混凝作為一種經濟有效的(de)(de)技術被廣(guang)泛應用于(yu)水(shui)處理(li)中(zhong)。目前,常用的(de)(de)混凝劑為鐵(tie)鹽(yan)和(he)鋁鹽(yan)。然而(er),鐵(tie)鹽(yan)和(he)鋁鹽(yan)在實際混凝過程(cheng)中(zhong)存在很多問題：

　　1)絮體(ti)生長速率(lv)慢、尺(chi)寸小(xiao)、沉降時間長;

　　2)處理低溫、低濁水(shui)時混凝(ning)性(xing)能差;

　　3)鐵鹽混凝出水(shui)有一定的氣味和(he)色度;

　　4)殘留混(hun)凝劑(ji)對人體、水(shui)體生物有害;

　　5)混凝污(wu)泥量(liang)大、處理成本高等。近(jin)年來(lai),鈦鹽作為新興的混凝劑(ji)受(shou)到(dao)廣(guang)泛(fan)關注。

　　由于鈦鹽獨特的水(shui)解(jie)行為與混凝機制,鈦混凝過(guo)程(cheng)具(ju)有(you)絮體特性優(you)異、低(di)溫低(di)濁有(you)效、出水(shui)殘(can)留鈦濃度(du)低(di)且(qie)無毒、混凝污(wu)泥可資源化(hua)等優(you)點,有(you)望解(jie)決鐵(tie)鋁鹽混凝過(guo)程(cheng)中存在的問題(ti)。

　　鈦(tai)(tai)混(hun)(hun)(hun)凝劑的(de)(de)發(fa)展(zhan)歷史至今(jin)已有100 a以(yi)上。早在(zai)1916年(nian)(nian)(nian),硫酸鈦(tai)(tai)[Ti(SO4)2]與(yu)鋁鹽混(hun)(hun)(hun)凝劑復配(pei)使用(yong)(yong),使得(de)混(hun)(hun)(hun)凝絮(xu)體的(de)(de)沉淀時間縮短了(le)2/3。1934年(nian)(nian)(nian),Mohlman[9]研究發(fa)現四氯化鈦(tai)(tai)(TiCl4)具(ju)有與(yu)鐵鹽相(xiang)當(dang)的(de)(de)污(wu)(wu)泥脫水性(xing)能(neng)(neng)。1937年(nian)(nian)(nian),Ti(SO4)2首次被應用(yong)(yong)到水處(chu)(chu)理(li)(li)中,盡管去除(chu)氟的(de)(de)性(xing)能(neng)(neng)一(yi)般,但在(zai)更(geng)寬(kuan)的(de)(de)pH范(fan)圍以(yi)及低(di)溫條件下表現出優(you)異的(de)(de)混(hun)(hun)(hun)凝性(xing)能(neng)(neng),并且能(neng)(neng)夠有效降低(di)水的(de)(de)色度(du)。在(zai)隨后的(de)(de)70 a里,由于鈦(tai)(tai)鹽價格昂貴,鈦(tai)(tai)混(hun)(hun)(hun)凝劑的(de)(de)相(xiang)關研究呈(cheng)現空白。2000年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)一(yi)項(xiang)研究表明(ming),鈦(tai)(tai)混(hun)(hun)(hun)凝污(wu)(wu)泥可以(yi)通(tong)過煅燒處(chu)(chu)理(li)(li)回(hui)(hui)收(shou)二氧化鈦(tai)(tai)(TiO2),而且回(hui)(hui)收(shou)的(de)(de)TiO2具(ju)有比商用(yong)(yong)P25-TiO2更(geng)好的(de)(de)光(guang)催(cui)化性(xing)能(neng)(neng),這(zhe)將大大降低(di)混(hun)(hun)(hun)凝污(wu)(wu)泥處(chu)(chu)理(li)(li)處(chu)(chu)置所帶來(lai)的(de)(de)成本。因此,隨著鈦(tai)(tai)工業的(de)(de)快速發(fa)展(zhan),鈦(tai)(tai)鹽作為混(hun)(hun)(hun)凝劑又重新受到了(le)重視。2009年(nian)(nian)(nian),一(yi)項(xiang)研究報道兩種典(dian)型的(de)(de)鈦(tai)(tai)鹽——Ti(SO4)2和(he)TiCl4作為混(hun)(hun)(hun)凝劑單(dan)獨使用(yong)(yong)都(dou)表現出了(le)與(yu)鐵鋁鹽相(xiang)當(dang)或更(geng)好的(de)(de)混(hun)(hun)(hun)凝性(xing)能(neng)(neng)。

