本发明涉及聚合硫酸铁制备的领域。
背景技术：
无机聚合混凝剂和絮凝剂被广泛应用于饮用水和污水的处理。由于残余的铝有直接的生物毒性，铁盐类混凝剂逐渐取代铝盐混凝剂在水处理中的应用。聚合硫酸铁絮凝剂属于新型、优质、高效铁盐类无机高分子絮凝剂，它混凝性能优良，矾花密实，沉降速度快；对除浊、脱色、脱油、脱水、除菌、除臭、除藻、去除水中cod、bod及重金属离子等功效显著。但现今的铁盐类絮凝剂对微污染、低温低浊、低cod原水净化效果还有待提高。针对以上问题，本发明提供了一种高效净化饮用水和污水的含钛聚合硫酸铁的絮凝剂及其制备方法。
技术实现要素：
本发明针对现有技术中的不足，提供了一种含钛复合聚硫酸铁絮凝剂的制备方法，所制备的复合聚合硫酸铁含有纳米二氧化钛，除了絮凝作用，还具有光催化作用，对微污染、低温低浊、低cod原水净化效果优异。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种含钛复合聚硫酸铁絮凝剂的制备方法，包含以下几个步骤：步骤a：通过硫酸法钛白粉生产工艺得到钛矿酸解液、钛白废酸和七水合硫酸亚铁；步骤b：以二氧化钛质量计，将钛矿酸解液稀释至5g/l至25g/l；步骤c：将稀释后的钛矿酸解液放入温度在40℃至100℃之间的水溶液中搅拌至少1小时形成二氧化钛溶胶；步骤d：往二氧化钛溶胶内加入钛白废酸得到酸性纳米二氧化钛溶胶；步骤e：将七水合硫酸亚铁放入酸性纳米二氧化钛溶胶内进行溶解，溶解温度在40℃至100℃，溶解时间至少为1小时；步骤f：七水合硫酸亚铁与酸性纳米二氧化钛溶胶的酸混合溶解反应结束后得到溶解液，溶解液通过氯酸盐氧化法，或者过氧化氢氧化法，或者亚硝酸盐催化法制备复合聚合硫酸铁。
上述技术方案中，优选的，在所属的步骤f中，采用过氧化氢氧化法时，溶解液加入氧化剂过氧化氢并通入氧气，在80℃下反应10小时得到复合聚合硫酸铁。
上述技术方案中，优选的，在所属的步骤f中，采用过氯酸盐氧化法时，溶解液加入氧化剂氯酸钠并通入高压氧气，在90℃下反应2小时得到复合聚合硫酸铁。
上述技术方案中，优选的，在所属的步骤f中，采用亚硝酸盐催化法时，溶解液加入亚硝酸钠并通入高压氧气，在90℃、0.2mpa下反应4小时得到复合聚合硫酸铁。
上述技术方案中，优选的，以质量百分比计，所述的复合聚合硫酸铁中纳米二氧化钛占0.1%~1%。
上述技术方案中，优选的，钛矿酸解液中二氧化钛为锐钛型二氧化钛晶种。
上述技术方案中，优选的，以二氧化钛质量计，在步骤c中，二氧化钛溶胶中二氧化钛的浓度为0.5g/l~5g/l。
上述技术方案中，优选的，溶解液的ph值在1~5之间。
本发明制备的复合絮凝剂对低cod原水净化效率高；一般絮凝剂净化水时只产生絮状物沉淀，用过滤、浮、沉降等方法来分离水中杂质，对小分子，低浓度的有机物除污能力较差，而本发明包含了纳米氧化钛，具有光催化活性，在光照条件下对有机小分子降解，提高了净化效率。而纳米氧化钛又被吸附在硫酸铁絮凝剂上，容易和水分离。同时本发明使用硫酸法钛白粉厂的钛白废酸和硫酸亚铁，提高了钛白废副产物的循环利用，因此本发明生产相同亚铁含量的聚合硫酸铁絮凝剂，本发明所用氧化剂的量有所降低，降低了原料成本。本发明生产的含钛复合聚铁絮凝剂稳定性高，直接用钛白废副硫酸亚铁生产聚合硫酸铁，由于废副硫酸亚铁中含有少量的未水解的硫酸氧钛，在高ph值使用时，高浓度絮凝剂中的钛会水解，使得处理水的浊度增加。而本发明在硫酸亚铁氧化的过程中含有纳米氧化钛促进了硫酸氧钛的水解，提高了絮凝剂使用过程中的稳定性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：所制备的复合聚合硫酸铁含有纳米二氧化钛，除了絮凝作用，还具有光催化作用，对微污染、低温低浊、低cod原水净化效果优异。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1，一种含钛复合聚硫酸铁絮凝剂的制备方法，通过硫酸法钛白粉生产工艺得到钛矿酸解液、钛白废酸和七水合硫酸亚铁。制备含有纳米二氧化钛溶胶：将浓度为220g/l的钛矿酸解液，稀释至10g/l，取1l稀释的钛矿酸解液，缓慢加入到1l50℃的水中，搅拌5h，溶液变浑浊。加入0.1l的15%的废酸溶液，搅拌均匀待用。废酸为硫酸。
