專利名稱：四氯化鈦與聚二甲基二烯丙基氯化銨無機有機復合絮凝劑及其制備方法
技術領域：
本發明涉及四氯化鈦與聚二甲基二烯丙基氯化銨無機有機復合絮凝劑(TiCl4-PDMDAAC)及其制備工藝，屬于環境與化學技術領域。
背景技術：
混凝沉淀是應用最普遍、最廣泛、并且成本較低的關鍵技術環節，混凝處理效果的好壞在很大程度上取決于混凝劑的品質，因此，新型、高效 水處理藥劑成為水處理環保技術領域中重點發展的支柱產業，也是水工業與水污染治理工程技術與設備創新發展的基礎產業。無機有機復合水處理劑的研制和開發將會給給水工業、水污染治理與節水凈化帶來深刻地變化，為我國開創一個高效、低耗、低投入的水處理局面。近年來，四氯化鈦絮凝劑作為一種新型水處理劑受到人們的廣泛關注。四氯化鈦絮凝劑較傳統鋁鹽絮凝劑具有較好的脫氟及脫色效果，且四氯化鈦的脫色效果優于硫酸鋁；研究還發現四氯化鈦在水溫接近冰點時，混凝效果明顯優于傳統鋁鹽和鐵鹽混凝劑，這在實際應用中具有重要的現實意義，特別適合于我國西北及東北地區冬季水的處理。另外，四氯化鈦較鋁鹽和鐵鹽混凝劑具有形成的絮體大、絮體沉降速度快等優點，并且，從四氯化鈦混凝劑混凝處理產生的化學污泥中通過高溫煅燒可以制得TiO2材料和納米TiO2材料。因此，鈦鹽作為一種新型水處理劑，不僅可以替代傳統的具有生物毒性的鋁鹽混凝劑及使出水著色的鐵鹽混凝劑，而且可從產生的污泥中制備TiO2材料，以解決混凝過程中所產生的大量污泥的處理處置問題，達到水質凈化和污泥回用的雙重功效。但是，由于四氯化鈦本身的強酸性及Ti4+的水解作用釋放出大量的H+導致混凝出水的pH較低，這一缺點必將對其出水的后續利用或進一步處理產生一定的影響。聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)是國內外在給水處理、廢水處理和污泥脫水處理中廣泛應用的有機高分子絮凝劑。PDMDAAC絮凝劑的優點在于它較無機高分子絮凝劑具有分子量高、產品穩定性好、對膠體物質的吸附架橋能力強、絮凝效果好、適用范圍廣、產生的污泥量少等，但單獨用作水處理劑時，存在藥劑價格高導致的水處理成本高和最佳投藥量范圍窄的不足。通過無機絮凝劑和有機高分子水處理劑的復合使用來強化水處理效果，拓寬了藥劑的使用范圍，降低使用成本。中國專利CN101343099A提供了一種硫酸鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復合混凝劑及其制備與應用，該混凝劑是將硫酸鋁AS干粉或溶液加水調配制得AS溶液，AS溶液中加入聚二甲基二烯丙基氯化銨膠體或干粉，攪拌下直至膠體或干粉完全溶解，制得硫酸鋁-聚二甲基二烯丙基氯化銨復合混凝劑，中國專利CN101628746A公開了一種聚合氯化鋁鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨混凝劑及其制備方法和應用，該方法先使聚合氯化鋁與聚合氯化鐵之間共聚反應，制得聚合氯化鋁鐵溶液，室溫攪拌條件下，加入聚二甲基二烯丙基氯化銨混凝劑，得到聚合氯化鋁鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨混凝劑。上述兩篇文獻均解決了聚二甲基二烯丙基氯化銨單獨用作水處理劑，水處理成本高和最佳投藥量范圍窄的缺陷。經檢索，有關四氯化鈦與聚二甲基二烯丙基氯化銨無機有機復合絮凝齊U，未見相關文獻報道。
發明內容
針對現有技術TiCl4與聚二甲基二烯丙基氯化銨各自存在的不足，本發明提供一種四氯化鈦與聚二甲基二烯丙基氯化銨的無機有機復合絮凝劑(TiCl4-PDMDAAC),復合絮凝劑絮凝效果好，產品穩定性好、對膠體物質的吸附架橋能力強，本發明還提供四氯化鈦與聚二甲基二烯丙基氯化銨無機有機復合絮凝劑的制備方法。本發明的技術方案如下四氯化鈦與聚二甲基二烯丙基氯化銨無機有機復合絮凝劑，其中，Ti含量為6. 80^6. 98wt%，聚二甲基二烯丙基氯化銨含量為I. 74 4. 25wt%，是四氯化鈦與聚二甲基二烯丙基氯化銨常溫下反應制得。 根據本發明，優選的，四氯化鈦與聚二甲基二烯丙基氯化銨無機有機復合絮凝劑，其中，Ti含量為6. 80^6. 