一种将钛、铝絮凝剂复配应用于低温低浊水的净化方法

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种将钛、铝絮凝剂复配应用于低温低浊水的净化方法。

背景技术

混凝沉淀法作为饮用水净化中的常用工艺，其原理是向水中投加一定量的混凝剂，使水中微小悬浮物和胶体杂质脱稳，絮凝成较大的絮凝体，然后沉淀；之后根据后续的沉淀、气浮等过程而除去。主要的机理包括:压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥、卷扫网捕。如今常用的混凝剂为铝盐和铁盐。这两者都有良好的絮凝效果，在去浊等方面效果突出。混凝沉淀法对重金属离子的去除有良好的效果。

铝盐作为常用混凝剂在饮用水处理中一直被广泛使用。由于传统铝盐混凝剂如氯化铝(AlCl

钛盐混凝剂因其水解快且具有良好的除浊效果而被人们尝试用于低温低浊水处理。常伟鼎等人以水玻璃、硫酸铝和硫酸钛为原料采用共聚法研制出聚硅酸硫酸铝钛(PATS)复合型钛盐混凝剂，表明在相同投加量下其较聚氯化铝混凝除浊性能更加，残留铝含量更低。Liao等人以水玻璃、氯化铝和四氯化钛为原料制备聚硅酸铝钛(PATC)复合型钛盐混凝剂，表明其具有优异的耐低温性和除浊性能。有关钛盐混凝剂在低温低浊水中的研究报道依然较少，同时复合型钛盐混凝剂的制备工艺复杂，因此有待开发出更加简单有效的复配方式去实现低温低浊水的高效混凝处理。

PT相对于铝盐混凝剂而言具有水解快、絮体大易沉降、残留金属少等优势，相对于复合型钛盐混凝剂而言具有制备简单等优势，但是PT的使用成本却相比铝盐混凝剂较高。

发明内容

针对上述的问题，本发明公开了一种将钛、铝絮凝剂复配应用于低温低浊水的净化方法，相比于单独使用PT，其使用成本更低且混凝性能更好；相比与使用铝盐絮凝剂，其有着更好的混凝性能和更低金属残留；尤其对于低温低浊水更是有着突出的净化功能。

本发明采用的技术方案如下：一种将钛、铝絮凝剂复配应用于低温低浊水的净化方法，其特征在于，将钛盐(聚钛混凝剂:PT)与铝盐(聚氯化铝:PAC；硫酸铝:AS等)复配使用，用于净化废水尤其是低温低浊水。

进一步地，其中所述的钛盐为聚钛混凝剂，所述的铝盐为聚合氯化铝或者硫酸铝。

进一步地，所述的低温低浊水的水温为9±1℃，浊度为20±3NTU。

进一步地，所述的聚钛混凝剂的制备方法主要有以下的步骤:

a)：将0.088mL乙酰丙酮加入到5mL乙醇中，待混合均匀后加入4.11mL钛酸异丙酯，搅拌30min作为A液；

b)：将0.85mL浓盐酸和0.85mL超纯水加入到2.5mL乙醇中，混合均匀后作为B液；

c)：随后，将B液缓慢加入到A液中，搅拌30min后得到淡黄色胶体；最后通过两种干燥方式：(1)喷雾干燥；(2)旋转蒸发干燥，得到钛盐混凝剂。

进一步地，所述喷雾干燥的转速为15r/min，温度为80℃。

进一步地，所述的旋转蒸发干燥的温度为60℃，干燥时间为90min。

进一步地，所述的聚合氯化铝通过生活饮用水用聚合氯化铝盐基度计算公式测得的盐基度为93.60％。

进一步地，所述的硫酸铝使用时将其溶于纯水配置成高浓度硫酸铝储备液，根据投加剂量稀释后使用。

进一步地，若要除浊效果较好，将聚合氯化铝与聚钛混凝剂复配使用时，最佳条件是聚合氯化铝在聚钛混凝剂之前投加，其最佳比例为Al

进一步地，若要有更低的金属残留，将聚合氯化铝与聚钛混凝剂复配使用时，最佳条件是聚合氯化铝与聚钛混凝剂同时投加；将硫酸铝与聚钛混合物复配使用时，最佳条件是硫酸铝在聚钛混合物之前投加。

相较于现有技术，具有以下有益效果：

(1)将钛盐与铝盐混凝剂复配使用相比单独使用钛盐，不仅能够降低使用成本，而且能够进一步提高混凝性能。

(2)将钛盐与铝盐混凝剂复配使用相比单独使用铝盐，可以提高其混凝性能，也会减少金属残留。其原因在于钛盐混凝后残留金属浓度低，同时降低了铝盐的投加。

(3)钛盐与铝盐混凝剂复配使用的方法，在净化低温低浊水方面，有极佳的效果。因为铝盐混凝剂在水解时是吸热的，低温会对其水解产生抑制作用并且盐基度会影响铝盐的除浊性能。而钛盐水解速度数倍于铝盐，絮体尺寸大，受温度和浊度影响小。

