氯化铝(PAC)作为一种无机高分子混凝剂，当单独使用时，药剂的投量大，污水处理的效果不明显，矾花小而密、沉降速度慢、残余铝对人体健康存在较大威胁等问题。近年来研究发现，钛盐极易水解，具有一定吸附架桥与卷扫网捕作用，作为水处理药剂能有效降低出水的浊度，去除水体中的有机污染物，且在低温水体环境下混凝效果优于传统的铝盐和铁盐絮凝剂。钛离子添加到铝盐中可以取代一部分的铝离子，且钛离子可以水解聚合为多核高分子聚合产物，能够和Al3+离子一起产生良好的吸附电中和作用，改善了单独Al3+离子为主体混凝剂的不足，增强絮凝剂的分子量和混凝能力。据报道钛盐絮凝剂处理后水中钛的残留量极低，且无生物毒性，具有环境友好的优点。但是单一的无机-无机复合混凝剂对胶体颗粒物质吸附架桥能力方面明显弱于有机高分子混凝剂。有机高分子混凝剂具有产品稳定、絮凝效果好等优点，阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)不仅具有正电荷密度高，而且具有优良吸附架桥能力，能有效与废水中的带负电荷胶体颗粒结合。
技术实现思路
本专利技术针对现有的单一无机高分子絮凝剂聚合氯化铝(PAC)作为水处理药剂时，药剂投加量大，处理的效果不明显，矾花小而密、沉降速度慢、残余铝对人体健康存在较大威胁等问题，将聚合氯化铝(PAC)、四氯化钛(TiCl4)、阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)进行复合，据协同增效的原理，应具备更强的吸附电中和与吸附架桥网捕能力，则可得到混凝性能更为优良且能满足水处理领域要求的复合絮凝剂聚钛氯化铝-阳离子聚丙烯酰胺(PTA-CPAM)。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种聚钛氯化铝-阳离子聚丙烯酰胺复合絮凝剂的制备方法，其包括以下步骤：(1)称取一定质量的聚合氯化铝加水充分搅拌溶解得到黄色的聚合氯化铝溶液，将充分溶解后的聚合氯化铝溶液置于-20—5℃，置于时间为1-60min；(2)将TiCl4加入步骤(1)所得聚合氯化铝溶液中，充分搅拌按照OH-/Al3+的摩尔比为0.05～0.35，逐滴加入浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液，滴加完毕后，恒温水浴持续搅拌2h，得聚钛氯化铝溶液；(3)阳离子聚丙烯酰胺加水充分搅拌溶解得到无色透明黏稠溶液，将充分溶解后的阳离子聚丙烯酰胺溶液置于-2—45℃温度下中保存；(4)将步骤(3)所得的阳离子聚丙烯酰胺溶液，按照阳离子聚丙烯酰胺/Al的质量比0.1～0.6：1加入步骤(2)所得的聚钛氯化铝溶液中，持续搅拌1.5-2.5h，即得。所述步骤(1)中的聚合氯化铝溶液的浓度为0.02～0.06mol/L，聚合氯化铝按含29％Al2O3计。所述步骤(2)中的聚钛氯化铝溶液的浓度以Al计为7.5～12g/L,步骤(3)中阳离子聚丙烯酰胺溶液的浓度为10g/L。复合絮凝剂的外观为黄色黏稠的溶液,质量浓度为7.5～12g/L。其应用于给水、城市污水、造纸废水、纺织印染废水领域，用于给水、城市污水的水处理药剂，复合絮凝剂投加量在7.5-12mg/L，适用pH值为6～9。本专利技术聚钛氯化铝-阳离子聚丙烯酰胺(PTA-CPAM)无机-有机高分子复合絮凝剂的应用，作为一种高效水处理药剂，应用于给水、城市污水、造纸、纺织印染等领域。用于给水、城市污水的水处理药剂，所述的聚钛氯化铝-阳离子聚丙烯酰胺(PTA-CPAM)无机-有机高分子复合絮凝剂投加量，优选为7.5～12mg/L。在用于给水、城市污水处理中，聚钛氯化铝-阳离子聚丙烯酰胺(PTA-CPAM)无机-有机高分子复合絮凝剂适用pH值，优选为6～9。为克服四氯化钛(TiCl4)本身呈现强酸性导致混凝出水的pH值较低的缺点，本专利技术采用滴加氢氧化钠(NaOH)的方法，使四氯化钛(TiCl4)预水解，从而在一定的程度上缓解其强烈的水解作用，并在此基础上引入聚合氯化铝(PAC)、阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)增强其电中和与吸附架桥能力，在提高其混凝效果的同时也提高的出水的pH值。本专利技术的聚钛氯化铝-阳离子聚丙烯酰胺(PTA-CPAM)无机-有机高分子复合絮凝剂与现有的技术相比具有如下的优良效果：本专利技术的聚钛氯化铝-阳离子聚丙烯酰胺(PTA-CPAM)无机-有机高分子复合絮凝剂，是以聚合氯化铝(PAC)、四氯化钛(TiCl4)、阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)为原料，采用将氢氧化钠(NaOH)滴加到聚合氯化铝(PAC)与四氯化钛(TiCl4)混合的冰水溶液中的方法制备聚钛氯化铝(PTA)，再将聚钛氯化铝(PTA)于阳离子聚丙烯酰胺混合而成。该复合絮凝剂产品具有稳定性能好，对胶体颗粒吸附架桥能力强、混凝效果好、适用范围广、出水pH接近中性方便后续处理等优点。本专利技术的聚钛氯化铝-阳离子聚丙烯酰胺(PTA-CPAM)无机-有机高分子复合絮凝剂与聚合氯化铝(PAC)絮凝剂相比，加入了四氯化钛(TiCl4),钛离子水解产生的四价络合物[TiO4]n中所含的Ti-O-Ti键，使得形成更多的链网状结构，从而提高混凝过程中的卷扫网捕作用；再加入了阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)，阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)长链接枝到聚钛氯化铝(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚钛氯化铝‑阳离子聚丙烯酰胺复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)称取一定质量的的聚合氯化铝加水充分搅拌溶解得到黄色的聚合氯化铝溶液，将充分溶解后的聚合氯化铝溶液置于‑20—5℃，置于时间为1‑60min；(2)将TiCl4加入步骤(1)所得聚合氯化铝溶液中，充分搅拌按照OH

【技术特征摘要】
1.一种聚钛氯化铝-阳离子聚丙烯酰胺复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)称取一定质量的的聚合氯化铝加水充分搅拌溶解得到黄色的聚合氯化铝溶液，将充分溶解后的聚合氯化铝溶液置于-20—5℃，置于时间为1-60min；(2)将TiCl4加入步骤(1)所得聚合氯化铝溶液中，充分搅拌按照OH-/Al3+的摩尔比为0.05～0.35，逐滴加入浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液，滴加完毕后，恒温水浴持续搅拌2h，得聚钛氯化铝溶液；(3)阳离子聚丙烯酰胺加水充分搅拌溶解得到无色透明黏稠溶液，将充分溶解后的阳离子聚丙烯酰胺溶液置于-2—45℃温度下中保存；(4)将步骤(3)所得的阳离子聚丙烯酰胺溶液，按照阳离子聚丙烯酰胺/Al的质量比0.1～0.6：1加入步骤(2)所得的聚钛氯化铝溶液中，持续搅拌1.5-2.5h，即得。2.如权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，王雨露，张艳君，廖为雄，朱国成，丁文杰，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43