一種共聚法制備聚合硅酸聚合氯化鈦無機(jī)高分子復(fù)合絮凝劑的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種共聚法制備聚合硅酸聚合氯化鈦無機(jī)高分子復(fù)合絮凝劑的方法， 屬于環(huán)境與化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 混凝-絮凝沉淀法因其操作簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)高效，成為目前水和廢水處理中常用的處 理工藝?；炷齽ㄐ跄齽┯质菦Q定混凝效果的重要因素。目前常用的混凝劑主要有無機(jī) 混凝劑，有機(jī)混凝劑，無機(jī)一有機(jī)高分子復(fù)合/復(fù)配混凝劑等等?？v觀混凝劑的發(fā)展方向， 基本上是由低分子向高分子，由單一型向復(fù)合型發(fā)展。目前，新研制的高效混凝劑多是由低 分子無機(jī)-有機(jī)物進(jìn)行共聚而生成的一種新的高分子高聚物。這種混凝劑既具有電中和及 雙電層壓縮作用，又具有長(zhǎng)鏈大分子強(qiáng)烈的吸附架橋作用。
[0003] 現(xiàn)階段研宄較多的是聚硅酸鹽，包括聚硅硫酸鋁（PASS)、聚硅硫酸鐵及聚硅硫酸 鋁鐵。這類混凝劑既能利用活化硅酸陰離子增加聚合鋁鐵鹽的穩(wěn)定性，同時(shí)可以保持各自 的優(yōu)良性能，強(qiáng)化了吸附架橋作用，易于形成高密度的絮體。應(yīng)用這類混凝劑，加藥量低， 絮體沉降迅速，混凝效果好，在處理低溫、低濁水、脫色、去除水體中的有機(jī)質(zhì)方面有明顯優(yōu) 勢(shì)。
[0004] 近年來研宄發(fā)現(xiàn)，鈦鹽被用作混凝劑可以有效去除水中的濁度及有機(jī)污染物，但 又因其極易水解鈦鹽，具有良好的網(wǎng)布卷掃及吸附架橋作用，在處理低溫低濁水時(shí)，相對(duì)鋁 鹽鐵鹽有較好的混凝效果。除此之外，鈦鹽產(chǎn)生的絮體顆粒大，且沉降速度明顯優(yōu)于傳統(tǒng) 混凝劑。鈦鹽混凝后所得污泥經(jīng)高溫煅燒后可得具有廣泛應(yīng)用價(jià)值的二氧化鈦材料，可以 解決混凝過程中所產(chǎn)生的大量污泥堆置無法處置問題，達(dá)到水質(zhì)凈化和污泥回用的雙重功 效。且近年來的研宄發(fā)現(xiàn)，四氯化鈦相對(duì)硫酸鈦而言，相同的投加量下取得的混凝效果較 好。然而，鈦溶液本身酸性較強(qiáng)，水解過程中釋放出大量H+，導(dǎo)致混凝后出水pH明顯下降， 嚴(yán)重影響出水的進(jìn)一步處理和后續(xù)利用。并且鈦鹽極易水解，濃度較低時(shí)，貯存時(shí)間較短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種共聚法制備聚合硅酸聚合氯化鈦無機(jī)高分 子復(fù)合絮凝劑的方法。
[0006] 名詞解釋：
[0007] 堿化度：化合物中羥基與金屬離子的摩爾比，一般用符號(hào)B來表示。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0009] -共聚法制備聚合硅酸聚合氯化鈦無機(jī)高分子復(fù)合絮凝劑的方法，包括步驟如 下：
[0010] (1)將質(zhì)量濃度為18~37wt%的硅酸鈉溶液逐滴加入到濃度為0· 5~Imol的稀 鹽酸中，控制整個(gè)反應(yīng)過程中溶液的pH < 2,調(diào)節(jié)溶液的最終pH為1. 5,靜置2~3h，得聚 合硅酸溶液；
[0011] (2)量取四氯化鈦溶液；加水稀釋至濃度為10~30wt%，持續(xù)攪拌條件下，按照按 照Si :Ti的摩爾比為：0. 02~0. 1 :1的比例加入步驟（1)所得的聚硅酸溶液中，持續(xù)攪拌 0. 5h ；
[0012] (3)逐滴向步驟⑵所得溶液中加入濃度為10~30wt %的NaOH溶液，調(diào)節(jié)堿化 度（B)至0. 3~2. 0,滴加完畢后，持續(xù)攪拌1~2h至溶液無色透明，即得聚合硅酸聚合硫 酸鈦無機(jī)高分子復(fù)合絮凝劑。
[0013] 本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（1)中聚合硅酸溶液的濃度為0. 08~0. 12mol/L。
[0014] 本發(fā)明優(yōu)選的，四氯化鈦溶液的純度為99. 9%。