　　簡單(dan)鈦(tai)(tai)(tai)鹽混凝劑(ji)會導致(zhi)混凝出(chu)水pH急(ji)劇(ju)下降。為解決此問(wen)(wen)題,中(zhong)(zhong)國學(xue)者參照聚(ju)鋁和(he)聚(ju)鐵混凝劑(ji)制(zhi)(zhi)備所使(shi)用的(de)(de)微量滴堿法,制(zhi)(zhi)備出(chu)了(le)(le)系列(lie)聚(ju)鈦(tai)(tai)(tai)混凝劑(ji)——聚(ju)氯化鈦(tai)(tai)(tai)(PTC)與聚(ju)硫(liu)酸(suan)鈦(tai)(tai)(tai)(PTS),部分解決了(le)(le)簡單(dan)鈦(tai)(tai)(tai)鹽應用中(zhong)(zhong)存在的(de)(de)問(wen)(wen)題。但是,由(you)于聚(ju)鈦(tai)(tai)(tai)混凝劑(ji)為液體,在庫(ku)存期(qi)仍有強烈的(de)(de)水解傾向(xiang),逐(zhu)漸(jian)析出(chu)沉淀而失效。Huang等將聚(ju)硅酸(suan)引入到(dao)PTC和(he)PTS的(de)(de)制(zhi)(zhi)備中(zhong)(zhong),并沒有表現(xian)出(chu)明顯的(de)(de)改(gai)善(shan)效果,反而由(you)于硅酸(suan)的(de)(de)負電(dian)(dian)荷導致(zhi)電(dian)(dian)荷中(zhong)(zhong)和(he)能力的(de)(de)降低。另外,由(you)于聚(ju)合度較低,混凝出(chu)水pH下降仍然嚴重。

　　近年來,Wang等通(tong)過(guo)簡單的(de)(de)(de)溶(rong)膠-凝(ning)(ning)(ning)膠化工藝開發出(chu)了高效且穩定的(de)(de)(de)新型鈦(tai)凝(ning)(ning)(ning)膠混(hun)(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)劑(TXC),在濁度(du)、有(you)機物、重金屬、藻類、染料、細菌(jun)等污染物的(de)(de)(de)去除中(zhong)表現出(chu)優異的(de)(de)(de)性(xing)能(neng)。TXC作為(wei)(wei)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)劑具有(you)如下優勢：克服了液體(ti)(ti)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)劑不穩定的(de)(de)(de)缺點,可以方便地存儲與運輸;在合成(cheng)過(guo)程中(zhong)完成(cheng)了鈦(tai)的(de)(de)(de)部分水(shui)解(jie)(jie),克服了鐵/鈦(tai)無機鹽(yan)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)處理(li)后(hou)出(chu)水(shui)溶(rong)液pH過(guo)低的(de)(de)(de)問題(ti);適用投(tou)加量(liang)與pH范圍寬,避免了由(you)電荷反轉所(suo)致的(de)(de)(de)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)性(xing)能(neng)惡化;絮(xu)(xu)體(ti)(ti)尺(chi)寸大(3~10倍于(yu)鐵/鋁鹽(yan)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)絮(xu)(xu)體(ti)(ti))、沉降速度(du)快(kuai)(3倍于(yu)鋁鹽(yan))、殘余(yu)鈦(tai)濃度(du)低(< 0.1 mg/L);水(shui)解(jie)(jie)形成(cheng)具有(you)網(wang)狀(zhuang)結構的(de)(de)(de)產(chan)物,具有(you)更多的(de)(de)(de)表面(mian)活性(xing)位點和更強(qiang)的(de)(de)(de)網(wang)捕卷掃(sao)能(neng)力,有(you)利于(yu)污染物的(de)(de)(de)深(shen)度(du)去除。為(wei)(wei)提高TXC的(de)(de)(de)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)性(xing)能(neng),通(tong)過(guo)復配陽離子聚(ju)合物,如殼聚(ju)糖、聚(ju)二(er)甲基二(er)烯丙基氯(lv)化銨(PDMDAAC)來制(zhi)備復合鈦(tai)凝(ning)(ning)(ning)膠混(hun)(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)劑。此外,在制(zhi)備TXC過(guo)程中(zhong)引入鐵鹽(yan),既(ji)能(neng)保證混(hun)(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)性(xing)能(neng)又可以降低生產(chan)成(cheng)本。

