一种钛盐混凝剂及其直接氧化制备方法技术

本发明专利技术提供了一种钛盐混凝剂及其直接氧化制备方法，涉及环境与化学技术领域。该方法首先将四氯化钛滴加至加醇和乙酰丙酮混合溶液中，搅拌至完全溶解，得到四氯化钛、乙酰丙酮和甲醇的混合溶液，在搅拌的条件下将一定量的H2O2滴加至四氯化钛、乙酰丙酮和甲醇的混合溶液中，搅拌至溶液完全混合，将加入H2O2后的混合溶液放置在空气中干燥至恒重后研磨，得到钛盐混凝剂粉末。采用该方法制得的混凝剂具有高稳定性、对胶体物质的吸附架桥能力强、混凝效果卓越、出水pH变化小、混凝副产物易处理、水体残留的对人体有害的金属离子少等优势，将其应用于给水和废水处理中，具有良好的水处理效果。果。

【技术实现步骤摘要】
一种钛盐混凝剂及其直接氧化制备方法


[0001]本专利技术涉及环境与化学
，尤其涉及一种钛盐混凝剂的制备方法和应用。

技术介绍

[0002]混凝，作为一种成熟的水处理技术在水处理过程扮演着重要的角色。铝、铁等无机盐混凝剂因其高效的混凝性能，低廉的制备成本占据着大量的市场份额。然而，伴随着对铁铝盐混凝剂研究的逐渐深入，两者的弊端也逐渐突显出来，如铁盐混凝剂的离子残留浓度过高，容易腐蚀金属管道，造成大量膜污染；铝盐混凝剂的絮体形成慢，水溶液中残留的铝离子危害人体健康等。因此，一种新式混凝剂的开发迫在眉睫。
[0003]近年来，钛盐混凝剂已经作为一种新型的水处理药剂受到了广泛的关注。相较于当下常用的铝盐和铁盐混凝剂，钛盐混凝剂具有更加优秀的除浊效果、更大的絮体、更易处理的絮凝副产物、更少的离子残余、金属离子人体危害小等优点。同时，钛盐混凝剂絮凝生成的污泥中含有大量的二氧化钛，通过煅烧可以制备得到具有光催化性能的二氧化钛材料。
[0004]目前，对于钛盐混凝剂的制备主要有两种方式：预加碱聚合的慢碱滴凝法和引入乙酰丙酮等螯合剂的溶胶凝胶法。但是，慢碱滴凝法不仅制备过程复杂，预加碱聚合的方式也导致了其结构不稳定，极易在空气中水解而失活；溶胶凝胶法虽然通过引入螯合剂的方式很大程度的改善了在空气中水解的问题，但由于其聚合反应慢，制备能耗高周期长，也制约了其向工业应用的发展。
[0005]因此，基于两者制备方法的优劣势，本专利技术提供一种以甲醇作溶剂，乙酰丙酮作螯合剂，双氧水作为氧化催化剂的钛盐混凝剂的制备方法，用以改进制备周期长，易水解等现有制备技术的不足。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种钛盐混凝剂的制备及其应用，以解决上述现有技术中的不足。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采取如下技术方案。
[0008]一种钛盐混凝剂，所述钛盐混凝剂为淡黄色粉末，有效钛金属离子的质量分数为2.67～3.47％。
[0009]另一方面，提供了一种钛盐混凝剂的直接氧化制备方法，包括以下步骤：
[0010](1)在常温搅拌的条件，将四氯化钛滴加至甲醇和乙酰丙酮混合溶液中，搅拌至溶解均匀混合，得到四氯化钛、乙酰丙酮和甲醇的混合溶液，所述四氯化钛与乙酰丙酮的摩尔比为16:1～5；
[0011](2)在搅拌的条件下将H2O2加入步骤(1)的四氯化钛、乙酰丙酮和甲醇的混合溶液中，搅拌至溶液混合，所述四氯化钛与H2O2的摩尔比为1:2～8；
[0012](3)将步骤(2)加入H2O2后的混合溶液放置在空气中干燥至恒重后研磨，得到聚合氯化钛混凝剂粉末。
[0013]进一步地，步骤(1)中还包括，乙酰丙酮的质量浓度为99～99.9％，用以促进钛络合物的生成。
[0014]进一步地，所述步骤(1)中四氯化钛的滴加速度为1ml/min。
[0015]进一步地，所述步骤(1)中四氯化钛的质量浓度为99～99.9％；
[0016]进一步地，所述常温为20～30℃。
[0017]进一步地，所述步骤(2)中的H2O2的质量浓度为75％，用以提供钛络合物的配位体，催化钛络合物的形成；
[0018]进一步地，所述步骤(1)和(2)的搅拌速度均为700～900rpm。
[0019]进一步地，所述步骤(3)中直接氧化法相较于慢碱滴凝法的制备工艺更加简单，所制得的混凝剂在空气中更为稳定，储存时间更长。
[0020]进一步地，本专利技术还提供了一种钛盐混凝剂的应用，其特征在于，应用于给水和废水处理，当应用于给水处理时，所述钛盐混凝剂的投加量为15～35mg/L，适用的pH范围为3.59～10.56；当应用于废水处理时，所述钛盐混凝剂的投加量为15～35mg/L，适用的pH范围为5.8～9.6。优选的，应用于给水处理时，所述钛盐混凝剂的投加量为30mg/L，适用的pH范围为5.0～9.0；当应用到废水处理时，所述钛盐混凝剂的投加量在30～35mg/L，适用的pH范围为6.5～7.5。
