[发明专利]聚合硅酸硫酸铁钛无机高分子复合絮凝剂、其制备及应用

说明书

一种聚合硅酸硫酸铁钛无机高分子复合絮凝剂、其制备方法及其应用。该聚合硅酸硫酸铁钛无机高分子复合絮凝剂以钛铁矿为主要原料，由浓度为18～37wt％的聚合硅酸溶液与钛铁矿的酸浸液硫酸铁钛溶液按照0.02～0.1∶1的Si/Ti摩尔比混合制得。该复合絮凝剂具有对胶体物质的吸附架桥能力强、絮凝效果好、适用范围广、产生的污泥量少等优点，可广泛适用于给水、废水处理，造纸、纺织印染、日用化工等领域，并具有良好的水处理效果。

技术领域

本发明属于环境与化学技术领域，具体地涉及一种无机高分子絮凝剂，尤其是一种聚合硅酸硫酸铁钛无机高分子复合絮凝剂、其制备方法及其应用。

背景技术

混凝作为一种常规的水处理工艺，具有成本投入低、环境影响小等优点，是水和废水处理中优先考虑的技术之一。混凝剂是混凝的核心，直接决定了混凝工艺效率的高低。目前，铁基混凝剂是水处理工艺中使用量最大、使用面最广的混凝剂之一，但单一的铁基混凝剂会造成出水Fe³⁺浓度偏高，引起色度以及腐蚀性等问题，且应对越来越复杂的水体效能偏低，故开发具有高效能、高稳定性的新型复合铁基混凝剂具有重要意义。

近年来研究发现，将Ti⁴⁺与Fe³⁺复合制备出的聚合硫酸铁钛混凝剂在处理低温、低浊水、脱色、去除水体中的有机质方面有明显优势。Ti⁴⁺的引入使铁基混凝剂结构更紧密，易生成高聚合度的网状结构大分子物质，提高了对有机物的去除效率。而我国的钛铁矿资源储量大、分布广，仅四川西昌地区和攀枝花市就蕴藏有近百亿吨的钒钛磁铁矿。以钛铁矿为主要原料制备铁钛复合混凝剂不仅节约原料成本，而且开辟了铁钛复合混凝剂大规模生产应用的新途径。然而，铁盐和钛盐均易水解，浓度较低时，贮存时间较短，仍然需要进一步研究提升其贮存时间及混凝效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供一种聚合硅酸聚合硫酸铁钛无机高分子复合絮凝剂、其制备方法及应用，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

作为本发明的一个方面，提供了一种聚合硅酸硫酸铁钛无机高分子复合絮凝剂，其特征在于，所述复合絮凝剂是由浓度为18～37wt％的聚合硅酸溶液与硫酸铁钛溶液按照0.02～0.1∶1的Si/Ti摩尔比混合制得。

作为本发明的另一个方面，还提供了一种聚合硅酸硫酸铁钛无机高分子复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：

(1)选取或制备钛铁矿粉末或颗粒，采用浓度为5％～98％的硫酸溶液将钛铁矿粉末或颗粒中的Fe、Ti金属元素浸出，向得到的酸浸液中加入NaClO₃将Fe²⁺转化成Fe³⁺；

(2)按照Ti/Fe预期摩尔比1∶1～1∶10向上述酸浸液中投加TiCl₄，搅拌0.3～1h使Ti⁴⁺与Fe³⁺充分反应；

(3)将浓度为18～37wt％的硅酸盐溶液加入到浓度为0.5～1.0mol/L 的稀盐酸中，控制整个反应过程中溶液的pH＜2，调节溶液的最终pH为 1.5，得聚合硅酸溶液；

(4)立即量取一定体积的步骤(2)制备得到的硫酸铁钛溶液，持续搅拌的条件下，按照预定Si/Ti＝0.02～0.1∶1的摩尔比加入一定体积的步骤 (3)所得新鲜的聚合 硅酸溶液，再根据碱化度B为0.5～3缓慢加入一定量的Na₂CO₃溶液，持续搅拌2～4h，在室温下静置12～48h，即得共聚-聚合硅酸聚合硫酸铁钛无机高分子复合絮凝剂PSFTc。

当上述步骤(4)中所述的聚合 硅酸溶液采用放置2h后的聚合 硅酸溶液，其余步骤不变时，由此得到复合-聚合硅酸聚合硫酸铁钛无机高分子复合絮凝剂PSFTm。