【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环境化工和水处理，具体涉及一种无机高分子与有机离子高分子聚合物的复合物制备过程，即溶胶-凝胶法制备钛铁基干凝胶复合混凝剂及其应用方法。
技术介绍
1、混凝是当今环境工程领域中最为常用的水处理工艺之一。在混凝剂发展至今，铝盐和铁盐类无机混凝剂仍然是应用最为广泛的；但随着人们的逐渐探究，发现铝盐的神经毒性和铁盐的色度等缺点，限制了进一步的应用；此外，混凝剂在混凝出水后会产生大量的污泥难以处理，甚至需要增加水处理单元对混凝污泥进行处理，大大制约了传统混凝剂的发展。因此，钛盐混凝剂作为一种新型的水处理药剂逐渐受到人们的关注以及研究。
2、钛盐混凝剂相对于传统铝盐和铁盐混凝剂，由于化学性质等因素，理论上会有更加优良的混凝处理效果。四氯化钛和硫酸钛是目前研究比较多的钛盐混凝剂，经研究以及实验发现，他们能够形成更大的絮体，絮体形成速度也比较快，能够更加高效的去除水中的污染物，而且形成的混凝污泥经高温煅烧可以得到高催化活性的二氧化钛催化剂，能够很好地解决混凝污泥处理难的问题。但是，由于目前对钛盐做混凝剂研究和应用并不成熟，在使用过程中仍然具有以下弊端：(1)由于钛盐本身的化学性质呈强酸性，并且钛离子强烈的水解性，会产生大量氢离子，导致混凝出水ph值过低；(2)钛盐速度非常迅速，不能生成最有效的钛羟基水解产物，影响混凝效率；(3)钛盐相对铝盐和铁盐成本较大；(4)目前研制的钛盐混凝剂多为液体混凝剂，难以长时间运输和储存，严重影响钛盐混凝剂的混凝处理效果。
3、目前新型钛盐混凝剂的研发，总的研发趋势逐渐发展至高
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种溶胶-凝胶法制备钛铁基干凝胶复合混凝剂及其应用方法。制备工艺简单、实用性强，溶胶-凝胶法制得的钛铁基干凝胶复合混凝剂絮凝效果好、稳定性高、便于储存运输，广泛适用于给水、废水处理、纺织印染、生活污水等领域，并具有良好的水处理效果，以解决上述
技术介绍
中存在的至少一项技术问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：
3、一方面，本专利技术提供一种溶胶-凝胶法制备钛铁基干凝胶复合混凝剂及其应用方法，该混凝剂凝胶态是四氯化钛质量百分含量为53.93％～75.24％，无水氯化铁质量百分含量为12.86％～46.07％，乙酰丙酮含量11.90％～14.22％，四氯化钛与无水氯化铁的摩尔比为(1:1)～(5:1)，混凝剂中金属阳离子(ti4+和fe3+)总摩尔质量摩尔比4:1。
4、溶胶-凝胶法制备钛铁基干凝胶复合混凝剂，按如下方法制备：
5、(1)室温条件下，将一定质量的无水氯化铁(fecl3)缓慢加入至40ml无水乙醇(et)和1.54ml乙酰丙酮(acac)的混合溶液中，充分搅拌1h，得到fecl3-et-acac混合溶液；
6、(2)在搅拌条件下，将一定体积的四氯化钛逐滴滴加到步骤(1)的混合溶液中，持续搅拌2h，得到ticl4/fecl3-et-acac混合溶液，所述四氯化钛与无水氯化铁的摩尔比为(1:1)～(5:1)；
7、(3)将20ml无水乙醇和4.32ml超纯水充分混合；
8、(4)在搅拌条件下，将步骤(3)混合溶液逐滴滴加至步骤(2)的ticl4/fecl3-et-acac混合溶液中，持续搅拌2h以获得混合均匀的溶胶态钛铁基干凝胶复合混凝剂；
9、(5)将溶胶态钛铁基干凝胶复合混凝剂在50℃下真空干燥模式老化，直到溶胶变成恒重的固体凝胶，即得到钛铁基干凝胶复合混凝剂。
10、优选的，步骤(1)所述四氯化钛与无水氯化铁的摩尔比为(4:1)。
11、优选的，步骤(1)所述乙酰丙酮和混凝剂中金属阳离子总和(ti4+和fe3+总摩尔数)摩尔比1:4的比例添加。
12、优选的，步骤(2)所述四氯化钛的质量浓度为99～99.9％，滴加速度为0.5～1ml/min。
13、优选的，步骤(3)所述超纯水和混凝剂中金属阳离子总和(ti4+和fe3+总摩尔数)摩尔比4:1的比例添加。
14、优选的，步骤(4)所述乙醇和超纯水混合溶液滴加速度为0.5～1ml/min。
15、优选的，步骤(1)、(2)和(4)所述搅拌速度为800～1000rpm。
16、本专利技术制备的钛铁基干凝胶复合混凝剂为黄褐色固体粉末，作为一种高效无机-有机高分子复合水处理药剂，广泛适用于给水、废水处理、纺织印染、生活污水等领域，并具有良好的水处理效果。
17、本专利技术的钛铁基干凝胶复合混凝剂用于给水处理时，投加量范围一般在5～25mg/l，优选投加量为10～15mg/l；用于废水处理时，投加量范围一般在20～40mg/l，优选投加量为25～30mg/l。
