專利名稱：：一種有機無機復(fù)合高效脫色絮凝劑及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種絮凝劑，特別涉及一種有機無機復(fù)合高效脫色絮凝劑及其制備方法與應(yīng)用，屬于環(huán)保水處理
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：隨著染料工業(yè)的迅速發(fā)展，目前全世界使用的染料品種已達數(shù)萬種，印染廢水主要含有染料、漿料、助劑、油劑、酸、堿、纖維雜質(zhì)及無機鹽等，具有成分復(fù)雜、濃度高、色度高、難降解等特點，是我國工業(yè)廢水中普遍存在的難處理廢水之一。該類廢水的治理首先要解決脫色問題，而目前常用的脫色處理方法有中和法、氧化法、吸附法、反滲透法和混凝法等。其中混凝法以其適應(yīng)性強，操作管理簡單，基建投資低等優(yōu)點而被廣泛使用。但由于印染廢水品種繁多，同一種混凝劑應(yīng)用于不同的印染廢水其混凝脫色效果存在很大的差異。因此，結(jié)合染料分子結(jié)構(gòu)，深入研究各種混凝劑和絮凝劑的作用機理，尤其是研制開發(fā)新型高效復(fù)合絮凝脫色劑等水處理新材料，已經(jīng)成為目前印染水處理絮凝技術(shù)研究與應(yīng)用實踐中發(fā)展的最主要方向之一。在印染紡織工業(yè)中，由于使用的大量的新型酸性染料、活性染料、直接染料等穩(wěn)定性強、難于生物降解、有較高毒性的溶解性染料，導(dǎo)致該工業(yè)生產(chǎn)過程中排放的廢水色度較難處理。采用普通的聚合氯化鋁(PAC)和聚合硫酸鐵(PFS)處理該類染料廢水時，無法達到預(yù)期的混凝脫色等水處理效果。為達到脫色等水處理目的，在該類廢水處理過程中，往往需要使用雙氰胺-甲醛(DCD-HCH0)縮聚物有機脫色劑。雖然該脫色劑對于印染廢水脫色具有一定效果，但因產(chǎn)物聚合度有限、陽離子度低、分子量小，導(dǎo)致其固有的沉淀網(wǎng)捕作用差，水處理絮凝脫色反應(yīng)過程形成的絮體細小，因而絮凝沉降效果較差，無法在短時間內(nèi)快速沉降，很多時候不能滿足工業(yè)化大水量、高負荷的水處理要求；同時，單純的雙氰胺_甲醛(DCD-HCH0)有機脫色劑成本高，導(dǎo)致水處理運行費用較高，而且雙氰胺-甲醛縮聚產(chǎn)物水處理生成的礬花非常細小、比重小，根本無法沉淀，嚴重影響其水處理脫色性能。因此，當(dāng)采用雙氰胺-甲醛(DCD-HCH0)縮聚物有機高分子脫色劑時，在實際的印染廢水處理過程中，往往須配合無機高分子混凝劑PAC或PFS等其它無機類混凝劑，才能發(fā)揮脫色效果。而且聚合好的雙氰胺_甲醛縮聚物脫色劑是不能與PAC或PFS進行簡單混合復(fù)配的。鑒于此，有必要開發(fā)研制集脫色、絮凝、沉降于一體的多功能復(fù)合水處理藥劑，以便達到使用方便、水處理效果好和降低水處理運行費用等目的。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有印染廢水脫色劑的缺點與不足，提供一種廉價、高效、適用性廣的有機無機復(fù)合高效脫色絮凝劑的制備方法。通過該制備方法得到的有機無機復(fù)合高效脫色絮凝劑將脫色與混凝沉淀兩者有機結(jié)合在一起，實現(xiàn)印染廢水完全脫色處理，降低現(xiàn)有印染廢水處理成本。本發(fā)明的另一目的在于提供通過所述制備方法得到的有機無機復(fù)合高效脫色絮3凝劑。本發(fā)明的再一目的在于提供所述有機無機復(fù)合高效脫色絮凝劑的應(yīng)用。