[发明专利]一种聚合四氯化锆无机高分子混凝剂的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，特别涉及一种聚合四氯化锆无机高分子混凝剂(PZC)的制备方法及其作为水处理药剂的用途。

背景技术

铁系或铝系混凝剂富含多种高正电荷的水解产物。为提高混凝效果，常将Al和Fe盐经过预水解得到聚合氯化铝、聚合氯化铁和聚合硫酸铁等产物。然而，铝系混凝剂的大量使用会产生一定量的Al残余，对人类健康产生潜在危害；铁系混凝剂的使用同样伴随一些问题，例如处理后水中残余的Fe盐具有较强腐蚀性。因此制备具有高混凝效率的新型絮凝剂势在必行。其他可替代的金属离子，如Zr盐等在水处理领域的应用正在受到重视。值得指出的是基于Zr元素的混凝剂比Al和Fe混凝剂具有更高的正电荷量，最高价态可达+8价，这极大提高了电中和能力，进而促进了污染物去除效率。另一方面，Zr不具备毒性，在大多数在与生物活动相关的pH水平下以惰性的二氧化物形式存在。相比于传统Al系混凝剂，Zr对人体不会造成潜在伤害，这保证了污水和饮用水处理的安全性。

但是四氯化锆溶液本身为强酸性，四氯化锆用作混凝剂，在水解过程中也会由于水解作用而释放出大量的H⁺，这些因素导致了混凝出水的pH较低，这一缺点严重影响了其出水的后续利用和进一步处理。

因此，人们仍然期望能够获得一种具有高正电荷水解产物，在较低剂量下能获得高的有机污染物去除率，具有混凝效率高、稳定性好、无害、适用范围广等优点的混凝剂。

发明内容

本发明的目的是提供了一种聚合四氯化锆无机高分子混凝剂的制备方法，由此获得一种绿色、高效的新型无机高分子混凝剂。

为实现上述目的，本发明提供如几个方面：

<1>一种聚合四氯化锆无机高分子混凝剂的制备方法，所述方法包括步骤如下：

(1)用去离子水配置10％-20％(w/v)的ZrCl₄溶液；

(2)在0-4℃，将ZrCl₄溶液在搅拌速率为300-800rpm的持续搅拌的条件下，将浓度在80-200g/L的浓碱溶液缓慢添加至ZrCl₄溶液中，使得碱化度在大于0至2.5范围内，其中碱化度＝[OH^-]/[Zr⁴⁺]，

(3)上述步骤(2)浓碱溶液添加过程按照碱化度的不同，添加时间控制在3h以内，然后继续搅拌3-5h，得到透明澄清且不存在可见沉淀物的溶液，即制得不同碱化度的聚合四氯化锆无机高分子混凝剂溶液。

<2>根据前面一项的聚合四氯化锆无机高分子混凝剂的制备方法，其中，在步骤(1)中，使用质量浓度为98％-100％的ZrCl₄配置成所述的ZrCl₄溶液。

<3>、根据前面任一项所述的聚合四氯化锆无机高分子混凝剂的制备方法，其中，步骤(2)中所述的预定碱化度为0.2-2.5。

<4>、根据前面任一项权利要求1所述的聚合四氯化锆无机高分子混凝剂的制备方法，其中所述浓碱溶液选自氢氧化钠溶液和氢氧化钾溶液。

<5>、根据前面任一项所述的聚合四氯化锆无机高分子混凝剂的制备方法，其中，在步骤(2)中，将浓碱溶液以滴加的方式添加到步骤(1)所制备的ZrCl₄溶液中。

<6>、一种根据前面<1>至<5>项中任一项所述的方法获得的四氯化锆无机高分子化合物。

<7>、根据前面<1>至<5>项中任一项所述的方法获得的聚合四氯化锆无机高分子混凝剂在水处理中作为水处理药剂的用途。

<8>、根据权利要求7所述的用途，所述用途包括将根据前面<1>至<5>项中任一项所述的方法制备获得的聚合四氯化锆无机高分子混凝剂直接添加到需要处理的水或污水中。

<9>、根据<7>所述的用途，其中，所述聚合四氯化锆无机高分子混凝剂的投加量为10-40mg/升水或污水，所述水或废水的pH范围为4-10。

<10>、根据<8>所述的用途，所述需要处理的水或污水包括给水、饮用水、或来自造纸、采矿、纺织印染和日用化工领域中废水。

具体实施方式

本发明的第一个方面是提供了一种聚合四氯化锆无机高分子混凝剂的制备方法，所述方法包括步骤如下：