申請日2015.09.10

　　公開(公告)日2016.01.06

　　IPC分類號C02F1/56

　　摘要

　　本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種采用鈦白粉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢酸壓濾餅與殼聚糖聯(lián)合的雜化水處理劑及其制備技術(shù)。本發(fā)明具體涉及酸浸取廢酸壓濾餅，稀釋，過濾，與殼聚糖混合，加堿進(jìn)行無機(jī)有機(jī)材料的共混聚合，過濾，固化等基本步驟。本發(fā)明通過改變廢酸壓濾餅與殼聚糖的相對含量，可制備無機(jī)與有機(jī)元素不同配比的水處理劑，針對不同廢水的特征需求，可以進(jìn)行有目的的脫色、去除重金屬、有機(jī)物、磷等，同時提高了廢酸壓濾餅的附加值。通過檢測，本發(fā)明的水處理劑有毒有害離子的含量極低，其產(chǎn)生的污泥無毒，可農(nóng)田回用、改良土壤、堆肥等。本發(fā)明工藝工程簡單，很容易實現(xiàn)，且節(jié)省能源，可應(yīng)用于飲用水、城市污水、工業(yè)廢水等領(lǐng)域。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種鈦與多糖共混聚合的雜化水處理劑，其組分及含量如下，所有百分?jǐn)?shù)為重量百分?jǐn)?shù)：

　　廢酸壓濾餅4%~15.5%

　　水25.6%~44.7%

　　質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%~85%的工業(yè)級硫酸溶液11.2%~24.8%

　　工業(yè)級殼聚糖固體3.5%~20.6%

　　摩爾分?jǐn)?shù)為10mol/L~17mol/L的工業(yè)級氫氧化鈉溶液11%~19.5%

　　將上述各組分制成本發(fā)明鈦與多糖共混聚合的雜化水處理劑的制備技術(shù)方案為：

　　(1)在攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分鐘~300轉(zhuǎn)/分鐘及溫度為35℃~40℃的條件下，將4%~15.5%的廢酸壓濾餅與4%~15.5%的水混合，獲得一種粘稠狀白色乳濁液;

　　(2)在攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分鐘~300轉(zhuǎn)/分鐘及溫度為90℃~100℃的條件下，將11.2%~17.8%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%~85%的工業(yè)級硫酸溶液加入到上述粘稠狀白色乳濁液中浸取，控制浸取時間0.5小時~1小時，然后在攪拌速度為300轉(zhuǎn)/分鐘~800轉(zhuǎn)/分鐘及溫度為室溫的條件下，將21.6%~29.2%的水加入到上述浸取液中進(jìn)行稀釋，然后在室溫下進(jìn)行過濾，得到濾液，備用;

　　(3)在300轉(zhuǎn)/分鐘~800轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度及室溫的條件下，將3.5%~20.6%的工業(yè)級殼聚糖固體加入到上述濾液中，攪拌10分鐘~20分鐘，得到混合液，備用;

　　(4)在攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分鐘~300轉(zhuǎn)/分鐘及室溫的條件下，將11%~19.5%的摩爾分?jǐn)?shù)為10mol/L~17mol/L的工業(yè)級氫氧化鈉溶液加入到上述混合液中，控制pH值為2~4，得到聚合前液;

　　(5)在溫度為35℃~50℃的條件下，將上述聚合前液水浴加熱5分鐘~15分鐘，然后室溫下靜置聚合，控制聚合時間為12小時~72小時，過濾，制得淡黃綠色或黃綠色的鈦與多糖共混聚合的雜化水處理劑液體產(chǎn)品;

　　(6)應(yīng)用轉(zhuǎn)桶式烘干方法將液體產(chǎn)品制備成淡黃白色或淡土黃色固形產(chǎn)品，熱空氣進(jìn)口溫度為100℃~120℃。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦與多糖共混聚合的雜化水處理劑，其特征在于所述的廢酸壓濾餅為鈦白粉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的濕式固體廢棄物。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦與多糖共混聚合的雜化水處理劑，其特征在于所述的殼聚糖為N-脫乙酰度在70%以上。

