[发明专利]一种硫酸钛-壳聚糖复配助滤剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种硫酸钛‑壳聚糖复配助滤剂制备方法，配置一定质量分数的硫酸钛碱溶液，在一定pH条件下，缓慢滴加到质量百分比浓度为1~5%的壳聚糖酸溶液，恒温强力搅拌反应一定时间，将混合体系室温静置熟化一定时间，冷冻干燥得到硫酸钛‑壳聚糖复配助滤剂，也公开了该方法制备的助滤剂及其应用。本发明的硫酸钛‑壳聚糖复配助滤剂与壳聚糖助滤剂相比，将Ti⁴⁺引入到壳聚糖分子结构上，丰富了壳聚糖上的阳离子基团，增强了壳聚糖电中和水中电负性悬浮粒子的能力。该复合助滤剂产品具有稳定性好、对胶体物质的电中和及吸附架桥作用、强过过滤效果好、适用范围广、出水质好等优点。

技术领域

本发明属于水处理强化过滤技术领域，具体涉及一种硫酸钛-壳聚糖复配助滤剂及其制备方法。

背景技术

常规水水处理过滤工艺分为悬浮颗粒向滤料表面迁移和迁移到滤料表面的悬浮颗粒被滤料黏附两个过程，其中黏附机理分为两种：一种是悬浮颗粒物到达滤料表面以后，颗粒与滤料间的范德华力大于双电层的排斥力时，悬浮物靠范德华力黏附于滤料表面；另一种是悬浮颗粒物借助高分子聚合物的架桥作用黏附于滤料上。可见，滤前水质化学特性、固体悬浮物、滤料表面的表面性质（表面电荷、表面力等）是影响滤池过滤性能的关键影响因素。

二次微絮凝技术强化过滤技术通过向滤前水中投加助滤剂改变水中悬浮颗粒物的化学性质，使其更易于与滤料接触黏附，从而提高滤池的处理能力，提高出水水质。

壳聚糖（Chitosan，CTS）为直链高分子多糖化合物，含有丰富的羟基和氨基以及一些 N-乙酰氨基等极性基团，在医药、食品、农业、环保等众多领域得到广泛饮用。同时，因其来源广泛、天然无毒、环境友好的特性被美国食品药物管理局批准作为食品添加剂，被美国环保局批准作为饮用水的净化剂。但壳聚糖在二次微絮凝过滤中对有机物去除效果有限，且在酸性条件下，CTS因氨基可被质子化显正电性，为高分子阳离子聚合物，在强化过滤方面有一定的优势，但在碱性和中性条件下，质子化氨基受到抑制，强化过滤效果不佳。

近年来，科学家对钛盐水处理药剂的研究发现，与传统药剂相比，钛盐对水的浊度、有机物有更好的去除效果，且钛盐絮凝剂处理出水水质好，适应pH范围广泛，絮体沉降性能好，对低温低浊水有良好的去除效果。同时，产生的污泥通过处理回收可制备TiO2光催化剂，可实现钛的循环利用。钛无毒，与人体骨骼、血液有很好的生物相容性，可有效减小铝盐药剂应用毒性以及解决铁盐药剂造成的“返黄”问题。

发明内容

本发明的目的在于针对已有二次微絮凝剂强化过滤中存在问题，提供一种具有高效、安全、绿色、环保的硫酸钛-壳聚糖复配助滤剂及其制备方法，可作为助滤剂用于饮用水强化过滤二次微絮凝技术。

为实现上述目的本发明采用如下技术方案：

该硫酸钛-壳聚糖复配助滤剂的制备方法，其特征包括如下步骤：配置一定质量分数的硫酸钛碱溶液，在一定pH条件下，缓慢滴加到质量百分比浓度为 1~5% 的壳聚糖酸溶液，恒温强力搅拌一定时间，将混合体系室温静置熟化一定时间，冷冻干燥得到硫酸钛-壳聚糖复配助滤剂。

按上述方案，所述的硫酸钛碱溶液的制备方法是 ：称取一定质量的硫酸钛加入碱溶液中，然后加入NaH₂PO₄，搅拌直至溶液呈无色透明，其中硫酸钛的质量与水的质量比为1~10：100。

按上述方案，所述的碱溶液为质量分数1~5%的NaHCO₃溶液，NaH₂PO₄为质量分数5%的溶液。

按上述方案，所述的壳聚糖酸溶液的制备方法是：将脱乙酰度为不小于85%、黏均分子量为 10³~10⁹ 的壳聚糖加入酸溶液中，超声震荡10min，使其充分溶解为透明乳黄色溶液，其中壳聚糖与水的重量比为1~5：100。