[發(fā)明專利]一種共價鍵型硅鈦絮凝劑及制備方法和應用

有效

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• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113120998B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設計）人: 杜志平;鞏祖鵬;趙華章;李劍鋒
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: C02F1/52
• 分類號: C02F1/52;C02F1/54;C02F101/10;C02F101/16;C02F101/30;C02F101/34
• 代理公司: 太原申立德知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 程園園

本發(fā)明涉及一種共價鍵型硅鈦絮凝劑及制備方法和應用。本發(fā)明雜化絮凝劑通過硅烷偶聯(lián)劑Y?R?Si?(R’)_n(OR”)_(3?n)、鈦鹽溶液、溶劑混合，在室溫下高速攪拌將堿溶液緩慢滴加到混合溶液中進行共聚，再經(jīng)過室溫熟化得到無色透明產(chǎn)品，其中R、R’、R”分別為碳數(shù)為1?20的烷基，Y為功能基團。本發(fā)明的優(yōu)點：操作方法簡單，產(chǎn)品生成重現(xiàn)性好，混凝沉降速率快，投加量少，對含腐殖酸氮磷模擬廢水、城市污水中的天然有機污染物、NO₃?N、TP的絮凝性能優(yōu)異，降低出水氮磷含量，具有很好的推廣應用價值。

技術領域

本發(fā)明屬于城市污水處理用絮凝劑的技術領域，具體涉及一種共價鍵型硅鈦絮凝劑及制備方法和應用。

背景技術

隨著人們生活水平的提高，水質(zhì)健康得到人們越來越廣泛的關注。城市污水中的一些污染物，如氮、磷、天然有機污染物等在污水處理過程中不能被完全去除。含氮污染物主要以NH₄⁺、NO₃^-的形式存在，含磷污染物主要以PO₄^3-的形式存在，這些污染物排入水體之后，將會引起水體的富營養(yǎng)化，造成水域污染。

絮凝沉降法因工藝簡單、操作方便、經(jīng)濟高效，被廣泛應用于城市污水的預處理和深度處理過程中。絮凝劑是絮凝沉降法的核心，絮凝劑的種類、性能、選擇直接影響到絮凝效果和運行成本。目前，水處理工藝中常用的金屬混凝劑主要分為鋁系混凝劑和鐵系混凝劑兩大類，在城市污水混凝處理中存在使用量大、對氮磷和DOC去除率不高、協(xié)同作用不明顯、易受溫度水質(zhì)波動影響等缺點，效果不能令人滿意。與常規(guī)的鋁鐵混凝劑相比，鈦不僅儲量豐富、對人體無害、在水中殘留量少，因其較優(yōu)良的除濁及脫色效果，被作為一種新型的水處理絮凝劑。經(jīng)過改性的共價鍵型有機硅鈦復合絮凝劑是在硅鈦復合絮凝劑的基礎上發(fā)展起來的新型絮凝劑，采用硅烷偶聯(lián)劑代替硅酸鈉與無機鈦鹽共聚制得。該絮凝劑通過硅烷偶聯(lián)劑將高分子絮凝劑的無機和有機組分以共價鍵結(jié)合在一起，更好地綜合了無機和有機絮凝劑各自的優(yōu)點，比常規(guī)的無機硅鈦絮凝劑具有更高的電中和能力、更高的穩(wěn)定性和更強的吸附架橋能力，且對水中的氮磷以及有機污染物有更強的去除能力。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題本發(fā)明提供了一種共價鍵型硅鈦絮凝劑及制備方法和應用。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術方案：

一種共價鍵型硅鈦絮凝劑，通過以下步驟制得：

步驟1，將硅烷偶聯(lián)劑Y-R-Si-(R’)_n(OR”)_(3-n)、鈦鹽與溶劑混合，其中R、R’、R”分別為碳數(shù)為1-20的烷基，Y為功能基團；

步驟2，在室溫下快速攪拌并緩慢滴加堿溶液，形成混合溶液；

步驟3，將混合溶液靜置熟化后，即得共價鍵型雜化硅鈦絮凝劑。

進一步，所述硅烷偶聯(lián)劑Y-R-Si-(R’)_n(OR”)_(3-n)為三甲基[3-(三乙氧基硅基)丙基]氯化銨、γ-氨丙基三乙氧基硅烷或苯基三乙氧基硅烷中的一種；所述鈦鹽為四氯化鈦、硫酸鈦或異丙醇鈦中的一種；所述溶劑為去離子水；所述堿溶液為NaOH溶液、Na₂CO₃溶液、NaHCO₃溶液中的一種。

進一步，所述混合溶液中Si/Ti摩爾比為0.01～1.0；所述堿溶液的堿化度即氫氧根與鈦離子摩爾比為0～2.0。

進一步，所述步驟3中熟化的時間為12h～48h。

進一步，得共價鍵型雜化硅鈦絮凝劑的總鈦濃度為0.2mol/L，pH為2.0～5.0。

一種共價鍵型硅鈦絮凝劑的制備方法，包括以下步驟：