[发明专利]钛凝胶－聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂及其应用

说明书

本发明公开了一种无机钛凝胶与有机高分子的复合混凝剂及其应用，该混凝剂以四氯化钛、乙酰丙酮、聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMDAAC）为原料，利用溶胶－凝胶法，将PDMDAAC添加入制备过程中，经过混合搅拌至均匀溶胶，在溶胶老化过程中，四氯化钛水解聚合，PDMDAAC均匀嵌合到聚合钛氧骨架结构中，经老化干燥后，获得所述复合混凝剂；该复合混凝剂既可发挥优良的电中和能力，又具有高效的吸附架桥、网捕卷扫作用；可应用于饮用水、工业废水、生活污水等水体处理领域，特别是含有机物干扰和微生物大量存在的污染水体；对浊度去除效率高、投加量低、沉淀率高、稳定性好，且有效提升钛凝胶混凝剂适应有机物干扰的能力，利于实现工业应用。

技术领域

本发明涉及一种钛凝胶无机混凝剂与高分子有机絮凝剂复合的制备方法，属于水处理技术领域。

背景技术

水处理技术中，混凝沉淀是应用最普遍、最广泛、成本较低的关键技术环节，它决定着后续流程的运行工况、最终出水水质和运行成本，因而成为环境工程领域中重要的研究内容之一。

混凝处理效果的好坏很大程度上取决于混凝剂的品质。钛盐是近几年逐渐受到广泛关注的新型水处理剂，用于混凝时能有效避免常规无机铝盐和铁盐使用过程中存在的铝生物毒性、铁腐蚀性问题，并且钛在自然界中广泛存在，无毒性，对人体健康和生态环境不存在潜在的危害。相关研究报道，硫酸钛和氯化钛在处理污染物时，对有机物的去除效率要高于传统的铝盐和铁盐，且混凝后所得污泥经过煅烧，可用作高效光催化材料（CN104258887 A），为污泥的后续处置提供新的思路。

凝胶化改性钛盐被证明是一种优于预聚合的改型手段（CN 104944547 A），体现在以下几方面(Wang XM, Li MH, Song XJ, et al. Preparation and evaluation oftitanium-based xerogel as a promising coagulant for water/wastewatertreatment [J]. Environmental Science Technology, 2016, 50(17):9619-9626.)：药剂形态为固体，方便长时间的存储与运输；絮体颗粒大、沉降速度快；克服混凝出水溶液pH过低的问题；适用投加量与溶液pH范围宽；对多种类型污染物均具有很好的混凝去除性能。

申请人前期申请了一种应用于废水处理的TiO₂混凝剂（CN 104944547 B），但是，在后续研究过程中发现，受限于钛水解物表面电性的影响(等电点pH_iep在4.5～5.5之间)，其电中和作用只有在偏酸性条件下有效。钛凝胶混凝（TXC）在溶液pH 8-10时的电中和能力较传统的高分子无机聚合物聚合氯化铝弱，容易受混凝体系中有机物的干扰，水解中间物在有机物存在时，更趋向于与有机物发生螯合作用，从而生成不能沉淀的胶体物质，无法有效生成絮体沉淀，降低了混凝去除铜绿微囊藻的效率（Wang XM, Wang X, Wei ZB, et al.Potent removal of cyanobacteria with controlled release of toxic secondarymetabolites by a titanium xerogel coagulant [J]. Water Research, 128:341-349）。对于此种条件，需要更大的投加量才能满足去除率要求。因此，亟需通过其他改型手段，进一步优化钛凝胶混凝剂性能，使其更能适应现代水处理技术需求。