　　說明書

　　一種鈦與多糖共混聚合的雜化水處理劑及其制備技術(shù)

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種源于鈦白粉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢料廢酸壓濾餅與殼聚糖共混聚合制備的雜化水處理劑及其制備技術(shù)。

　　背景技術(shù)

　　殼聚糖，是由甲殼素(β-(1,4)-2-乙酰氨基-2-脫氧-D-葡萄糖)脫去乙酰氨基獲得的天然的一種堿性類多糖，學(xué)名為2-氨基-2-脫氧-β-D-葡萄糖，半透明，無毒無味，分子量范圍為數(shù)十萬到數(shù)百萬，分子上具有羥基，可與金屬離子、過渡金屬形成的含氧陰離子結(jié)合。而生產(chǎn)殼聚糖的原料甲殼素，是地球上第二大具有豐富來源的天然高分子化合物，僅次于纖維素，因此殼聚糖也是來源非常廣泛的一種材料。

　　我國目前鈦白粉的制備技術(shù)主要采用硫酸法生產(chǎn)，該方法主要以鈦鐵礦與硫酸為主要原料，原料價格較低，來源廣泛，工藝技術(shù)成熟，所用設(shè)備也很簡單。但是硫酸法生產(chǎn)鈦白粉的過程中有大量廢料及副產(chǎn)物產(chǎn)生，其中會產(chǎn)生一種以鈦為主要元素的廢酸壓濾餅，廢酸壓濾餅也含有鐵等其他元素，該廢料附加值較低。固體廢物污染已經(jīng)成為環(huán)境污染的主要元兇之一，因為固廢污染會進(jìn)一步向水體、大氣污染滲透，其危害極其嚴(yán)重。而以工農(nóng)業(yè)固體廢料合成水處理劑是資源化利用固體廢物的有效手段，這已經(jīng)成為水處理界的共識。目前關(guān)于含鈦水處理劑的專利，涉及CN101870512A、CN100406396C、CN102976462A等，以及申請專利2014104566155(中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局)。CN101870512A提供了一種利用含鈦高爐渣制備混凝劑的方法，CN100406396C提供了一種以四價鈦鹽、工業(yè)水玻璃為主要原料，以硫酸、氫氧化鈉為反應(yīng)助劑的復(fù)合絮凝劑及其制備方法，CN201310326334提供了一種以四氯化鈦溶液和氫氧化鈉為原料制備聚合四氯化鈦無機(jī)高分子絮凝劑的方法，申請專利2014104566155提供了一種主要是由鈦、鐵等無機(jī)元素組成的高分子無機(jī)水處理劑，其水處理效果主要是由無機(jī)元素產(chǎn)生的，功能較單一。但這些專利均未見以廢酸壓濾餅與殼聚糖為主要原料聯(lián)合制備水處理劑的記載。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種以鈦白粉生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢料廢酸壓濾餅與殼聚糖為主要原料制備的兼具無機(jī)金屬元素鈦、鐵等與有機(jī)多糖類的混凝優(yōu)勢，無毒，除污染效果較優(yōu)異的雜化水處理劑及其制備技術(shù)。

　　為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

　　鈦與多糖共混聚合的雜化水處理劑的組分及含量如下，所有百分?jǐn)?shù)為重量百分?jǐn)?shù)：

　　廢酸壓濾餅4%~15.5%

　　水25.6%~44.7%

　　質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%~85%的工業(yè)級硫酸溶液11.2%~24.8%