[0021]由上述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：
[0022](1)本专利技术的钛盐混凝剂的制备方法是以四氯化钛、无水甲醇、乙酰丙酮和H2O2为原料，通过将四氯化钛加入一定比例的无水甲醇和乙酰丙酮中，再利用H2O2催化聚合的方法制备，具有工业简捷、经济和快速等优点。
[0023](2)在制备过程中，引入乙酰丙酮作为螯合剂和水解抑制剂，促进了产品络合，在较高的钛离子浓度下提高了混凝剂的稳定性。
[0024](3)采用该方法制得的混凝剂具有高稳定性、对胶体物质的吸附架桥能力强、混凝效果卓越、出水pH变化小、混凝副产物易处理、水体残留的对人体有害的金属离子少等优势，将其应用于给水和废水处理中，具有良好的水处理效果。
[0025]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
[0026]本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里的单数形式“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。
[0027]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。
[0028]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。
[0029]实施例1
[0030](1)在25℃温度下，在800rpm的搅拌条件下，以1ml/min的滴加速度将 4.1ml四氯化钛滴加至20ml无水甲醇和不同比例的乙酰丙酮混合溶液中，使其混合制备成钛离子和乙酰丙酮的摩尔质量比为(1:1/16)、(1：1/8)、(1：3/16)、 (1：1/4)和(1：5/16)的混合溶液；
[0031](2)在上述步骤1)中800rpm的搅拌条件下，将不同比例的H2O2加入步骤1)的混合溶液中，充分搅拌，使其溶解制备成钛离子和H2O2的摩尔比为(1： 2)、(1：4)、(1：6)和(1：8)的混合溶液，持续搅拌；
[0032](3)干燥并研磨成粉。
[0033]实施例2
[0034]将上述实施例1制备的聚合钛混凝剂(PTC
‑
AcAc)应用于高岭土
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HA模拟水样的处理中，处理步骤如下：
[0035]水样制备方法：
[0036]高岭土储备液的配置：称取2.0g高岭土溶于800ml的纯水中，持续搅拌至完全溶解，移入1L的烧杯中用纯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛盐混凝剂的直接氧化制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在常温搅拌的条件，将四氯化钛滴加至甲醇和乙酰丙酮混合溶液中，搅拌至溶解并均匀混合，得到四氯化钛、乙酰丙酮和甲醇的混合溶液，所述四氯化钛与乙酰丙酮的摩尔比为16:1～5；(2)在搅拌的条件下将H2O2加入步骤(1)的四氯化钛、乙酰丙酮和甲醇的混合溶液中，搅拌至溶液混合，所述四氯化钛与H2O2的摩尔比为1:2～8；(3)将步骤(2)加入H2O2后的混合溶液放置在空气中干燥至恒重后研磨，得到聚合氯化钛混凝剂粉末。2.根据权利要求1所述的一种钛盐混凝剂的直接氧化制备方法，其特征在于，步骤(1)中，四氯化钛的质量浓度为99～99.9％；乙酰丙酮的质量浓度为99～99.9％，用以促进钛络合物的生成。3.根据权利要求1所述的一种钛盐混凝剂的直接氧化制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中四氯化钛的滴加速度为1ml/min。4.根据权利要求1所述的一种钛盐混凝剂的直接氧化制备方法，其特征在于，所述的常温为20～30℃。5.根据权利要求1所述的一种钛盐混凝剂的直接氧化制备方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭俊，许霞，杨若莹，高宇，张玲，薛银刚，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：