[发明专利]一种聚合氯化锆铝无机高效絮凝剂的制备方法

说明书

一种聚合氯化锆铝无机高效絮凝剂的制备方法属于给水处理技术领域。本发明针对无机低分子锆盐絮凝剂适应原水pH值变化能力较差的问题，通过同时对铝盐和锆盐进行预水解，共聚后生成的铝盐水解产物可拓宽适用的原水pH值范围宽，锆盐水解产物尺寸大强化了网捕卷扫作用可对水中有机污染物高效去除。本发明特别适用于pH值非中性的高有机物含量的原水强化混凝处理。

技术领域

本发明属给水处理领域，特别涉及一种聚合氯化锆铝无机高效絮凝剂的制备方法。

背景技术

混凝是给水处理工艺中的重要单元，其对污染物的去除效果直接决定着后续工艺的运行负荷及最终出水水质。有研究表明，混凝单元对有机物的去除效果与后续加氯消毒步骤中生成的消毒副产物的多少呈正比关系。即有机物去除效果佳，消毒副产物的生成量少。这些消毒副产物已被证实可致癌，其形成应予以最大限度地限制。为此，如何提高混凝单元对有机物的去除效能受到业内的广泛关注，并成为综合优化混凝效果的重要目标之一。

铝盐絮凝剂在过去的近百年的工程应用中发挥了重要作用。而其对有机物的去除效果有限，尤其是对小分子有机物的去除效果不佳。为了提高有机物的去除效果，增加铝盐絮凝剂的投加量是常用手段。而这一操作会使得出水中的残余铝含量增加，长期饮用高铝含量的水不利于人体健康，并会增加患心脑疾病的风险。为此，研制新型絮凝剂以提高有机物(特别是小分子有机物)的去除效果是当前研究的热点问题。无机低分子锆盐絮凝剂可实现对有机物的高效去除，特别是相比于铝盐絮凝剂对小分子有机物的去除效果有显著提升。然而，无机低分子锆盐絮凝剂对原水pH值变化适应能力较差，因而，始终未能在工程中使用。

为此，制备出能够适应原水pH值变化并具备对有机物较高去除率的高效锆盐絮凝剂是水处理领域研究人员进一步开发利用锆盐絮凝剂的需要攻克的技术难题。为此，本案发明人针对该问题，提出了一种聚合氯化锆铝无机高效絮凝剂的制备方法，以克服无机低分子锆盐絮凝剂在较低或较高的pH值原水中对有机污染物去除效果差的缺点。

发明内容

本发明的目的是针对无机低分子锆盐在较低或较高的pH值原水中对有机污染物去除效果差的问题，提供一种适用于较宽原水pH值范围的高分子锆盐絮凝剂的制备方法，特别涉及一种聚合氯化锆铝无机高效絮凝剂的制备方法。

本发明的技术原理在于：同时对Zr和Al离子进行预水解，生成的预水解产物分子量显著增加且分子链较长，其在投加后的形态稳定性强受原水pH值变化的影响较小，主要以聚合氯化锆铝的预水解产物发挥网捕卷扫和吸附架桥的协同作用实现对有机物的高效去除。

为实现上述目的，本发明提供的一种聚合氯化锆铝无机高效絮凝剂，可以通过如下方法得到：

其制备步骤如下：

(1)称取原料，配制溶液；

(2)将四氯化锆溶液与氯化铝溶液按照Zr/Al摩尔比为2～5：1进行复配并充分混合；

(3)将氢氧化钠溶液逐滴加入到步骤(2)中的复配混合液中，调节碱化度B为0.5～2.0，室温20～25℃下以500～600rpm持续搅拌至溶液呈无色透明后，静置熟化10～12小时，得到聚合氯化锆铝溶液。

所述方法中，步骤(2)中Zr/Al摩尔比，当原水中有机物含量TOC≥7mg/L时，应选自3～5：1范围；当原水中有机物含量TOC＜7mg/L时，应选自2～3：1范围。

所述方法中，步骤(3)中碱化度(B)，是指[OH]/[Zr+Al]的摩尔比值；当原水中有机物含量TOC≥7mg/L时，应选自0.5～1.5范围；当原水中有机物含量TOC＜7mg/L时，应选自1.5～2.0范围。

本发明的技术优势、可取得如下预期的技术效果：

(1)在较宽原水pH值范围内，聚合氯化锆铝絮凝剂可对有机物高效去除，形成的絮体尺寸较大、密实且沉降性能良好。