[发明专利]一种聚合硫酸铝钛的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种聚合硫酸铝钛的制备方法及应用。浓度为0.01～0.05mol/L的硫酸铝溶液与浓度为0.001～0.01mol/L的硫酸钛溶液按照0.1～0.6：1的Ti/Al的摩尔比混合恒温水浴搅拌制得的硫酸钛与硫酸铝的混合溶液，硫酸钛与硫酸铝的混合溶液按照n(OH)/n(Al+Ti)的摩尔比混合恒温水浴搅拌制得聚合硫酸铝钛无机复合高分子混凝剂，聚合硫酸铝钛(PTAS)无机复合高分子混凝剂的n(OH)/n(Al+Ti)的摩尔比为0.1～1.0，加入1mol/L的氢氧化钠或碳酸钠恒温水浴搅拌后熟化即得。本发明制备的无机复合高分子混凝剂混凝效果好，工艺简单，成本低，添加量小，应用广泛。

技术领域

本发明涉及一种聚合硫酸铝钛的制备方法及应用，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，水污染以及缺水问题已经成为制约经济发展的重要因素。为了节约水资源，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。

天然水体中存在的无机盐离子或者在水处理中作为混凝剂加入水中的无机盐可以通过数种方式影响微粒的稳定性。一是提供反离子而达到压缩双电子层厚度并降低ζ电位的作用；二是溶解产生的各种离子与微粒表面发生专属化学作用而达到电中和作用；三是由水解金属盐类生成的沉淀物发挥卷扫网捕作用使微粒转入沉淀。无机高分子混凝剂的优点在于它比传统混凝剂效能更优异，比有机高分子混凝剂价格低廉。传统的无机混凝剂和无机高分子混凝剂都是Al、Fe盐类水解时趋向氢氧化物沉淀的中间产物。铝盐和铁盐一直是水和废水处理中广泛应用的无机混凝剂，其产品主要有硫酸铝、硫酸亚铁、硫酸铁、聚合氯化铝和聚合硫酸铁等。这些产品及水解聚合产物带有正电荷，主要是通过吸附电中和及卷扫作用机理对水体中的负电荷的胶体污染物质发生凝聚作用，但其对水体中的胶体污染物质的吸附架桥能力较弱，往往需要较高的投加量才能取得良好的混凝效果。为了进一步提高无机混凝剂的混凝效果和降低产品用量，通过大量研究和应用实践发现：若把铝盐和铁盐在一定条件下通过共聚反应，通过形成具有更高分力量的产品或者协同增效作用可制备出具有更好混凝效果的无机高分子混凝剂产品。

现有的硫酸铝(SA)作为一种无机混凝剂，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。

发明内容

本发明针对现有的硫酸铝(SA)无机混凝剂作为污水处理药剂时，药剂投加量大，污水处理的效果不明显，产生的絮体较脆弱，在水体受到扰动时容易破碎，沉降速度较小、残余铝对人体健康存在较大威胁等问题，提供一种聚合硫酸铝钛(PTAS)无机复合高分子混凝剂及其制备与应用，制备具有良好混凝效果的无机复合高分子混凝剂。

为实现上述发明目的，本发明的一种聚合硫酸铝钛的制备方法，其为以下步骤：

(1)称取一定质量的硫酸铝加去离子水充分搅拌溶解得到无色透明溶液，控制硫酸铝溶液的浓度为0.01～0.05mol/L，称取一定质量的硫酸钛加去离子水充分搅拌溶解得到无色透明溶液，控制硫酸钛溶液的浓度为0.001～0.01mol/L；

(2)按照Ti/Al的摩尔比为0.1～0.6，将步骤(1)所得硫酸铝溶液和硫酸钛溶液混合，恒温水浴搅拌1～2h，恒温温度为30-80℃，得到硫酸铝钛溶液；