[发明专利]一种聚合四氯化钛无机高分子絮凝剂及其制备方法

说明书

（一）技术领域

本发明涉及一种聚合四氯化钛无机高分子絮凝剂（PTC）的制备方法，属于环境与化学技术领域。

（二）背景技术

近年来，四氯化钛作为一种新型水处理剂受到人们的广泛关注。四氯化钛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絮凝剂，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絮凝剂具有形成的絮体大、絮体沉降速度快等优点，并且，从四氯化钛絮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，四氯化钛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絮凝剂及使出水着色的铁盐絮凝剂，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，四氯化钛溶液本身为强酸性，四氯化钛用作絮凝剂，在水解过程中也会由于水解作用而释放出大量的H⁺，这些因素导致了混凝出水的pH较低，这一缺点严重影响了其出水的后续利用和进一步处理。

CN1931738A(CN200610124740.1)提供一种用于水处理的复合絮凝剂及其制备方法。以钛盐、工业水玻璃为主要原料，硫酸、氢氧化钠为反应助剂。制备方法是：将工业水玻璃加入NaOH溶液，调节pH值至7.0～9.0，搅拌0.5～1h，然后调节pH值至11.0～12.0，得碱性聚硅酸。再将钛盐溶于水配成浓度为0.5～2wt％的溶液，然后加入15～25wt％的硫酸调节pH值至1.0～2.0，得钛盐溶液。然后将所制得钛盐溶液与碱性聚硅酸按Ti与Si的摩尔比为1∶0.3～1∶3在常温条件下进行混合，反应0.5～2h。本发明具有对环境友好、对人体安全无毒、絮凝效能高的特点。在钛盐中引入硅酸根，可以增大钛盐聚合度，增强其吸附架桥能力，但是聚硅酸性质不稳定，在储存过程中会自行发生缩聚反应，随着缩聚反应进程的推进，其聚合物分子量不断增大，最终转化为不溶于水的高分子凝胶而使其失去絮凝效能，这些缺点大大制约了聚硅酸的适用范围。

（三）发明内容

本发明针对现有絮凝剂的不足，提供一种聚合四氯化钛无机高分子絮凝剂的制备方法，制备出具有良好贮存稳定性又具有良好絮凝效果的絮凝剂。

本发明的技术方案如下：

一种聚合四氯化钛无机高分子絮凝剂的制备方法，包括步骤如下：

（1）在搅拌条件下，取浓度为99-99.9wt%的四氯化钛溶液逐滴滴加到冰水中，稀释得到18-20wt%的四氯化钛溶液，滴加完毕后继续搅拌2.5-3h；

（2）量取一定量步骤（1）所得的18-20wt%四氯化钛溶液，在持续搅拌条件下逐滴滴加浓度为180～200g/L的氢氧化钠溶液至预定碱化度（B）；

（3）上述步骤（2）氢氧化钠溶液滴加过程按照碱化度的不同，滴加时间1~60分钟，然后继续搅拌1.5h~5h，至溶液呈无色透明的液体，即制得聚合四氯化钛无机高分子絮凝剂溶液。

本发明的原料99-99.9wt%的四氯化钛溶液为市售产品。

根据本发明优选的，步骤（1）中，是以1mL/min滴加速度将99wt%的四氯化钛滴加到冰水中,稀释得到20wt%的四氯化钛溶液。

根据本发明优选的，步骤（1）中，搅拌速率为600-800rpm；

根据本发明优选的，步骤（1）中，冰水温度为0-4℃；

根据本发明优选的，步骤（2）中所述的预定碱化度为1.5~2。

根据本发明优选的，步骤（3）氢氧化钠溶液滴加时间控制在50分钟内，即根据所预定的碱化度，在1~50分钟加完氢氧化钠溶液。

根据本发明优选的，步骤（3）氢氧化钠溶液滴加完毕后，继续搅拌时间为3.0h。

本发明制备的聚合四氯化钛无机高分子絮凝剂（PTC）外观为无色透明溶液，质量浓度为35.40g/L~61.95g/L，密度为1.19~1.25g/mL。优选的，本发明制备的聚合四氯化钛无机高分子絮凝剂（PTC）质量浓度为41.54~50.25g/L，密度为1.21~1.23g/mL；碱化度为1.5~2。