　　綜(zong)上,鈦混(hun)凝劑(ji)經歷了從(cong)簡單(dan)到(dao)聚合(he)、從(cong)單(dan)一到(dao)復(fu)合(he)的發展過(guo)程。在從(cong)實驗室走向工業應用的改性策(ce)略中(zhong),溶(rong)膠(jiao)-凝膠(jiao)法是(shi)制備高效穩定鈦混(hun)凝劑(ji)的一種很有(you)前(qian)景的方法。復(fu)合(he)型鈦混(hun)凝劑(ji)是(shi)今(jin)后鈦混(hun)凝劑(ji)開發的重點(dian)方向。

　　1.2 鈦混凝劑的研究現(xian)狀(zhuang)

　　與鐵鋁鹽混(hun)(hun)凝(ning)劑相比,鈦混(hun)(hun)凝(ning)劑水(shui)(shui)解速率更快(kuai),受溫度和pH影響(xiang)(xiang)小(xiao)。鈦鹽混(hun)(hun)凝(ning)過(guo)程絮(xu)體生長速率快(kuai)、絮(xu)體尺(chi)寸大且沉(chen)降(jiang)快(kuai),大大縮(suo)短了(le)混(hun)(hun)凝(ning)-沉(chen)淀所需的(de)時(shi)間。鈦水(shui)(shui)解物(wu)對溶(rong)解性(xing)有(you)機物(wu)以及部分(fen)無機污(wu)染(ran)物(wu)的(de)吸附能(neng)力強,而且鈦混(hun)(hun)凝(ning)劑水(shui)(shui)解殘(can)留少(shao),對下(xia)級處(chu)理(li)單元影響(xiang)(xiang)小(xiao)。得益于上述(shu)優點(dian),鈦混(hun)(hun)凝(ning)劑已經(jing)在飲(yin)用水(shui)(shui)處(chu)理(li)、廢水(shui)(shui)處(chu)理(li)、污(wu)泥脫水(shui)(shui)、膜前預(yu)處(chu)理(li)等方面得到了(le)廣泛研(yan)究(jiu)。

　　鈦鹽(yan)混(hun)凝在去(qu)除(chu)濁度、有(you)機物、無(wu)機離(li)子等(deng)方面的有(you)效性(xing)得(de)到(dao)了充分驗證(zheng)。其中(zhong)(zhong),目標污染物主要集(ji)中(zhong)(zhong)在藻類(lei)、細(xi)菌(jun)、亞砷酸鹽(yan)、染料以及溶解性(xing)有(you)機物等(deng),而處理低溫低濁水、作為(wei)預處理緩解膜污染、深度處理降低消(xiao)毒副(fu)產物的生成勢等(deng)方面成為(wei)目前鈦鹽(yan)混(hun)凝研究(jiu)的熱(re)點方向。

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