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種有機無機復(fù)合高效脫色絮凝劑的制備方法，包含以下步驟將相當(dāng)于體系總質(zhì)量816%的乙二醛與相當(dāng)于體系總質(zhì)量1015%的鋁鐵摩爾比為1:1的硫酸鋁硫酸鐵溶液混合；接著于305(TC，在不斷攪拌的條件下，分批加入相當(dāng)于體系總質(zhì)量2540%的雙氰胺和相當(dāng)于體系總質(zhì)量5.020%的尿素；接著于7585"反應(yīng)1.02.0小時；然后加入相當(dāng)于體系總質(zhì)量5.015%的季銨鹽型陽離子淀粉和相當(dāng)于體系總質(zhì)量1015%的鋁鐵摩爾比為1:1的硫酸鋁硫酸鐵溶液，于759(TC反應(yīng)1.04.0小時；反應(yīng)完畢降溫40°C以下出料，得到有機無機復(fù)合高效脫色絮凝劑。所述的季銨鹽型陽離子淀粉優(yōu)選為2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨改性陽離子淀粉?！N有機無機復(fù)合高效脫色絮凝劑，通過上述制備方法得到。所述有機無機復(fù)合高效脫色絮凝劑應(yīng)用于環(huán)保水處理
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別適合用于處理印染廢水。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果(1)本發(fā)明在傳統(tǒng)雙氰胺_甲醛縮聚物脫色劑制備工藝原理基礎(chǔ)上，重新選用雙氰胺、乙二醛、為主要原料，同時添加尿素、季胺型陽離子淀粉、硫酸鋁硫酸鐵混合溶液作為產(chǎn)品改性劑，通過加溫聚合反應(yīng)制備無機有機復(fù)合新型高效脫色絮凝劑，進一步降低了產(chǎn)品成本。文獻檢索及脫色劑產(chǎn)品市場調(diào)研表明，在國內(nèi)未見報道用此添加劑生產(chǎn)脫色劑，亦未見有該種產(chǎn)品銷售。(2)與傳統(tǒng)雙氰胺_甲醛脫色劑生產(chǎn)過程相比，本項目技術(shù)添加廉價季胺型陽離子淀粉增大了聚合物產(chǎn)品分子量；添加廉價硫酸鋁硫酸鐵混合溶液既能反應(yīng)體系的酸性催化劑，保證聚合反應(yīng)的順利進行，又能利用有機物聚合過程消耗體系酸度促使硫酸鋁硫酸鐵自身發(fā)生羥基聚合反應(yīng)，以及硫酸鋁硫酸鐵與有機物之間發(fā)生羥基雜合聚合反應(yīng)。在本發(fā)明中添加的硫酸鋁硫酸鐵混合溶液，其來源廣泛，價格低廉，可以充分利用目前工業(yè)上的鋼鐵和鋁制品的酸洗含鋁鐵廢液，實現(xiàn)了變廢為寶、廢物循環(huán)再利用，降低了產(chǎn)品的制造成本，具有較強的價格競爭力。(3)與傳統(tǒng)雙氰胺-甲醛脫色劑生產(chǎn)過程相比，本發(fā)明選用乙二醛作為縮聚反應(yīng)的交聯(lián)劑替代甲醛，避免了產(chǎn)品中殘留甲醛對環(huán)境的影響。(4)本發(fā)明制備脫色劑產(chǎn)品的工藝流程，簡單且易于操作管理。得到的有機無機復(fù)合高效脫色絮凝劑結(jié)構(gòu)性能優(yōu)異，反應(yīng)中交聯(lián)劑選用乙二醛，比傳統(tǒng)甲醛交聯(lián)劑多一個醛基，更容易加成聚合生產(chǎn)更高分子量產(chǎn)物。(5)雙氰胺乙二醛反應(yīng)最終產(chǎn)物為季胺型陽離子縮聚物，而印染廢水中染料多為陰離子型，因此具有良好的脫色功能。反應(yīng)中形成共聚鋁鐵具有良好絮凝沉降作用，故無需另外添加PAC、PFS或聚丙烯酰胺等水處理劑處理染色廢水，是集脫色、絮凝等多種功能于一體的脫色絮凝劑。(6)本發(fā)明所述的機無機復(fù)合高效脫色絮凝劑主要應(yīng)用于染料工業(yè)廢水的脫色處理，適用于活性、酸性、分散等染料的廢水處理，也可用于紡織印染、顏料、油墨、造紙等工業(yè)廢水脫色處理。