申请日2013.11.01
公开(公告)日2015.08.26
IPC分类号C02F1/52; C02F1/00; C02F1/28
摘要
本发明公开了一种污水处理药剂及其制备方法，其特征是该污水处理药剂由二氧化钛和聚合氯化铝复合而成;该药剂的制备方法包括以下步骤：首先，在盐酸(HCl)中，加入氯化铝(AlCl3)固体，搅拌至氯化铝全部溶解，得到溶液A;其次，在浓盐酸中加入有机钛酸酯——钛酸丁酯(Ti(OC4H9)4)，搅拌至呈现透明澄清状，得到溶液B;随后，将溶液A和溶液B转移至水热反应釜中，控制反应温度和时间，得到溶液C;然后，蒸发溶液C得到含结晶AlCl3和二氧化钛(TiO2)的复合物，副产物正丁醇和HCl气体通过水吸收制得稀盐酸，正丁醇作为分散剂循环使用;最后，结晶AlCl3和TiO2，加入水，在一定温度下水解，制备含TiO2的聚合氯化铝。本发明采用化学方法制备了TiO2和聚合氯化铝的复合污水处理药剂，具有絮凝效果好，沉降快，降低COD的功能。
权利要求书
1.一种污水处理药剂的制备方法，包括以下步骤：首先，在盐酸(HCl)中，加入氯化铝(AlCl3)固体，搅拌至氯化铝全部溶解，得到溶液A;其次，在浓盐酸中加入钛酸丁酯(Ti(OC4H9)4)，搅拌至呈现透明澄清状，得到溶液B;随后，将溶液A和溶液B转移至水热反应釜中，反应时间控制12h-48h，温度范围控制50oC -100oC，得到溶液C;然后，负压条件下蒸发溶液C得到含结晶AlCl3和二氧化钛(TiO2)的复合物，沸腾温度控制140oC -180oC，副产物正丁醇和HCl气体通过水吸收制得稀盐酸，正丁醇作为分散剂循环使用;最后，在结晶AlCl3和TiO2中加入水，水解温度控制60oC -80oC，pH值控制3.5-5.5，时间控制2h-6h，制备含TiO2的聚合氯化铝。
2.根据权利要求1所述的一种污水处理药剂的制备方法，其特征在于：溶液A中溶解AlCl3盐酸浓度控制为10-20%。
3.根据权利要求1所述的一种污水处理药剂的制备方法，其特征在于：溶液B中Ti(OC4H9)4溶于37%浓盐酸，Ti(OC4H9)4与AlCl3摩尔比控制范围为1:4-1:40。
4. 根据权利要求1所述的一种污水处理药剂的制备方法，其特征在于：HCl气体经水吸收，得到稀盐酸浓度范围控制10-20%，可循环使用于溶液A。
5.根据权利要求1所述的一种污水处理药剂的制备方法，其特征在于：聚合氯化铝中TiO2的质量含量控制为2%-20%。
说明书
一种污水处理药剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，特别是一种污水处理药剂的制备方法。
背景技术
随着工业化、城市化水平的提高，大量工业污水、生活污水的排放对水体产生了污染，破坏了生态，严重危害工农业的生产和人体健康。目前国内污水处理厂的进水中含有各类生化降解难、色度高、COD高的污染物，需要消耗大量的污水处理药剂，尤其是污水处理中广泛使用的一种絮凝剂——聚氯化铝，其价格便宜，性能良好，但是该材料也有一些缺陷，比如矾花小、沉降速度慢、性能单一等，因此选择高效的污水处理药剂成为一种迫切需求。
二氧化钛材料(TiO2)是一种十分重要的半导体材料，具有优良的物理、化学性质，该材料主要有3种晶型，即锐钛矿、金红石和板钛矿，该材料具有诸多优点，如价格便宜、安全、稳定、无毒、无污染等，广泛应用于油漆、涂料、化纤、陶瓷等领域，尤其在光催化降解有机物领域有重要作用。
CN 101595066A 报道了水纯化组合物，包含凝结剂、絮凝剂、吸附剂和生物灭杀剂，以聚合氯化铝作为絮凝剂，TiO2作为吸附剂，有效降低了水中的砷;CN 101362621A报道了一种处理天然橡胶加工废水的技术，采用UV/纳米TiO2，有效地去除了氨氮和COD。这两项专利均表明了TiO2在污水处理中的重要功能，但均属于物理添加，未涉及化学复合。
化学法是一种合成具有规整结构、优良性能、多组分复合材料的重要方法，具有设备简单、操作简易、成本低廉等诸多优点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种污水处理药剂及其制备方法，使该药剂具有絮凝效果好，沉降快，降低COD的功能。
