[发明专利]一种聚钛氯化铝-阳离子聚丙烯酰胺复合絮凝剂的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种聚钛氯化铝‑阳离子聚丙烯酰胺复合絮凝剂的制备方法及其应用，属于水处理技术领域。其包括配制聚合氯化铝溶液，将TiCl₄加入步骤(1)所得聚合氯化铝溶液中，充分搅拌，逐滴加入氢氧化钠溶液，阳离子聚丙烯酰胺加水充分搅拌溶解得到无色透明黏稠溶液，将充分溶解后的阳离子聚丙烯酰胺溶液置于‑2—45℃温度下中保存，将阳离子聚丙烯酰胺溶液，按照阳离子聚丙烯酰胺/Al的质量比0.1～0.6：1加入聚钛氯化铝溶液中，持续搅拌即得。本发明工艺简单，成本低，得到的絮凝剂具备更强的吸附电中和与吸附架桥网捕能力，混凝效果好，应用范围广，投加量少。

技术领域

本发明涉及一种聚钛氯化铝-阳离子聚丙烯酰胺复合絮凝剂的制备方法及其应用，属于水处理技术领域。

背景技术

工农业的迅速发展，人口剧增，人类赖以生存的水资源日渐贫乏，水资源危机日趋加剧。目前，水污染以及缺水问题越来越成为制约经济发展的重要因素。为了约水资源，提高水的利用率，减轻和消除水污染对人类和环境造成的危害，必须加强水处理工作。在水污染控制、给水净化处理、污(废)水深度处理回用以及污泥脱水处理工艺技术中，混凝技术是应用最普遍的处理技术单元。混凝过程的行为和效果决定着后续水和废水处理流程的运行工况、出水水质和成本费用。

混凝技术因其工艺简单，经济高效，操作方便而被广泛应用于城市污水和工业废水处理中。

混凝过程是指在水处理过程中向水中投加药剂，进行水与药剂的混合，使水中稳定分散的胶体和其他细微的污染物质通过压缩双电层、吸附电中和作用、吸附架桥、网捕或卷扫作用而脱稳并且聚集沉淀与水分离的过程。

传统的无机絮凝剂和无机高分子絮凝剂都是Al、Fe盐类水解时趋向氢氧化物沉淀的中间产物。无机高分子絮凝剂的优点在于它比传统絮凝剂效能更优异，比有机高分子絮凝剂价格低廉。但与有机高分子絮凝剂相比，无机高分子絮凝剂的分子量以及絮凝架桥能力相差很大，单独使用具有投加量大和产生的污泥量多等缺点。近年来，国内在无机-有机复合高分子絮凝剂研究和应用已有较多的研究报道，已报道的无机-有机复合絮凝剂主要是铁系或铝系无机絮凝剂与甲壳素、聚丙烯酰胺(PAM)或改性淀粉等有机高分子絮凝剂的复合产品，且无机-有机复合高分子絮凝剂产品，有机成分的含量往往很低，且复合产品的存在稳定性差等缺点，这限制了其工艺生产、商业化推广和应用。出现上述问题的主要原因在于研制无机-有机复合絮凝剂时采用的有机成分大多带有负电荷，在于无机絮凝剂复合时易于析出或者产生沉淀而出现不稳定现象，二者复合难以制备出均一的产品，因而复合产品的效能不但得不到强化，反而带来了产品不能长期储存和性能不稳定等问题。所以要制备出高效稳定的无机-有机复合高分子絮凝剂，应严格控制有机组分的荷电情况，有机组分以阳离子型为宜。

现有的聚合氯化铝(PAC)作为一种无机高分子混凝剂，当单独使用时，药剂的投量大，污水处理的效果不明显，矾花小而密、沉降速度慢、残余铝对人体健康存在较大威胁等问题。近年来研究发现，钛盐极易水解，具有一定吸附架桥与卷扫网捕作用，作为水处理药剂能有效降低出水的浊度，去除水体中的有机污染物，且在低温水体环境下混凝效果优于传统的铝盐和铁盐絮凝剂。钛离子添加到铝盐中可以取代一部分的铝离子，且钛离子可以水解聚合为多核高分子聚合产物，能够和Al³⁺离子一起产生良好的吸附电中和作用，改善了单独Al³⁺离子为主体混凝剂的不足，增强絮凝剂的分子量和混凝能力。据报道钛盐絮凝剂处理后水中钛的残留量极低，且无生物毒性，具有环境友好的优点。但是单一的无机-无机复合混凝剂对胶体颗粒物质吸附架桥能力方面明显弱于有机高分子混凝剂。有机高分子混凝剂具有产品稳定、絮凝效果好等优点，阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)不仅具有正电荷密度高，而且具有优良吸附架桥能力，能有效与废水中的带负电荷胶体颗粒结合。

发明内容