[發明專利]一種聚鈦氯化鋁-陽離子聚丙烯酰胺復合絮凝劑的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201710579182.6
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN107176661B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 張鵬;王雨露;張艷君;廖為雄;朱國成;丁文杰
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: C02F1/52
• 分類號: C02F1/52;C02F1/56;C02F1/28
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 宋平

本發明涉及一種聚鈦氯化鋁?陽離子聚丙烯酰胺復合絮凝劑的制備方法及其應用，屬于水處理技術領域。其包括配制聚合氯化鋁溶液，將TiCl₄加入步驟(1)所得聚合氯化鋁溶液中，充分攪拌，逐滴加入氫氧化鈉溶液，陽離子聚丙烯酰胺加水充分攪拌溶解得到無色透明黏稠溶液，將充分溶解后的陽離子聚丙烯酰胺溶液置于?2—45℃溫度下中保存，將陽離子聚丙烯酰胺溶液，按照陽離子聚丙烯酰胺/Al的質量比0.1～0.6：1加入聚鈦氯化鋁溶液中，持續攪拌即得。本發明工藝簡單，成本低，得到的絮凝劑具備更強的吸附電中和與吸附架橋網捕能力，混凝效果好，應用范圍廣，投加量少。

技術領域

本發明涉及一種聚鈦氯化鋁-陽離子聚丙烯酰胺復合絮凝劑的制備方法及其應用，屬于水處理技術領域。

背景技術

工農業的迅速發展，人口劇增，人類賴以生存的水資源日漸貧乏，水資源危機日趨加劇。目前，水污染以及缺水問題越來越成為制約經濟發展的重要因素。為了約水資源，提高水的利用率，減輕和消除水污染對人類和環境造成的危害，必須加強水處理工作。在水污染控制、給水凈化處理、污(廢)水深度處理回用以及污泥脫水處理工藝技術中，混凝技術是應用最普遍的處理技術單元。混凝過程的行為和效果決定著后續水和廢水處理流程的運行工況、出水水質和成本費用。

混凝技術因其工藝簡單，經濟高效，操作方便而被廣泛應用于城市污水和工業廢水處理中。

混凝過程是指在水處理過程中向水中投加藥劑，進行水與藥劑的混合，使水中穩定分散的膠體和其他細微的污染物質通過壓縮雙電層、吸附電中和作用、吸附架橋、網捕或卷掃作用而脫穩并且聚集沉淀與水分離的過程。

傳統的無機絮凝劑和無機高分子絮凝劑都是Al、Fe鹽類水解時趨向氫氧化物沉淀的中間產物。無機高分子絮凝劑的優點在于它比傳統絮凝劑效能更優異，比有機高分子絮凝劑價格低廉。但與有機高分子絮凝劑相比，無機高分子絮凝劑的分子量以及絮凝架橋能力相差很大，單獨使用具有投加量大和產生的污泥量多等缺點。近年來，國內在無機-有機復合高分子絮凝劑研究和應用已有較多的研究報道，已報道的無機-有機復合絮凝劑主要是鐵系或鋁系無機絮凝劑與甲殼素、聚丙烯酰胺(PAM)或改性淀粉等有機高分子絮凝劑的復合產品，且無機-有機復合高分子絮凝劑產品，有機成分的含量往往很低，且復合產品的存在穩定性差等缺點，這限制了其工藝生產、商業化推廣和應用。出現上述問題的主要原因在于研制無機-有機復合絮凝劑時采用的有機成分大多帶有負電荷，在于無機絮凝劑復合時易于析出或者產生沉淀而出現不穩定現象，二者復合難以制備出均一的產品，因而復合產品的效能不但得不到強化，反而帶來了產品不能長期儲存和性能不穩定等問題。所以要制備出高效穩定的無機-有機復合高分子絮凝劑，應嚴格控制有機組分的荷電情況，有機組分以陽離子型為宜。

現有的聚合氯化鋁(PAC)作為一種無機高分子混凝劑，當單獨使用時，藥劑的投量大，污水處理的效果不明顯，礬花小而密、沉降速度慢、殘余鋁對人體健康存在較大威脅等問題。近年來研究發現，鈦鹽極易水解，具有一定吸附架橋與卷掃網捕作用，作為水處理藥劑能有效降低出水的濁度，去除水體中的有機污染物，且在低溫水體環境下混凝效果優于傳統的鋁鹽和鐵鹽絮凝劑。鈦離子添加到鋁鹽中可以取代一部分的鋁離子，且鈦離子可以水解聚合為多核高分子聚合產物，能夠和Al³⁺離子一起產生良好的吸附電中和作用，改善了單獨Al³⁺離子為主體混凝劑的不足，增強絮凝劑的分子量和混凝能力。據報道鈦鹽絮凝劑處理后水中鈦的殘留量極低，且無生物毒性，具有環境友好的優點。但是單一的無機-無機復合混凝劑對膠體顆粒物質吸附架橋能力方面明顯弱于有機高分子混凝劑。有機高分子混凝劑具有產品穩定、絮凝效果好等優點，陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)不僅具有正電荷密度高，而且具有優良吸附架橋能力，能有效與廢水中的帶負電荷膠體顆粒結合。

發明內容