　　工業(yè)級殼聚糖固體3.5%~20.6%

　　摩爾分?jǐn)?shù)為10mol/L~17mol/L的工業(yè)級氫氧化鈉溶液11%~19.5%

　　將上述各組分制成本發(fā)明鈦與多糖共混聚合的雜化水處理劑的制備技術(shù)方案為：

　　a、在攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分鐘~300轉(zhuǎn)/分鐘及溫度為35℃~40℃的條件下，將4%~15.5%的廢酸壓濾餅與4%~15.5%的水混合，獲得一種粘稠狀白色乳濁液;

　　b、在攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分鐘~300轉(zhuǎn)/分鐘及溫度為90℃~100℃的條件下，將11.2%~17.8%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%~85%的工業(yè)級硫酸溶液加入到上述粘稠狀白色乳濁液中浸取，控制浸取時間0.5小時~1小時，然后在攪拌速度為300轉(zhuǎn)/分鐘~800轉(zhuǎn)/分鐘及溫度為室溫的條件下，將21.6%~29.2%的水加入到上述浸取液中進(jìn)行稀釋，然后在室溫下進(jìn)行過濾，得到濾液，備用;

　　c、在300轉(zhuǎn)/分鐘~800轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度及室溫的條件下，將3.5%~20.6%的工業(yè)級殼聚糖固體加入到上述濾液中，攪拌10分鐘~20分鐘，得到混合液，備用;

　　d.在攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分鐘~300轉(zhuǎn)/分鐘及室溫的條件下，將11%~19.5%的摩爾分?jǐn)?shù)為10mol/L~17mol/L的工業(yè)級氫氧化鈉溶液加入到上述混合液中，控制pH值為2~4，得到聚合前液;

　　e、在溫度為35℃~50℃的條件下，將上述聚合前液水浴加熱5分鐘~15分鐘，然后室溫下靜置聚合，控制聚合時間為12小時~72小時，過濾，制得淡黃綠色或黃綠色的鈦與多糖共混聚合的雜化水處理劑液體產(chǎn)品;

　　f、應(yīng)用轉(zhuǎn)桶式烘干方法將液體產(chǎn)品制備成淡黃白色或淡土黃色固形產(chǎn)品，熱空氣進(jìn)口溫度為100℃~120℃;

　　所述的廢酸壓濾餅為鈦白粉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的濕式固體廢棄物;

　　所述的殼聚糖為N-脫乙酰度在70%以上。

　　本發(fā)明的優(yōu)點：

　　1、本發(fā)明以鈦白粉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體濕式廢料鈦石膏及N-脫乙酰度在70%以上的殼聚糖為主要原料制備的水處理劑，提高了鈦石膏的附加值。通過檢測，該水處理劑有毒有害離子的含量極低，符合我國目前飲用水水處理劑的標(biāo)準(zhǔn)。

　　2、本發(fā)明通過改變鈦石膏與殼聚糖的相對含量，制備出無機(jī)與有機(jī)元素不同配比的水處理劑，可以針對不同廢水的特征需求，進(jìn)行有目的的脫色、去除重金屬、有機(jī)物、磷等。

　　3、由于鈦無毒，在人體中分布廣泛，正常人體中的含量為每70kg體重不超過15mg，殼聚糖也屬于無毒的天然有機(jī)物，因此本發(fā)明的雜化水處理劑產(chǎn)生的污泥無毒，可農(nóng)田回用、改良土壤、堆肥等。

　　4、本發(fā)明采用的溫度范圍為室溫到120℃，屬于低溫范疇，攪拌速度范圍為100轉(zhuǎn)/分鐘~800轉(zhuǎn)/分鐘，屬于低、中攪拌速度，節(jié)省能源，且生產(chǎn)過程為常壓，工藝簡單、很容易實現(xiàn)。

　　5、本發(fā)明制備的雜化水處理劑，同時具有無機(jī)金屬元素與有機(jī)多糖類的混凝優(yōu)勢，提升了目前鈦類水處理劑較單一的功能，可應(yīng)用于飲用水、城市污水、工業(yè)廢水及富營養(yǎng)化嚴(yán)重的湖泊水等領(lǐng)域，尤其適用于污水色度及有機(jī)物、重金屬等污染物質(zhì)的去除。