聚合氯化铝钛无机复合混凝剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种聚合氯化铝钛无机复合混凝剂及其制备方法和应用，包括：(1)在搅拌的条件下，将无水氯化铝加入至冰水浴的去离子水中，得到氯化铝溶液；(2)将四氯化钛滴加至步骤(1)的氯化铝溶液中，继续搅拌，得到四氯化钛和氯化铝混合溶液，四氯化钛与氯化铝的摩尔比为(3:1)～(1:1)；(3)向步骤(2)的四氯化钛和氯化铝混合溶液中滴加一定浓度的碱溶液至碱化度为0.5～1.0，然后继续搅拌1.5～4h至溶液无沉淀。采用该方法制得的混凝剂具有稳定性高、对胶体物质的吸附架桥能力强、混凝效果好、出水pH变化小以及方便后续处理，将其应用于给水和废水处理，具有良好的水处理效果。

Polyaluminium titanium chloride inorganic composite coagulant and its preparation method and Application

The invention provides a polyaluminium titanium chloride inorganic composite coagulant and its preparation method and application, including: (1) adding anhydrous aluminium chloride to deionized water in ice water bath under stirring conditions to obtain aluminium chloride solution; (2) adding titanium tetrachloride droplets to aluminium chloride solution in step (1) and continuing stirring to obtain titanium tetrachloride and aluminium chloride mixed solution, titanium tetrachloride and chloride mixed solution. The molar ratio of aluminium carbide is (3:1) ~ (1:1); (3) to step (2) add a certain concentration of alkali solution to the mixture of titanium tetrachloride and aluminium chloride solution until the alkalinity is 0.5-1.0, and then continue stirring for 1.5-4 hours until the solution has no precipitation. The coagulant prepared by this method has high stability, strong adsorption and bridging ability for colloidal substances, good coagulation effect, small change of effluent pH and convenient follow-up treatment. It is applied to water supply and wastewater treatment with good water treatment effect.