实现本发明目的的技术解决方案为：具体步骤如下：首先，在盐酸(HCl)中，加入氯化铝(AlCl3)固体，搅拌至氯化铝全部溶解，得到溶液A;其次，在浓盐酸中加入钛酸丁酯(Ti(OC4H9)4)，搅拌至呈现透明澄清状，得到溶液B;随后，将溶液A和溶液B转移至水热反应釜中，控制反应温度和时间，得到溶液C;然后，蒸发溶液C得到含结晶AlCl3和二氧化钛(TiO2)的复合物，副产物正丁醇和HCl气体通过水吸收制得稀盐酸，正丁醇作为分散剂循环使用;最后，结晶AlCl3和TiO2，加入水，在一定温度下水解，制备含TiO2的聚合氯化铝。
其中，溶液A中溶解AlCl3盐酸浓度控制为10-20%;
其中，溶液B中Ti(OC4H9)4溶于37%浓盐酸，Ti(OC4H9)4与盐酸摩尔比控制1:4-1:8，Ti(OC4H9)4与AlCl3摩尔比控制范围为1:4-1:40，副产物正丁醇作为分散剂循环使用;
其中，溶液A和溶液B在水热反应釜中反应时间为12h-48h，温度范围控制50oC -100oC;
其中，溶液C在负压条件下蒸发沸腾，制得结晶AlCl3和TiO2的复合物，沸腾温度控制140oC -180oC;
其中，副产物正丁醇和HCl气体经水吸收，制得稀盐酸浓度范围控制10%-20%;
其中，结晶AlCl3和TiO2，水解温度控制60oC -80oC， pH控制3.5-5.5，时间控制2h-6h;
其中，聚合氯化铝中TiO2的质量含量控制为2%-20%。
本发明与现有技术相比，其显著优点：其一、以有机钛酸酯为参杂剂，采用化学法制备了污水处理药剂——含TiO2的聚合氯化铝;其二、该污水处理药剂具有絮凝剂、吸附剂、降解剂、脱色剂等多重功能;其三、污水处理中该药剂的使用降低了其它药剂(如脱色剂、降解剂)的使用量;其四、该方法可以推广用于其它污水处理药剂的复合制备。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术解决方案，这些实施例不能理解为对技术方案的限制。
实施例1：依以下具体步骤制备一种污水处理药剂
步骤1，在20mL10%盐酸(HCl)中，加入氯化铝(AlCl3)固体10g，机械搅拌至氯化铝全部溶解，得到溶液A;
步骤2，将0.0075mol钛酸丁酯(Ti(OC4H9)4)滴加至3.0g37%浓HCl中，强烈搅拌至溶液呈现透明澄清状，得到溶液B;
步骤3，将溶液A和溶液B倒入50mL水热反应釜中，反应温度设定50oC，时间控制12h，反应得到溶液C;
步骤4，在负压(-0.2MPa)条件下，蒸发溶液C，蒸发沸腾温度控制140oC，制得含结晶AlCl3和TiO2的复合物，副产物正丁醇和HCl气体通过水吸收制得稀盐酸，浓度为10%;
步骤5，含结晶AlCl3和TiO2的复合物，加入20mL水，水解温度控制60oC，pH控制3.5，时间控制2h，得到含TiO2的聚合氯化铝。
实施例2：依以下具体步骤制备一种污水处理药剂
步骤1，同实施例1;
步骤2，将0.0075mol钛酸丁酯(Ti(OC4H9)4)滴加至6.0g37%浓HCl中，强烈搅拌至溶液呈现透明澄清状，得到溶液B;
步骤3，同实施例1;
步骤4，同实施例1;
步骤5，同实施例1。
实施例3：依以下具体步骤制备一种污水处理药剂
步骤1，同实施例1;
步骤2，同实施例1;
步骤3，将溶液A和溶液B倒入50mL水热反应釜中，反应温度设定100oC，时间控制48h，反应得到溶液C;
步骤4，同实施例1;
步骤5，同实施例1。
实施例4：依以下具体步骤制备一种污水处理药剂
步骤1，同实施例1;
步骤2，同实施例1;
步骤3，同实施例1;
步骤4，在负压(-0.1MPa)条件下，蒸发溶液C，蒸发沸腾温度控制180oC，制得含结晶AlCl3和TiO2的复合物，副产物正丁醇和HCl气体通过水吸收制得稀盐酸，浓度为20%;
步骤5，同实施例1。
实施例5：依以下具体步骤制备一种污水处理药剂
步骤1，同实施例1;
步骤2，同实施例1;
步骤3，同实施例1;
步骤4，同实施例1;
步骤5，含结晶AlCl3和TiO2的复合物，加入30mL水，水解温度控制80oC，pH控制5.5，时间控制6h，得到含TiO2的聚合氯化铝。
实施例6：依以下具体步骤制备一种污水处理药剂
步骤1，在40mL20%盐酸(HCl)中，加入氯化铝(AlCl3)固体20g，机械搅拌至氯化铝全部溶解，得到溶液A;
步骤2，将0.0188molTi(OC4H9)4滴加至14.8g37%浓HCl中，强烈搅拌至溶液呈现透明澄清状，得到溶液B;
步骤3，将溶液A和溶液B倒入100mL水热反应釜中，反应温度设定80oC，时间控制24h，反应得到溶液C;
步骤4，同实施例1;
步骤5，含结晶AlCl3和TiO2的复合物，加入60mL水，水解温度控制80oC，pH控制4.0，时间控制4h，得到含TiO2的聚合氯化铝。