具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例1(1)稱取20質(zhì)量份濃度為40%的工業(yè)級乙二醛溶液，置于配有水浴加熱及冷凝回流裝置的反應(yīng)器中，然后加入質(zhì)量百分比為15質(zhì)量份硫酸鋁硫酸鐵溶液(來源為工業(yè)上的鋼鐵和鋁制品的酸洗含鋁鐵廢液，其中鋁鐵摩爾比1:l的)。(2)加熱至5(TC，再加入40質(zhì)量份雙氰胺和5質(zhì)量份尿素，控制反應(yīng)聚合溫度在85t:反應(yīng)1.0小時，再加入5質(zhì)量份市售2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨改性陽離子淀粉和15質(zhì)量份鋁鐵摩爾比為l:1的硫酸鋁硫酸鐵溶液，保溫75t:繼續(xù)反應(yīng)4小時，接著降溫，至4(TC以下出料，得到棕紅色粘稠液體，即為有機無機復(fù)合高效脫色絮凝劑。實施例2(1)稱取40質(zhì)量份濃度為40%的工業(yè)級乙二醛溶液，置于配有水浴加熱及冷凝回流裝置的反應(yīng)器中，然后加入質(zhì)量百分比為IO質(zhì)量份硫酸鋁硫酸鐵溶液(來源為工業(yè)上的鋼鐵和鋁制品的酸洗含鋁鐵廢液，其中鋁鐵摩爾比1:l的)。(2)加熱至30°C，再加入25質(zhì)量份雙氰胺和10質(zhì)量份尿素，控制反應(yīng)聚合溫度在75t:反應(yīng)2.0小時，再加入5質(zhì)量份市售2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨改性陽離子淀粉(和10質(zhì)量份鋁鐵摩爾比為1:1的硫酸鋁硫酸鐵溶液，保溫9(TC繼續(xù)反應(yīng)1小時，降溫，至4(TC以下出料，得到棕紅色粘稠液體，即為有機無機復(fù)合高效脫色絮凝劑。實施例3(1)稱取22.5質(zhì)量份濃度為40%的工業(yè)級乙二醛溶液，置于配有水浴加熱及冷凝回流裝置的反應(yīng)器中，然后加入質(zhì)量百分比為12.5質(zhì)量份硫酸鋁硫酸鐵溶液(其中鋁鐵摩爾比l:l的)。(2)加熱至40°C，再加入30質(zhì)量份雙氰胺和12.5質(zhì)量份尿素，控制反應(yīng)聚合溫度在8(TC反應(yīng)1.5小時，再加入10質(zhì)量份市售2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨改性的陽離子淀粉和12.5質(zhì)量份鋁鐵摩爾比為1:1的硫酸鋁硫酸鐵溶液，保溫8(TC繼續(xù)反應(yīng)2.5小時，降溫，至40°C以下出料，得到棕紅色粘稠液體，即為有機無機復(fù)合高效脫色絮凝劑。處理效果對比了實施例2制備的有機無機復(fù)合高效脫色絮凝劑與市售聚合鋁、雙氰胺_甲醛脫色劑處理分散艷綠染料、活性紅X-3B、酸性紅3B模擬印染廢水脫色效果，如表1所示表1新型高效脫色絮凝劑與傳統(tǒng)藥劑處理廢水效果比較<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>注采用六聯(lián)混凝攪拌儀，取500mL質(zhì)量濃度為100mg/L的模擬染料廢水，同時加入上述不同種類水處理脫色藥劑，快速攪拌1.5min，后緩慢攪拌10min，靜置20min。取上層清液測定吸光度，利用標(biāo)準(zhǔn)曲線根據(jù)下面公式計算脫色率。脫色率(％)=(pO-Pi)/P0X100式中p0—廢水中染料的初始質(zhì)量濃度(mg/L);Pi-測試樣品中活性紅的質(zhì)量濃度(mg/L)。從上述數(shù)據(jù)可以看出，對于分散染料廢水，市售聚合鋁、雙氰胺_甲醛及本發(fā)明制備有機無機復(fù)合高效脫色絮凝劑均有很好脫色率，主要由于分散染料本身是一類疏水性很強，水溶液性非常小，在水中主要以微小顆粒成為分散狀態(tài)存在的非離子型染料，因此很容易被水處理藥劑從水中分離出來而達到脫色目的。