一种聚合氯化镁铝钛混凝剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚合氯化镁铝钛混凝剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将氯化镁和氯化铝混合，得氯化镁铝混合粉，再将氯化镁铝混合粉与稀盐酸水溶液混合，得氯化镁铝溶液；(2)将氯化钛与氯化镁铝溶液混匀，然后进行低温等离子体照射，得镁铝钛活化液；(3)将镁铝钛活化液与氢氧化钠水溶液混匀，然后进行低温等离子体照射，得氯化镁铝钛初聚合混凝浆；(4)将氯化镁铝钛初聚合混凝浆熟化后烘干，得聚合氯化镁铝钛混凝剂。本发明专利技术制备的混凝剂pH适用范围广，可以高效实现对含有无机重金属污染物和高色度废水的处理，最高可去除废液中98％COD、99％色度、99％铅、99％砷、99％汞；制备工艺简单，制备成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种聚合氯化镁铝钛混凝剂的制备方法
本专利技术涉及聚合混凝剂的制备方法，尤其涉及一种聚合氯化镁铝钛混凝剂的制备方法。
技术介绍
随着中国工农业的膨胀式发展以及人口的持续增加，地表及地下水体水质不断恶化，污染程度日益加剧。当前对污染水体处置技术主要包括预处理、膜处理、吸附处理、臭氧氧化、光电催化等。混凝通常是净水工艺中的前置环节，具有成本较低和操作简便的特点。混凝是通过向污染水体中投加絮凝剂或混凝剂使得污染物聚集、沉降，从而提高出水水质，降低后继工艺中污泥处理负荷。混凝效果与混凝剂性能密切相关，不同混凝剂对不同污染物的混凝机制不一样，实现的去除效果也不一样。按照化学组分，混凝剂可分为无机混凝剂、有机混凝剂及复合混凝剂三类。其中，高分子无机絮凝聚合氯化铝混凝剂(PAC)因具有合成工艺简单、生产成本可控、处置效果明显等特点成为当今水处理行业中使用最频繁的一种混凝剂。但是，PAC对含有无机重金属污染物和高色度的废水处置效果较差。对于有机污染废液，当废液中可溶性有机污染物浓度过高时，PAC的处置效果会明显下降。同时PAC性能对水体环境比较敏感，pH适用范围较窄。
技术实现思路
专利技术目的：针对以上问题，本专利技术提出一种聚合氯化镁铝钛混凝剂的制备方法，所制备的混凝剂pH适应范围广，可以高效实现对含有无机重金属污染物和高色度废水的处理。技术方案：本专利技术所述的一种聚合氯化镁铝钛混凝剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将氯化镁和氯化铝混合，得氯化镁铝混合粉，再将氯化镁铝混合粉与稀盐酸水溶液混合，得氯化镁铝溶液；(2)将氯化钛与氯化镁铝溶液混匀，然后进行低温等离子体照射，得镁铝钛活化液；(3)将镁铝钛活化液与氢氧化钠水溶液混匀，然后进行低温等离子体照射，得氯化镁铝钛初聚合混凝浆；(4)将氯化镁铝钛初聚合混凝浆熟化后烘干，得聚合氯化镁铝钛混凝剂。其中，所述步骤(1)中氯化镁和氯化铝的摩尔比为5～25:100；所述稀盐酸水溶液的浓度为0.05～0.15mol/L，所述氯化镁铝混合粉与稀盐酸水溶液的固液比为5～15:100。所述步骤(2)中氯化钛与氯化镁铝溶液的体积比为2.5～13:100，进一步优选为2.5～12.5:100；所述低温等离子体照射的作用时间为0.5～1.5h，作用电压为10～50kV，作用气氛为空气。所述步骤(3)中氢氧化钠水溶液的制备是按氢氧化钠与氯化铝的摩尔比为3.5～9:1，进一步优选为4～8:1，称取氢氧化钠并溶于水中，配制得到浓度为2～12mol/L的氢氧化钠水溶液；所述低温等离子体照射的作用时间为0.5～1.5h，作用电压为10～50kV，作用气氛为氧气。所述步骤(4)的熟化温度为40～80℃，熟化时间为12～36h，熟化后在50～150℃下烘干。将氯化镁铝混合粉与稀盐酸水溶液混合后，氯化镁和氯化铝溶解到稀盐酸水溶液中。将氯化钛与氯化镁铝溶液混合后，氯化钛溶解到氯化镁铝溶液中。低温等离子体照射过程中，空气中氧气、氮气、水蒸气在放电通道中发生电离和解离，生成氧自由基、氮自由基、氢氧根自由基、氢自由基等活性自由基团。氧自由基、氢氧根自由基、氢自由基等自由基团不仅可该表溶液表面张力，增加溶液溶解度并提高其表面活性，还可以提高镁、铝、钛离子活性改变离子电位分布。氧自由基和氮自由基还可吸附在钛和铝离子表面，进一步增加其与氢氧根离子结合活性。将氢氧化钠水溶液与镁铝钛活化液混合后，氢氧根离子与镁铝钛活化液中的镁、铝、钛离子高效结合，形成氢氧化钛插层的镁铝层状氢氧化物。在低温等离子体照射过程中，氧自由基可使得部分氢氧化钛发生水解转化为二氧化钛纳米颗粒。二氧化钛纳米颗粒吸附在镁铝层状双氢氧化物表面及层间。氧自由基氧化及氢氧化钛水解过程进一步增加了镁铝层状双氢氧化物层间距离，增加了其对污染物的吸附能力。在熟化过程中，镁、铝、钛氢氧化物进一步发生水解聚合过程，最终形成混凝剂。本专利技术制备过程进行两次低温等离子体照射，第一次照射用于改变溶液特性并活化镁、铝、钛离子，第二次照射用于促进部分二氧化钛水解并进一步提高混凝剂吸附能力。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的显著优点是：(1)本专利技术将镁、铝、钛三种元素通过聚合的方式结合在一起制备的混凝剂pH适用范围广(1～13)，可以高效实现对含有无机重金属污染物和高色度废水的处理，最高可去除废液中98％COD、99％色度、99％铅、99％砷、99％汞；(2)本专利技术制备工艺简单，制备所需试剂为常规且易得的试剂，制备成本低。