95wt%，聚二甲基二烯丙基氯化銨含量為2. 17 4. 25wt%。根據本發明，進一步優選的，四氯化鈦與聚二甲基二烯丙基氯化銨無機有機復合絮凝劑，其中，Ti含量為6. 90wt%，聚二甲基二烯丙基氯化銨含量為2. 87wt%。本發明的四氯化鈦與聚二甲基二烯丙基氯化銨無機有機復合絮凝劑，簡稱TiC14-PDMDAAC無機有機復合絮凝劑，密度為I. 1557 I. 1723g/mL，外觀為無色或淺黃色液體。根據本發明，一種四氯化鈦與聚二甲基二烯丙基氯化銨無機有機復合絮凝劑的制備方法，步驟如下取四氯化鈦溶液和固含量為4(T50wt%的聚二甲基二烯丙基氯化銨，按質量比Ti PDMDAAC = no I的配比混合，在常溫條件下攪拌反應4tT6h，得到四氯化鈦與聚二甲基二烯丙基氯化銨無機有機復合絮凝劑。根據本發明的方法，優選的，四氯化鈦溶液和固含量為40wt%的聚二甲基二烯丙基氯化銨，按質量比Ti:PDMDAAC=6:l的配比混合，在常溫條件下攪拌反應5h，即得。所制備的TiCl4-PDMDAAC無機有機復合絮凝劑，Ti的重量百分比6. 90%, PDMDAAC的重量百分比
2.87%，外觀為淺黃色液體。本發明的原料聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)、四氯化鈦均為市售產品。本發明的四氯化鈦與聚二甲基二烯丙基氯化銨無機有機復合絮凝劑適用于給水、廢水處理，石油開采、造紙、采礦、紡織印染、日用化工等領域，是一種新型高效的水處理藥齊U。四氯化鈦與聚二甲基二烯丙基氯化銨無機有機復合絮凝劑的應用，用于給水、廢水處理的水處理藥劑，所述復合絮凝劑投加量一般在l(T30mg/L，投加量2(T25mg/L效果較佳，投加量25mg/L效果最佳，在污水處理中，TiC14-PDMDAAC復合絮凝劑適用pH值為5 10，優選，pH值為5 7。本發明的TiCl4-PDMDAAC無機有機復合絮凝劑與現有技術相比具有如下優良效果本發明一 TiCl4-PDMDAAC無機有機復合絮凝劑，屬于水處理領域中新型高分子絮凝劑。此絮凝劑是在四氯化鈦絮凝劑的基礎上發展起來的新型復合無機有機高分子絮凝齊U，是以TiCl4、PDMDAAC為原料，采用將PDMDAAC引入到TiCl4溶液中的方法制備而成。該絮凝劑綜合了 PDMDAAC分子量高、少等優點，以及四氯化鈦最佳投藥范圍寬、水處理成本低等優點。本發明以TiCl4、PDMDAAC為主要生產原料，制備得到了 TiCl4-PDMDAAC無機有機復合絮凝劑，具有生產工藝簡捷、經濟、適用等特點。此絮凝劑可廣泛適用于給水、廢水處理，石油開采、造紙、采礦、紡織印染、日用化工等領域，并有良好的水處理效果。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步說明，但不限于此。實施例中使用的原料PDMDAAC山東魯岳化工有限公司有售，固含量40%重量比，pH4. 0-7. O。四氯化鈦為分析純。實施例I :稱取I. 2813g PDMDAAC (固含量為40. 0%)于燒杯中，加入四氯化鈦溶液25. Oml,攪拌5. 5h，得到質量比Ti :PDMDAAC=4:1的TiCl4-PDMDAAC無機有機復合絮凝劑，此制備的產品以No. I表示。 該TiCl4-PDMDAAC無機有機復合絮凝劑外觀為淺黃色液體，含Ti的重量百分比6. 80%，含PDMDAAC的重量百分比4. 25%。實施例2 稱取0. 8541g PDMDAAC (固含量為40. 0%)于燒杯中，加入四氯化鈦溶液25. Oml,攪拌5h，得到質量比Ti:PDMDAAC=6:1的TiCl4-PDMDAAC無機有機復合絮凝劑，此制備的產品以No. 2表示。該TiCl4-PDMDAAC無機有機復合絮凝劑外觀為淺黃色液體，含Ti的重量百分比6. 90%，含PDMDAAC的重量百分比2. 87%。實施例3 稱取0. 6406g PDMDAAC (固含量為40. 0%)于燒杯中，加入四氯化鈦溶液25. Oml,攪拌5h，得到質量比Ti:PDMDAAC=8:1的TiCl4-PDMDAAC無機有機復合絮凝劑，此制備的產品以No. 3表示。該TiCl4-PDMDAAC無機有機復合絮凝劑外觀為無色液體，含Ti的重量百分比6. 95%，含PDMDAAC的重量百分比2. 17%。實施例4 稱取0. 5125g PDMDAAC (固含量為40. 0%)于燒杯中，加入四氯化鈦溶液25. Oml,攪拌4.5h，得到質量比Ti Pdmdaac=IO I的Tici4-PDMDAAc無機有機復合絮凝劑，此制備的
