[发明专利]四氯化钛与聚二甲基二烯丙基氯化铵无机有机复合絮凝剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及四氯化钛与聚二甲基二烯丙基氯化铵无机有机复合絮凝剂（TiCl₄-PDMDAAC）及其制备工艺，属于环境与化学技术领域。

背景技术

混凝沉淀是应用最普遍、最广泛、并且成本较低的关键技术环节，混凝处理效果的好坏在很大程度上取决于混凝剂的品质，因此，新型、高效水处理药剂成为水处理环保技术领域中重点发展的支柱产业，也是水工业与水污染治理工程技术与设备创新发展的基础产业。无机有机复合水处理剂的研制和开发将会给给水工业、水污染治理与节水净化带来深刻地变化，为我国开创一个高效、低耗、低投入的水处理局面。

近年来，四氯化钛絮凝剂作为一种新型水处理剂受到人们的广泛关注。四氯化钛絮凝剂较传统铝盐絮凝剂具有较好的脱氟及脱色效果，且四氯化钛的脱色效果优于硫酸铝；研究还发现四氯化钛在水温接近冰点时，混凝效果明显优于传统铝盐和铁盐混凝剂，这在实际应用中具有重要的现实意义，特别适合于我国西北及东北地区冬季水的处理。另外，四氯化钛较铝盐和铁盐混凝剂具有形成的絮体大、絮体沉降速度快等优点，并且，从四氯化钛混凝剂混凝处理产生的化学污泥中通过高温煅烧可以制得TiO₂材料和纳米TiO₂材料。因此，钛盐作为一种新型水处理剂，不仅可以替代传统的具有生物毒性的铝盐混凝剂及使出水着色的铁盐混凝剂，而且可从产生的污泥中制备TiO₂材料，以解决混凝过程中所产生的大量污泥的处理处置问题，达到水质净化和污泥回用的双重功效。但是，由于四氯化钛本身的强酸性及Ti⁴⁺的水解作用释放出大量的H⁺导致混凝出水的pH较低，这一缺点必将对其出水的后续利用或进一步处理产生一定的影响。

聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)是国内外在给水处理、废水处理和污泥脱水处理中广泛应用的有机高分子絮凝剂。PDMDAAC絮凝剂的优点在于它较无机高分子絮凝剂具有分子量高、产品稳定性好、对胶体物质的吸附架桥能力强、絮凝效果好、适用范围广、产生的污泥量少等，但单独用作水处理剂时，存在药剂价格高导致的水处理成本高和最佳投药量范围窄的不足。

通过无机絮凝剂和有机高分子水处理剂的复合使用来强化水处理效果，拓宽了药剂的使用范围，降低使用成本。中国专利CN101343099A提供了一种硫酸铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂及其制备与应用，该混凝剂是将硫酸铝AS干粉或溶液加水调配制得AS溶液，AS溶液中加入聚二甲基二烯丙基氯化铵胶体或干粉，搅拌下直至胶体或干粉完全溶解，制得硫酸铝-聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂，中国专利CN101628746A公开了一种聚合氯化铝铁-聚二甲基二烯丙基氯化铵混凝剂及其制备方法和应用，该方法先使聚合氯化铝与聚合氯化铁之间共聚反应，制得聚合氯化铝铁溶液，室温搅拌条件下，加入聚二甲基二烯丙基氯化铵混凝剂，得到聚合氯化铝铁-聚二甲基二烯丙基氯化铵混凝剂。上述两篇文献均解决了聚二甲基二烯丙基氯化铵单独用作水处理剂，水处理成本高和最佳投药量范围窄的缺陷。经检索，有关四氯化钛与聚二甲基二烯丙基氯化铵无机有机复合絮凝剂，未见相关文献报道。

发明内容

针对现有技术TiCl₄与聚二甲基二烯丙基氯化铵各自存在的不足，本发明提供一种四氯化钛与聚二甲基二烯丙基氯化铵的无机有机复合絮凝剂（TiCl₄-PDMDAAC），复合絮凝剂絮凝效果好，产品稳定性好、对胶体物质的吸附架桥能力强，本发明还提供四氯化钛与聚二甲基二烯丙基氯化铵无机有机复合絮凝剂的制备方法。

本发明的技术方案如下：

四氯化钛与聚二甲基二烯丙基氯化铵无机有机复合絮凝剂，其中，Ti含量为6.80~6.98wt%，聚二甲基二烯丙基氯化铵含量为1.74~4.25wt%，是四氯化钛与聚二甲基二烯丙基氯化铵常温下反应制得。

根据本发明，优选的，四氯化钛与聚二甲基二烯丙基氯化铵无机有机复合絮凝剂，其中，Ti含量为6.80~6.95wt%，聚二甲基二烯丙基氯化铵含量为2.17~4.25wt%。

根据本发明，进一步优选的，四氯化钛与聚二甲基二烯丙基氯化铵无机有机复合絮凝剂，其中，Ti含量为6.90wt%，聚二甲基二烯丙基氯化铵含量为2.87wt%。

本发明的四氯化钛与聚二甲基二烯丙基氯化铵无机有机复合絮凝剂，简称TiCl4-PDMDAAC无机有机复合絮凝剂，密度为1.1557~1.1723g/mL，外观为无色或浅黄色液体。