18、本专利技术的钛铁基干凝胶复合混凝剂用于给水处理时，适用ph值范围为5.5～9，优选ph值为7；用于废水处理时，适用ph值范围为6.5～9，优选ph值为7。
19、本专利技术有益效果：通过利用铁离子对钛盐混凝剂进行复合，克服钛盐最为混凝的缺陷，同时通过利用氯化铁减少钛盐的使用量来控制成本；在提高了混凝剂的混凝效率同时，选择乙酰丙酮作为水解抑制剂，经过长时间的溶胶和凝胶化过程后，将传统液态钛盐混凝剂改良成为凝胶态，方便运输和储存。可广泛适用于给水、废水处理、纺织印染、生活污水等领域，在具有良好的混凝效果同时，能够很好地控制出水ph值，并且方便储存和运输。
20、本专利技术附加方面的优点，将在下述的描述部分中更加明显的给出，或通过本专利技术的实践了解到。
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1.一种溶胶-凝胶法制备钛铁基干凝胶复合混凝剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的溶胶-凝胶法制备钛铁基干凝胶复合混凝剂的方法，其特征在于：步骤(1)无水氯化铁的质量按照四氯化钛与无水氯化铁的摩尔比为(1:1)～(5:1)依次选择4.866g、3.244g、2.433g、1.946g和1.622g。
3.根据权利要求1所述的溶胶-凝胶法制备钛铁基干凝胶复合混凝剂制备方法，其特征在于：步骤(1)所述乙酰丙酮和混凝剂中金属阳离子总和摩尔比1:4的比例添加；其中，金属阳离子总和即Ti4+和Fe3+总摩尔数。
4.根据权利要求1所述的溶胶-凝胶法制备钛铁基干凝胶复合混凝剂的方法，其特征在于：步骤(2)四氯化钛的滴加体积按照四氯化钛与无水氯化铁的摩尔比为(1:1)～(5:1)依次对应选择3.30mL、4.39mL、4.95mL、5.28mL和5.50mL。
5.根据权利要求1所述的溶胶-凝胶法制备钛铁基干凝胶复合混凝剂的方法，其特征在于：步骤(2)四氯化钛的质量浓度为99～99.9％，滴加速度为0.5～1mL/min。
6.根据权利要求1所述的溶胶-凝胶法制备钛铁基干凝胶复合混凝剂的方法，其特征在于：步骤(3)超纯水的体积依据超纯水和混凝剂中金属阳离子总摩尔比4:1的比例添加；其中，金属阳离子总和即Ti4+和Fe3+总摩尔数。
7.根据权利要求1所述的溶胶-凝胶法制备钛铁基干凝胶复合混凝剂的方法，其特征在于：步骤(4)乙醇和超纯水混合溶液滴加速度为0.5～1mL/min。
8.根据权利要求1所述的溶胶-凝胶法制备钛铁基干凝胶复合混凝剂的方法，其特征在于：步骤(1)、(2)和(4)搅拌速度为800～1000rpm。
9.一种钛铁基干凝胶复合混凝剂的应用，其特征在于，钛铁基干凝胶复合混凝剂用于给水处理或废水处理；用于给水处理时，投加量范围在5～25mg/L，优选投加量为10～15mg/L；用于废水处理时，投加量范围在20～40mg/L，优选投加量为25～30mg/L。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，用于给水处理时，适用pH值范围为5.5～9，优选pH值为7；用于废水处理时，适用pH值范围为6.5～9，优选pH值为7。
...【技术特征摘要】
1.一种溶胶-凝胶法制备钛铁基干凝胶复合混凝剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的溶胶-凝胶法制备钛铁基干凝胶复合混凝剂的方法，其特征在于：步骤(1)无水氯化铁的质量按照四氯化钛与无水氯化铁的摩尔比为(1:1)～(5:1)依次选择4.866g、3.244g、2.433g、1.946g和1.622g。
3.根据权利要求1所述的溶胶-凝胶法制备钛铁基干凝胶复合混凝剂制备方法，其特征在于：步骤(1)所述乙酰丙酮和混凝剂中金属阳离子总和摩尔比1:4的比例添加；其中，金属阳离子总和即ti4+和fe3+总摩尔数。
4.根据权利要求1所述的溶胶-凝胶法制备钛铁基干凝胶复合混凝剂的方法，其特征在于：步骤(2)四氯化钛的滴加体积按照四氯化钛与无水氯化铁的摩尔比为(1:1)～(5:1)依次对应选择3.30ml、4.39ml、4.95ml、5.28ml和5.50ml。
5.根据权利要求1所述的溶胶-凝胶法制备钛铁基干凝胶复合混凝剂的方法，其特征在于：步骤(2)四氯化钛的质量浓度为99～99.9％，滴加速度为0.5～1ml/mi...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨宁，彭旭哲，杨春雷，徐艳峰，
申请(专利权)人：中信建设有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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