[發明專利]一種聚合硫酸鋁鈦的制備方法及應用

有效

• 申請號: 201710683684.3
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN107324468B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 張鵬;王雨露;張艷君;廖為雄;趙冬琴
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: C02F1/52
• 分類號: C02F1/52
• 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

本發明公開了一種聚合硫酸鋁鈦的制備方法及應用。濃度為0.01～0.05mol/L的硫酸鋁溶液與濃度為0.001～0.01mol/L的硫酸鈦溶液按照0.1～0.6：1的Ti/Al的摩爾比混合恒溫水浴攪拌制得的硫酸鈦與硫酸鋁的混合溶液，硫酸鈦與硫酸鋁的混合溶液按照n(OH)/n(Al+Ti)的摩爾比混合恒溫水浴攪拌制得聚合硫酸鋁鈦無機復合高分子混凝劑，聚合硫酸鋁鈦(PTAS)無機復合高分子混凝劑的n(OH)/n(Al+Ti)的摩爾比為0.1～1.0，加入1mol/L的氫氧化鈉或碳酸鈉恒溫水浴攪拌后熟化即得。本發明制備的無機復合高分子混凝劑混凝效果好，工藝簡單，成本低，添加量小，應用廣泛。

技術領域

本發明涉及一種聚合硫酸鋁鈦的制備方法及應用，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，水污染以及缺水問題已經成為制約經濟發展的重要因素。為了節約水資源，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。

天然水體中存在的無機鹽離子或者在水處理中作為混凝劑加入水中的無機鹽可以通過數種方式影響微粒的穩定性。一是提供反離子而達到壓縮雙電子層厚度并降低ζ電位的作用；二是溶解產生的各種離子與微粒表面發生專屬化學作用而達到電中和作用；三是由水解金屬鹽類生成的沉淀物發揮卷掃網捕作用使微粒轉入沉淀。無機高分子混凝劑的優點在于它比傳統混凝劑效能更優異，比有機高分子混凝劑價格低廉。傳統的無機混凝劑和無機高分子混凝劑都是Al、Fe鹽類水解時趨向氫氧化物沉淀的中間產物。鋁鹽和鐵鹽一直是水和廢水處理中廣泛應用的無機混凝劑，其產品主要有硫酸鋁、硫酸亞鐵、硫酸鐵、聚合氯化鋁和聚合硫酸鐵等。這些產品及水解聚合產物帶有正電荷，主要是通過吸附電中和及卷掃作用機理對水體中的負電荷的膠體污染物質發生凝聚作用，但其對水體中的膠體污染物質的吸附架橋能力較弱，往往需要較高的投加量才能取得良好的混凝效果。為了進一步提高無機混凝劑的混凝效果和降低產品用量，通過大量研究和應用實踐發現：若把鋁鹽和鐵鹽在一定條件下通過共聚反應，通過形成具有更高分力量的產品或者協同增效作用可制備出具有更好混凝效果的無機高分子混凝劑產品。

現有的硫酸鋁(SA)作為一種無機混凝劑，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。

發明內容

本發明針對現有的硫酸鋁(SA)無機混凝劑作為污水處理藥劑時，藥劑投加量大，污水處理的效果不明顯，產生的絮體較脆弱，在水體受到擾動時容易破碎，沉降速度較小、殘余鋁對人體健康存在較大威脅等問題，提供一種聚合硫酸鋁鈦(PTAS)無機復合高分子混凝劑及其制備與應用，制備具有良好混凝效果的無機復合高分子混凝劑。

為實現上述發明目的，本發明的一種聚合硫酸鋁鈦的制備方法，其為以下步驟：

(1)稱取一定質量的硫酸鋁加去離子水充分攪拌溶解得到無色透明溶液，控制硫酸鋁溶液的濃度為0.01～0.05mol/L，稱取一定質量的硫酸鈦加去離子水充分攪拌溶解得到無色透明溶液，控制硫酸鈦溶液的濃度為0.001～0.01mol/L；

(2)按照Ti/Al的摩爾比為0.1～0.6，將步驟(1)所得硫酸鋁溶液和硫酸鈦溶液混合，恒溫水浴攪拌1～2h，恒溫溫度為30-80℃，得到硫酸鋁鈦溶液；