(4)可以根据不同水质、不同处理要求选择不同的钛铝比以达到理想的效果。

附图说明

图1为PT与PAC和AS在三种复配顺序下的除浊效果随剂量的变化曲线图。初始浊度:20±3NTU，水温:9±1℃，pH:7.5±1，UV254:0.1±0.02；

图2为PT与PAC和AS在三种复配顺序下的残留金属随剂量的变化曲线图。初始浊度:20±3NTU，水温:9±1℃，pH:7.5±1，UV254:0.1±0.02。(a)残留铝，(b)残留钛；

图3为PAC、AS与PT在先铝后钛复配顺序下除浊能力随剂量的变化曲线图。初始浊度:20±3NTU，水温:9±1℃，pH:7.5±1，UV254:0.1±0.02。(a)Al2O3与Ti总剂量:2.5mg/L，(b)Al2O3与Ti总剂量:4.0mg/L；

图4为TXC与PAC或PFS不同复配比例下的出水浊度和除油率的变化曲线图。(a)出水浊度；(b)除油率。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，需要说明的是，本发明所保护的范围不限于以下实施例所公开的内容。

实施例中所涉及的试剂，除非特殊说明，均是通过市售途径购买获得。

实施例1

本发明所述的聚钛混凝剂(PT)的制备方法主要有以下的步骤:

a):将0.088mL乙酰丙酮加入到5mL乙醇中，待混合均匀后加入4.11mL钛酸异丙酯，搅拌30min作为A液；

b):将0.85mL浓盐酸和0.85mL超纯水加入到2.5mL乙醇中，混合均匀后作为B液；

c):随后，将B液缓慢加入到A液中，搅拌30min后得到淡黄色胶体；最后通过喷雾干燥法，得到钛盐混凝剂。所述的喷雾干燥PT的方法中仪器参数为15r/min、80℃。

如图1所示:不同铝盐混凝剂在不同剂量比下有不同的最佳复配顺序。PAC与PT复配最佳条件是PAC在PT之前投加，Al

如图2所示:钛铝盐混凝剂复配投加的另一大优势在于能够保持残留钛较低浓度的前提下，通过减少铝盐混凝剂的使用从而有效减少残留铝的含量。不同于除浊时的最佳复配顺序，此时PAC与PT复配最佳顺序是PAC与PT同时投加，而AS与PT复配最佳顺序是AS在PT之前投加，因此在选择最佳复配顺序时需要结合除浊与残留金属综合考虑。残留铝的减少降低了冬季自来水厂出水残留铝超标的可能性，这改善了铝盐混凝剂单独使用处理低温低浊水的不足。

为了进一步比较PAC与PT复配与AS与PT复配的效果，在先铝后钛的混凝剂投加顺序下，通过调控剂量比发现AS与PT复配后除浊效果优于PAC与PT复配的效果。之前通过预实验得知，PAC与AS的除浊效果比较接近，对于初始浊度为20NTU左右的废水来说，在投加量为2.5和4mg/L的情况下，其出水浊度大致可达到2NTU和1NTU，所以这里将2.5和4mg/L作为Al

实施例2

将钛盐(钛干凝胶混凝剂:TXC)与铝盐、铁盐复配来处理含油废水，发现其有良好的去除效果。

钛干凝胶混凝剂(TXC)是将四氯化钛与乙酰丙酮等配体利用溶胶—凝胶化工艺制备生成的。

表1混凝剂的复配比例

当前研究发现TXC相比于PFS和PAC有着更好的除油效果，但是其成本较高。这里将TXC与PFS或PAC复配使用，具体比例参考表1。其结果如图4所示，在PFS中加入TXC，在一定比例下PFS与TXC复配的除浊效果要优于单独投加PFS，当铁与钛的质量比为1.8:1.2时，其出水浊度由3.0NTU降为2.1NTU。但在PAC中加入TXC时，现象与PFS相反，对汽油模拟废水的除浊效率有所下降。

在PAC中加入少量TXC会对汽油模拟废水的除油率产生影响，当PAC和TXC的质量比为1.8:1.2时，除油率由70.3％达到最大值76.8％。而在TXC中加入少量的PFS也会提高TXC对汽油的去除率，且随着PFS含量的提高而上升。

这表明将TXC与PFS或者PAC复配使用是有一定效果的，但是其受复配比例影响较大；现实中，可以根据目的的不同来选择不同的复配比，以达到我们理想的效果。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进，这些改进都属于本发明的保护范围。