對于活性染料及酸性染料，由于染料分子結(jié)構(gòu)中磺酸基數(shù)目多，在水中顯負電性，染料水溶性好，穩(wěn)定性高不會自沉降，因此用聚合鋁處理時陽離子度低效果非常差，只有選用季胺鹽型高分子脫色劑。當(dāng)單獨選用雙氰胺-甲醛縮聚物處理時，染料只是和脫色劑生成溶解度低的絡(luò)合物、大顆粒膠體物質(zhì)，沉降速度慢脫色效果欠佳，因此傳統(tǒng)雙氰胺_甲醛縮聚物脫色劑處理活性、酸性染料廢水時必需配合聚合鋁才能發(fā)揮良好脫色效果。而本發(fā)明的有機無機復(fù)合高效脫色絮凝劑無需添加其它助凝劑就能很好處理活性、酸性染料廢水，生成絮體沉降快，脫色率均超過99%。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。權(quán)利要求一種有機無機復(fù)合高效脫色絮凝劑的制備方法，其特征在于包含以下步驟將相當(dāng)于體系總質(zhì)量8～16％的乙二醛與相當(dāng)于體系總質(zhì)量10～15％的鋁鐵摩爾比為1∶1的硫酸鋁硫酸鐵溶液混合；接著于30～50℃，在不斷攪拌的條件下，分批加入相當(dāng)于體系總質(zhì)量25～40％的雙氰胺和相當(dāng)于體系總質(zhì)量5.0～20％的尿素，于75～85℃反應(yīng)1.0～2.0小時，再加入相當(dāng)于體系總質(zhì)量5.0～15％的季銨鹽型陽離子淀粉和相當(dāng)于體系總質(zhì)量10～15％的鋁鐵摩爾比為1∶1的硫酸鋁硫酸鐵溶液，于75～90℃反應(yīng)1.0～4.0小時；反應(yīng)完畢降溫40℃以下出料，得到有機無機復(fù)合高效脫色絮凝劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的季銨鹽型陽離子淀粉為2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨改性陽離子淀粉。3.—種有機無機復(fù)合高效脫色絮凝劑，通過權(quán)利要求1或2所述的制備方法得到。4.所述有機無機復(fù)合高效脫色絮凝劑的應(yīng)用，其特征在于所述有機無機復(fù)合高效脫色絮凝劑應(yīng)用于環(huán)保水處理
技術(shù)領(lǐng)域：
。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于所述有機無機復(fù)合高效脫色絮凝劑用于處理印染廢水。全文摘要本發(fā)明公開了一種有機無機復(fù)合高效脫色絮凝劑及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明將8～16％的乙二醛與10～15％的鋁鐵摩爾比為1∶1的硫酸鋁硫酸鐵溶液混合，于30～50℃，在不斷攪拌的條件下，分批加入25～40％的雙氰胺和5～20％的尿素，于75～85℃反應(yīng)1～2小時，再加入5～15％的季銨鹽型陽離子淀粉和10～15％的鋁鐵摩爾比為1∶1的硫酸鋁硫酸鐵溶液，于75～90℃反應(yīng)1～4小時；降溫40℃以下出料，得到有機無機復(fù)合高效脫色絮凝劑。本發(fā)明制備方法環(huán)保，可利用工業(yè)上的鋼鐵和鋁制品的酸洗含鋁鐵廢液，得到的產(chǎn)品成本低，無需添加其它助凝劑就能很好處理活性、酸性染料廢水，生成絮體沉降快，脫色率均超過99％。文檔編號C02F1/54GK101723503SQ200910213938公開日2010年6月9日申請日期2009年12月16日優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日發(fā)明者李明玉,楊宇,董申偉申請人:暨南大學(xué);廣州博芳環(huán)?？萍加邢薰?