复合聚合硫酸铁絮凝剂的制备：将200g七水合硫酸亚铁加入到酸性纳米二氧化钛溶胶中溶解。溶解温度为40℃，溶解时间为1h。加入氧化剂过氧化氢氧化并通氧气，80℃下反应10h，得到复合聚合硫酸铁液体。所述的复合聚合硫酸铁中纳米二氧化钛占0.5%。
实施例2，一种含钛复合聚硫酸铁絮凝剂的制备方法，通过硫酸法钛白粉生产工艺得到钛矿酸解液、钛白废酸和七水合硫酸亚铁。制备纳米二氧化钛溶胶：向0.1m3浓度为200g/l的钛矿酸解液加水稀释至20g/l，得到1m3的钛矿酸解液；将含有1m3水的反应釜升温至60℃，钛矿酸解液缓慢加入到反应釜中，搅拌2h，溶液变浑浊加入0.1m3的15%的废酸溶液，搅拌均匀得到酸性的二氧化钛溶胶。废酸为硫酸。
复合聚合硫酸铁絮凝剂的制备：将七0.2t七水合硫酸亚铁加入到酸性纳米二氧化钛溶胶中溶解。溶解温度为60℃，溶解时间为2h。酸混合溶解反应达到终点后，保持搅拌速度在45r/min，用抽料泵把混合溶解料抽到循环反应塔中，所述循环反应塔即是塔内保持循环，加入0.1吨已用水溶解的亚硝酸钠，打开高压氧气开关，通入高压氧气进行反应，反应开始时温度为90℃，反应时间为4小时，反应压力为0.2mpa，反应结束后得到复合聚合硫酸铁液体。所述的复合聚合硫酸铁中纳米二氧化钛占0.7%。
实施例3，一种含钛复合聚硫酸铁絮凝剂的制备方法，通过硫酸法钛白粉生产工艺得到钛矿酸解液、钛白废酸和七水合硫酸亚铁。制备含有纳米二氧化钛溶胶：将浓度为100g/l的钛矿酸解液，稀释至5g/l，取1l稀释的钛矿酸解液，缓慢加入到1l90℃的水中，搅拌1h，溶液变浑浊。加入0.2l的10%的废酸溶液，搅拌均匀待用。废酸为硫酸。
复合聚合硫酸铁絮凝剂的制备：将300g七水合硫酸亚铁加入到酸性纳米二氧化钛溶胶中溶解。溶解温度为70℃，溶解时间为1h。加入氧化剂氯酸钠氧化并通高压氧气，90℃下反应2h，得到复合聚合硫酸铁液体。所述的复合聚合硫酸铁中纳米二氧化钛占0.4%。
实施例4，一种含钛复合聚硫酸铁絮凝剂的制备方法，通过硫酸法钛白粉生产工艺得到钛矿酸解液、钛白废酸和七水合硫酸亚铁。制备含有纳米二氧化钛溶胶：将浓度为100g/l的钛矿酸解液，稀释至25g/l，取1l稀释的钛矿酸解液，缓慢加入到1l100℃的水中，搅拌5h，溶液变浑浊。加入0.2l的10%的废酸溶液，搅拌均匀待用。废酸为硫酸。
复合聚合硫酸铁絮凝剂的制备：将300g七水合硫酸亚铁加入到酸性纳米二氧化钛溶胶中溶解。溶解温度为100℃，溶解时间为3h。加入氧化剂氯酸钠氧化并通高压氧气，90℃下反应2h，得到复合聚合硫酸铁液体。所述的复合聚合硫酸铁中纳米二氧化钛占0.4%。
实施例5，一种含钛复合聚硫酸铁絮凝剂的制备方法，通过硫酸法钛白粉生产工艺得到钛矿酸解液、钛白废酸和七水合硫酸亚铁。制备含有纳米二氧化钛溶胶：将浓度为100g/l的钛矿酸解液，稀释至5g/l，取1l稀释的钛矿酸解液，缓慢加入到1l400℃的水中，搅拌7h，溶液变浑浊。加入0.2l的10%的废酸溶液，搅拌均匀待用。废酸为硫酸。
复合聚合硫酸铁絮凝剂的制备：将300g七水合硫酸亚铁加入到酸性纳米二氧化钛溶胶中溶解。溶解温度为40℃，溶解时间为6h。加入氧化剂氯酸钠氧化并通高压氧气，90℃下反应2h，得到复合聚合硫酸铁液体。所述的复合聚合硫酸铁中纳米二氧化钛占0.4%。
絮凝效果测试：实验用水样为配制模拟水样，由高岭土和腐殖酸配制而成，其中腐殖酸储备液为将1g腐殖酸溶于0.01mol/l的氢氧化钠溶液中得到．配制模拟水样的水质指标为:浊度13ntu，ph为8，toc10mg/l。混凝实验中，将500ml水样置于磁力搅拌机上，快速搅拌下投加混凝剂，2min后，慢速搅拌15min，然后沉降20min．在液面下2cm处取上清液，其浊度用浊度仪测定，toc含量分析通过toc-v分析仪测定。由表1的数据结果可知，本发明提供的复合絮凝剂絮凝效果优异。
表1