【技术实现步骤摘要】
聚合氯化铝钛无机复合混凝剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及环境与化学
，尤其涉及一种聚合氯化铝钛无机复合混凝剂及其制备方法和应用。
技术介绍
近些年来，四氯化钛作为一种新型的水处理剂而受到了较为广泛的关注。四氯化钛相对于传统的铝盐混凝剂具有更加优良的除浊效果。同时，四氯化钛作为混凝剂还具有絮体大和絮体沉降速度快等优点，并且通过采用四氯化钛混凝剂进行混凝处理，产生的污泥通过高温煅烧，可以制得具有光催化性能的二氧化钛材料和纳米二氧化钛材料。因此，四氯化钛混凝剂还具有一定的环保效益。目前，对钛盐混凝剂的研发和研究还不完善，由于四氯化钛溶液本身的强酸性，以及钛离子水解后会生成大量的氨离子，造成混凝出水的pH值较低，这也会影响其混凝出水的后续处理过程。现有技术中，通过采用预加碱的方式制备出聚合氯化钛(polytitaniumchloride,PTC)混凝剂，虽然对四氯化钛混凝出水pH值偏低的问题有了一定改善，但是仍然难以达到传统铝盐混凝剂出水的pH值变化范围，同时，现有技术中的钛盐混凝剂絮体形成速度相对较慢，很难达到传统铝盐絮体形成的速度。因此，无论是四氯化钛混凝剂还是聚合氯化钛混凝剂在某种程度上都无法达到传统混凝剂的混凝处理效果，严重影响后续水处理进程，使钛盐混凝剂无法真正被广泛应用。
技术实现思路
本专利技术提供了一种聚合氯化铝钛无机复合混凝剂及其制备方法和应用，以解决上述现有技术中的问题。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。本专利技术提供了一种聚合氯化铝钛无机复合混凝剂，为浅白色透明溶液，铝离子和钛离子的有效金属离子的质量浓度之和为153.3～165.1g/L，铝离子和钛离子的有效金属离子的质量分数之和为2.67～3.47％。另一方面，提供了一种聚合氯化铝钛无机复合混凝剂的制备方法，包括：(1)在搅拌的条件下，将无水氯化铝加入至冰水浴的去离子水中，得到氯化铝溶液；(2)在搅拌的条件下，将四氯化钛滴加至步骤(1)的氯化铝溶液中，得到四氯化钛和氯化铝的混合溶液，所述四氯化钛与氯化铝的摩尔比为(3:1)～(1:1)；(3)在搅拌的条件下，向步骤(2)的四氯化钛和氯化铝混合溶液中滴加一定浓度的碱溶液至碱化度为0.5～1.0，然后继续搅拌1.5～4h，至溶液无沉淀。进一步地，步骤(1)中还包括：通过冰水浴使氯化铝溶液的温度保持在0～4℃。进一步地，步骤(1)中得到氯化铝溶液的质量分数为3.68～10.43％。进一步地，步骤(2)中四氯化钛的滴加速度为0.5～1mL/min。进一步地，步骤(2)中四氯化钛的质量浓度为99～99.9％，所述的四氯化钛与氯化铝的摩尔比为2:1。进一步地，步骤(3)中的碱化度为1.0。进一步地，步骤(3)中的碱溶液为氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的浓度为100g/L，氢氧化钠的滴加时间为10～30min。本专利技术还提供了一种聚合氯化铝钛无机复合混凝剂的应用，将聚合氯化铝钛无机复合混凝剂应用于给水和废水处理，当应用于给水处理时，所述聚合氯化铝钛无机复合混凝剂的投加量为8～20mg/L，适用的pH范围为5.5～8.0；当应用于废水处理时，所述聚合氯化铝钛无机复合混凝剂的投加量为8～15mg/L，适用的pH范围为5.5～9.0。进一步地，当应用于给水处理时，所述聚合氯化铝钛无机复合混凝剂的投加量为10mg/L，适用的pH范围为6.0～7.0；当应用于废水处理时，所述聚合氯化铝钛无机复合混凝剂的投加量在8～10mg/L，适用的pH范围为6.5～7.5。由上述本专利技术的技术方案可以看出，本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术的聚合氯化铝钛无机复合混凝剂的制备方法是以四氯化钛、无水氯化铝以及氢氧化钠为原料，通过将氢氧化钠加入到一定比例的四氯化钛与氯化铝溶液中共聚的预聚合方法合成，具有工艺简捷、经济和快速等特点。2、在制备过程中引入氯离子，避免过多的硫酸根离子，避免了产品水解，在较高的钛离子浓度下提高了混凝剂的稳定性。3、采用本专利技术的方法制得的混凝剂具有稳定性高、对胶体物质的吸附架桥能力强、混凝效果好、出水pH变化小以及方便后续处理等优点，并且将该方法制得的聚合氯化铝钛无机复合混凝剂应用于给水和废水处理，相同投加量下对浊度及有机物的去除率均较高，具有良好的水处理效果。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。具体实施方式本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤和操作，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤和操作。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。为便于对本专利技术实施例的理解，下面将以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本专利技术实施例的限定。一种聚合氯化铝钛无机复合混凝剂(polyaluminumtitaniumchloride,PTAC)，其特征在于，所述的混凝剂为浅白色透明溶液，铝离子和钛离子的有效金属离子的质量浓度之和为153.3～165.1g/L，铝离子和钛离子的有效金属离子的质量分数之和为2.67～3.47％。一种聚合氯化铝钛无机复合混凝剂的制备方法，其特征在于，包括：(1)在搅拌的条件下，将无水氯化铝加入至冰水浴的去离子水中，得到氯化铝溶液；(2)在搅拌的条件下，将四氯化钛滴加至步骤(1)的氯化铝溶液中，得到四氯化钛和氯化铝的混合溶液，所述四氯化钛与氯化铝的摩尔比为(3:1)～(1:1)；(3)在搅拌的条件下，向步骤(2)的四氯化钛和氯化铝的混合溶液中滴加一定浓度的碱溶液至碱化度为0.5～1.0，然后继续搅拌1.5～4h至溶液无沉淀。优选地，步骤(1)中还包括：通过冰水浴使氯化铝溶液的温度保持在0～4℃。优选地，步骤(1)中得到氯化铝溶液的质量分数为3.68～10.43％。优选地，步骤(2)中四氯化钛的滴加速度为0.5～1mL/min。优选地，步骤(2)中四氯化钛的质量浓度为99～99.9％，四氯化钛与氯化铝的摩尔比为2:1。优选地，步骤(3)中的碱化度为1.0。优选地，所述碱溶液为氢氧化钠溶液，氢氧化钠的浓度为100g/L，氢氧化钠的滴加时间为10～30min。其中，步骤(1)、(2)和(3)的搅拌速度均为800～1000rpm。将聚合氯化铝钛无机复合混凝剂应用于给水和废水处理，当应用于给水处理时，所述聚合氯化铝钛无机复合混凝剂的投加量为8～20mg/L，适用的pH范围为5.5～8.0；当应用于废水处理时，所述聚合氯化铝钛无机复合混凝剂的投加量为8～15mg/L，适用的pH范围为5.5～9。优选地，当应用于给水处理时，所述聚合氯化铝钛无机复合混凝剂的投加量为10mg/L，适用的pH范围为6.0～7.0；当应用于废水处理时，所述聚合氯化铝钛无机复合混凝剂的投加量在8～10mg/L，适用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚合氯化铝钛无机复合混凝剂，其特征在于，所述的混凝剂为浅白色透明溶液，铝离子和钛离子的有效金属离子的质量浓度之和为153.3～165.1g/L，铝离子和钛离子的有效金属离子的质量分数之和为2.67～3.47％。

【技术特征摘要】
1.一种聚合氯化铝钛无机复合混凝剂，其特征在于，所述的混凝剂为浅白色透明溶液，铝离子和钛离子的有效金属离子的质量浓度之和为153.3～165.1g/L，铝离子和钛离子的有效金属离子的质量分数之和为2.67～3.47％。2.一种聚合氯化铝钛无机复合混凝剂的制备方法，其特征在于，包括：(1)在搅拌的条件下，将无水氯化铝加入至冰水浴的去离子水中，得到氯化铝溶液；(2)在搅拌的条件下，将四氯化钛滴加至步骤(1)的氯化铝溶液中，得到四氯化钛和氯化铝的混合溶液，所述四氯化钛与氯化铝的摩尔比为(3:1)～(1:1)；(3)在搅拌的条件下，向步骤(2)的四氯化钛和氯化铝混合溶液中滴加一定浓度的碱溶液至碱化度为0.5～1.0，然后继续搅拌1.5～4h，至溶液无沉淀。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中还包括：通过冰水浴使氯化铝溶液的温度保持在0～4℃。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中得到氯化铝溶液的质量分数为3.68～10.43％。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步骤(2)中四氯化钛的滴加速度为0.5～1m...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹百川，杨宁，王雪忆，曲建胜，张璋，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11