[发明专利]一种共价键型硅钛絮凝剂及制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种共价键型硅钛絮凝剂及制备方法和应用。本发明杂化絮凝剂通过硅烷偶联剂Y‑R‑Si‑(R’)_n(OR”)_(3‑n)、钛盐溶液、溶剂混合，在室温下高速搅拌将碱溶液缓慢滴加到混合溶液中进行共聚，再经过室温熟化得到无色透明产品，其中R、R’、R”分别为碳数为1‑20的烷基，Y为功能基团。本发明的优点：操作方法简单，产品生成重现性好，混凝沉降速率快，投加量少，对含腐殖酸氮磷模拟废水、城市污水中的天然有机污染物、NO₃‑N、TP的絮凝性能优异，降低出水氮磷含量，具有很好的推广应用价值。

技术领域

本发明属于城市污水处理用絮凝剂的技术领域，具体涉及一种共价键型硅钛絮凝剂及制备方法和应用。

背景技术

随着人们生活水平的提高，水质健康得到人们越来越广泛的关注。城市污水中的一些污染物，如氮、磷、天然有机污染物等在污水处理过程中不能被完全去除。含氮污染物主要以NH₄⁺、NO₃^-的形式存在，含磷污染物主要以PO₄^3-的形式存在，这些污染物排入水体之后，将会引起水体的富营养化，造成水域污染。

絮凝沉降法因工艺简单、操作方便、经济高效，被广泛应用于城市污水的预处理和深度处理过程中。絮凝剂是絮凝沉降法的核心，絮凝剂的种类、性能、选择直接影响到絮凝效果和运行成本。目前，水处理工艺中常用的金属混凝剂主要分为铝系混凝剂和铁系混凝剂两大类，在城市污水混凝处理中存在使用量大、对氮磷和DOC去除率不高、协同作用不明显、易受温度水质波动影响等缺点，效果不能令人满意。与常规的铝铁混凝剂相比，钛不仅储量丰富、对人体无害、在水中残留量少，因其较优良的除浊及脱色效果，被作为一种新型的水处理絮凝剂。经过改性的共价键型有机硅钛复合絮凝剂是在硅钛复合絮凝剂的基础上发展起来的新型絮凝剂，采用硅烷偶联剂代替硅酸钠与无机钛盐共聚制得。该絮凝剂通过硅烷偶联剂将高分子絮凝剂的无机和有机组分以共价键结合在一起，更好地综合了无机和有机絮凝剂各自的优点，比常规的无机硅钛絮凝剂具有更高的电中和能力、更高的稳定性和更强的吸附架桥能力，且对水中的氮磷以及有机污染物有更强的去除能力。

发明内容

针对上述问题本发明提供了一种共价键型硅钛絮凝剂及制备方法和应用。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种共价键型硅钛絮凝剂，通过以下步骤制得：

步骤1，将硅烷偶联剂Y-R-Si-(R’)_n(OR”)_(3-n)、钛盐与溶剂混合，其中R、R’、R”分别为碳数为1-20的烷基，Y为功能基团；

步骤2，在室温下快速搅拌并缓慢滴加碱溶液，形成混合溶液；

步骤3，将混合溶液静置熟化后，即得共价键型杂化硅钛絮凝剂。

进一步，所述硅烷偶联剂Y-R-Si-(R’)_n(OR”)_(3-n)为三甲基[3-(三乙氧基硅基)丙基]氯化铵、γ-氨丙基三乙氧基硅烷或苯基三乙氧基硅烷中的一种；所述钛盐为四氯化钛、硫酸钛或异丙醇钛中的一种；所述溶剂为去离子水；所述碱溶液为NaOH溶液、Na₂CO₃溶液、NaHCO₃溶液中的一种。

进一步，所述混合溶液中Si/Ti摩尔比为0.01～1.0；所述碱溶液的碱化度即氢氧根与钛离子摩尔比为0～2.0。

进一步，所述步骤3中熟化的时间为12h～48h。

进一步，得共价键型杂化硅钛絮凝剂的总钛浓度为0.2mol/L，pH为2.0～5.0。

一种共价键型硅钛絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：