產品以No. 4表不。該TiCl4-PDMDAAC無機有機復合絮凝劑外觀為無色液體，含Ti的重量百分比6. 98%，含PDMDAAC的重量百分比I. 74%。應用效果實驗將上述實施例1、2、3和4中的TiCl4-PDMDAAC無機有機復合絮凝劑用于黃腐酸模擬水樣的處理。黃腐酸模擬水樣稱取I. Og黃腐酸，以少量去離子水調和，磁力攪拌0. 5h后定容到I. 0L,配制成Ig L—1的模擬水樣貯備液，混凝實驗時，以自來水調和，配成濃度為IOmg L—1黃腐酸模擬水樣。原水在波長為278nm下的吸光度為0. 095±0. OOlcnT1，溶解性有機碳(DOC)為3. 958±0. 287mg/L0混凝效果以剩余濁度及UV278和DOC的去除率(％)表示，同時與TiCl4做對比，應用實例之一將實施例1、2、3、4制備的TiCl4-PDMDAAC無機有機復合絮凝劑(分別記為No. I、No. 2、No. 3、No. 4)應用于黃腐酸模擬水樣的處理，處理結果列于如下表I。表I、TiCl4-PDMDAAC無機有機復合絮凝劑對黃腐酸模擬水樣的處理效果
權利要求
1.四氯化鈦與聚二甲基二烯丙基氯化銨無機有機復合絮凝劑，其特征在于該復合絮凝劑中，Ti含量為6. 80 6. 98wt%，聚二甲基二烯丙基氯化銨含量為I. 74 4. 25wt%，是四氯化鈦與聚二甲基二烯丙基氯化銨常溫下反應制得。
2.如權利要求I所述的四氯化鈦與聚二甲基二烯丙基氯化銨無機有機復合絮凝劑，其特征在于，Ti含量為6. 80^6. 95wt%，聚二甲基二烯丙基氯化銨含量為2. 17 4. 25wt%。
3.如權利要求I所述的四氯化鈦與聚二甲基二烯丙基氯化銨無機有機復合絮凝劑，其特征在于，Ti含量為6. 90wt%，聚二甲基二烯丙基氯化銨含量為2. 87wt%。
4.權利要求I所述的四氯化鈦與聚二甲基二烯丙基氯化銨無機有機復合絮凝劑的制備方法，步驟如下 取四氯化鈦溶液和固含量為4(T50wt%的聚二甲基二烯丙基氯化銨，按質量比Ti PDMDAAC = riO: I的配比混合，在常溫條件下攪拌反應4tT6h，得到四氯化鈦與聚二甲基二烯丙基氯化銨無機有機復合絮凝劑。
5.如權利要求4所述的四氯化鈦與聚二甲基二烯丙基氯化銨無機有機復合絮凝劑的制備方法，其特征在于，四氯化鈦溶液和固含量為40wt%的聚二甲基二烯丙基氯化銨，按質量比Ti PDMDAAC = 61的配比混合，在常溫條件下攪拌反應5h制得。
6.權利要求廣5所述四氯化鈦與聚二甲基二烯丙基氯化銨無機有機復合絮凝劑的應用，用于給水、廢水處理的水處理藥劑，所述復合絮凝劑的投加量在l(T30mg/L。
7.如權利要求6所述的四氯化鈦與聚二甲基二烯丙基氯化銨無機有機復合絮凝劑的應用，其特征在于，所述復合絮凝劑的投加量2(T25mg/L。
全文摘要
本發明涉及四氯化鈦與聚二甲基二烯丙基氯化銨無機有機復合絮凝劑及其制備方法。該復合絮凝劑中，Ti含量為6.80~6.98wt%，聚二甲基二烯丙基氯化銨含量為1.74~4.25wt%。以四氯化鈦溶液和聚二甲基二烯丙基氯化銨為原料，將PDMDAAC與TiCl4溶液按質量比TiPDMDAAC＝4～101的配比混合，常溫下攪拌反應制得。該絮凝劑綜合了PDMDAAC及四氯化鈦的優點，綜合性能好，可廣泛適用于給水、廢水處理，造紙、紡織印染、日用化工等領域，所述復合絮凝劑的投加量在10~30mg/L，具有良好的水處理效果。
文檔編號C02F1/56GK102701387SQ20121021568
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月27日 優先權日2012年6月27日
發明者亓秋波, 岳欽艷, 李倩, 王燕, 趙艷俠, 高寶玉 申請人:山東大學