附图说明图1是本专利技术的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。试验用废水特征：试验废水取至江苏常熟某电子厂与某印染废水厂废液池子中废液的混合液，其COD为2863.17mg/L，色度为158倍，重金属砷、铅、汞分别为34mg/L、68mg/L、4.57mg/L。实施例1氯化镁和氯化铝摩尔比对所制备的聚合氯化镁铝钛混凝剂性能影响聚合氯化镁铝钛混凝剂的制备：如图1所示，按照氯化镁和氯化铝摩尔比2.5:100、3.5:100、4.5:100、5:100、15:100、25:100、26:100、28:100、30:100分别将二者混合，得到氯化镁铝混合粉，配制0.05mol/L的稀盐酸水溶液，按照氯化镁铝混合粉与稀盐酸水溶液的固液比为5:100(g:mL)将二者混合，搅拌直至氯化镁和氯化铝完全溶解，得到氯化镁铝溶液；按照氯化钛与氯化镁铝溶液体积比2.5:100将二者混合，搅拌均匀，然后进行低温等离子体照射0.5小时，得到镁铝钛活化液，其中低温等离子体作用电压为10kV，作用气氛为空气；按照氢氧化钠与氯化铝摩尔比4:1称取氢氧化钠，然后将氢氧化钠溶解到水溶液中，得到浓度为2mol/L的氢氧化钠水溶液，将氢氧化钠水溶液与镁铝钛活化液混合，搅拌均匀，然后进行低温等离子体照射0.5小时，得到氯化镁铝钛初聚合混凝浆，其中低温等离子体作用电压为10kV，作用气氛为氧气；在40℃温度条件下将氯化镁铝钛初聚合混凝浆熟化12小时，然后在50℃温度条件下烘干，研磨成粉，得到聚合氯化镁铝钛混凝剂。净化试验：印染废水pH用5mol/L硫酸滴定调制到1，称取2g聚合氯化镁铝钛混凝剂加入到100mL废水中，连续搅拌30min，搅拌的同时用紫外射线灯进行照射，离心，得净化废水。COD浓度检测及COD去除率的计算：废水化学需氧量COD浓度按照国家标准《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》(GB11914-1989)进行测定。COD去除率按照公式(1)计算，其中RCOD为COD去除率，c0和ct分别为废水净化处置前和处置后的COD浓度(mg/L)。色度检测及色度去除率的计算：废水色度按照国家标准《水质色度的测定》(GB11903-1989)进行测定。色度去除率按照公式(2)计算，其中Rs为色度去除率，cs0和cst分别为废水净化处置前和处置后的色度倍数。水体中重金属离子浓度的测定及重金属去除率计算：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚合氯化镁铝钛混凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)将氯化镁和氯化铝混合，得氯化镁铝混合粉，再将氯化镁铝混合粉与稀盐酸水溶液混合，得氯化镁铝溶液；/n(2)将氯化钛与氯化镁铝溶液混匀，然后进行低温等离子体照射，得镁铝钛活化液；/n(3)将镁铝钛活化液与氢氧化钠水溶液混匀，然后进行低温等离子体照射，得氯化镁铝钛初聚合混凝浆；/n(4)将氯化镁铝钛初聚合混凝浆熟化后烘干，得聚合氯化镁铝钛混凝剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚合氯化镁铝钛混凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将氯化镁和氯化铝混合，得氯化镁铝混合粉，再将氯化镁铝混合粉与稀盐酸水溶液混合，得氯化镁铝溶液；
(2)将氯化钛与氯化镁铝溶液混匀，然后进行低温等离子体照射，得镁铝钛活化液；
(3)将镁铝钛活化液与氢氧化钠水溶液混匀，然后进行低温等离子体照射，得氯化镁铝钛初聚合混凝浆；
(4)将氯化镁铝钛初聚合混凝浆熟化后烘干，得聚合氯化镁铝钛混凝剂。


2.根据权利要求1所述的聚合氯化镁铝钛混凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中氯化镁和氯化铝的摩尔比为5～25:100。


3.根据权利要求1所述的聚合氯化镁铝钛混凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中氯化钛与氯化镁铝溶液的体积比为2.5～13:100。


4.根据权利要求3所述的聚合氯化镁铝钛混凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中氯化钛与氯化镁铝溶液的体积比为2.5～12.5:100。


5.根据权利要求1所述的聚合氯化镁铝钛混凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中氢氧化钠水溶液的制备是按氢氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄涛，杜晶，宋东平，金俊勋，周璐璐，刘龙飞，徐娇娇，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32