[0015] 本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（2)中稀釋后氯化鈦溶液的濃度為10~20wt%，優(yōu)選的，氯化 鈦溶液的濃度為20wt %。
[0016] 本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（3)中堿化度（B)為0. 5~1. 0,堿化度（B)為0. 5。
[0017] 本發(fā)明優(yōu)選的，NaOH溶液的滴加速率優(yōu)選0. 25~0. 35ml/min。
[0018] 本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（3)中的Si :Ti的摩爾比為0. 07 :1。
[0019] 本發(fā)明的原料四氯化鈦、硅酸鈉、氫氧化鈉均為市售產(chǎn)品。
[0020] 本發(fā)明制備的聚合硅酸聚合氯化鈦無機(jī)高分子復(fù)合絮凝劑外觀為無色透明溶液， 質(zhì)量濃度為80~100g/L，密度為I. 19235g/L。
[0021] 本發(fā)明的原料四氯化鈦、硅酸鈉、氫氧化鈉均為市售產(chǎn)品。
[0022] 本發(fā)明制備的聚合硅酸聚合氯化鈦無機(jī)高分子復(fù)合絮凝劑外觀為無色透明溶液， 質(zhì)量濃度為80~100g/L，密度為L(zhǎng) 10~I. 54mg/L。
[0023] 本發(fā)明聚合硅酸聚合四氯化鈦無機(jī)高分子復(fù)合絮凝劑的應(yīng)用，作為一種高效水處 理藥劑，應(yīng)用于給水、廢水處理，石油開采、造紙、采礦、紡織印染、日用化工等領(lǐng)域。
[0024] 用于給水、廢水處理的水處理藥劑，所述聚合硅酸聚合四氯化鈦無機(jī)高分子復(fù)合 絮凝劑投加量一般在12~38mg/L，優(yōu)選投加量24~34mg/L。在用于給水、廢水處理中，聚 合硅酸聚合四氯化鈦無機(jī)高分子復(fù)合絮凝劑適用pH值為4~9,優(yōu)選pH值為5~7。
[0025] 本發(fā)明制得的聚合硅酸聚合四氯化鈦無機(jī)高分子復(fù)合絮凝劑鈦離子濃度較高，相 同投加量下對(duì)濁度及有機(jī)物的去除率均較高，且藥品穩(wěn)定性明顯增強(qiáng)。硫酸根離子的本身 具有增聚作用，但是過量的硫酸根離子也會(huì)造成一定的副作用。在氯離子和硫酸根離子比 為4比1時(shí)，就會(huì)使藥品的穩(wěn)定性變得很差。而鈦離子本身水解較為迅速，硫酸根的引入 (尤其是大量的硫酸根離子，如硫酸鈦中Ti 4+/S0，= 2:1)勢(shì)必會(huì)造成混凝劑的穩(wěn)定性嚴(yán)重 降低。本發(fā)明采用四氯化鈦?zhàn)鳛樵?，避免過多引入硫酸根離子，有效避免了藥品的穩(wěn)定性 降低。
[0026] 本發(fā)明將聚合硅酸引入四氯化鈦形成復(fù)合混凝劑可以提高混凝劑的分子量，增強(qiáng) 其吸附架橋能力，同時(shí)也可在一定程度上提高出水PH，并增強(qiáng)鈦鹽的穩(wěn)定性。為了克服四氯 化鈦本身呈現(xiàn)強(qiáng)酸性導(dǎo)致絮凝出水的PH較低且較易水解這一缺點(diǎn)，本發(fā)明采用滴堿法，使 四氯化鈦鈦預(yù)水解，從而在一定程度上緩解其強(qiáng)烈的水解作用，并在此基礎(chǔ)上加入負(fù)電性 的聚硅酸限制其水解速度，增強(qiáng)其貯存時(shí)間，同時(shí)還可提高其吸附架橋能力，在提高絮凝效 果的基礎(chǔ)上也提高了出水PH值并增長(zhǎng)的藥品的貯存時(shí)間。
[0027] 本發(fā)明的聚合硅酸聚合氯化鈦無機(jī)高分子復(fù)合絮凝劑與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下 優(yōu)良效果：
[0028] 1、本發(fā)明的聚合硅酸聚合氯化鈦鈦無機(jī)高分子復(fù)合絮凝劑，是以四氯化鈦、硅酸 鈉為原料，將四氯化鈦溶液與聚合硅酸共聚制備而成。本發(fā)明采用四氯化鈦?zhàn)鳛樵希谥?備過程中引入氯離子，避免過多的硫酸根離子，避免了產(chǎn)品水解，在較高鈦離子濃度下提高 了產(chǎn)品的穩(wěn)定性，相同投加量下對(duì)濁度及有機(jī)物的去除率均較高，且藥品穩(wěn)定性明顯增強(qiáng)、 對(duì)膠體物質(zhì)的吸附架橋能力強(qiáng)、絮凝效果好、適用范圍廣、出水PH接近中性方便后續(xù)處理 等優(yōu)點(diǎn)。
[0029] 2、本