本技術涉及印染廢水脫色處理，特別是涉及復合金屬雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑及其制備方法與應用。

背景技術：

1、一直以來，工業(yè)化進程不斷加快，水資源消耗量與日俱增，同時工業(yè)廢水成為廢水排放的主要來源，其中，印染廢水作為環(huán)境污染源之一造成了諸多危害，其廢液水量大，成分復雜且色度深，ph值變化大，難以生物降解，因此，印染廢水已成為亟待解決的重大環(huán)境問題之一。

2、目前，針對不同的印染廢水開發(fā)出多種處理方法，吸附法、化學氧化法、生物法、絮凝沉降法等。其中，絮凝沉降法具有處理脫色效率高、操作簡便等優(yōu)點。在實際廢水處理中，對難處理的印染廢水脫色效果較好的脫色絮凝劑主要為有機高分子聚合物，如聚丙烯酰胺、雙氰胺甲醛聚合物、聚二甲基二烯丙基氯化銨等。相對于其他高分子聚合物，雙氰胺甲醛聚合物屬于一種陽離子型聚合物，可以提供大量的正電荷，其聚合物分子中的胍胺結構與印染分子發(fā)生反應，通過靜電作用及形成分子間氫鍵進一步通過架橋、網(wǎng)捕等混凝作用聚集使印染廢水中的有色物質(zhì)沉降除去，對印染廢水具有良好的脫色性能。但由于雙氰胺價格偏貴，使脫色絮凝劑成本較高，多數(shù)廠家難以接受。聚合氯化鋁是一種凈水材料，無機高分子混凝劑，價格低廉，對水中膠體和顆粒物具有高度電中和及橋聯(lián)作用，可去除微有毒物和重金屬離子，但單獨使用對印染廢水的脫色效果并不明顯。因此，開發(fā)綠色環(huán)保、經(jīng)濟高效的復合金屬雙氰胺甲醛陽離子脫色絮凝劑對解決印染廢水污染問題具有重要作用。

3、基于上述問題，將無機絮凝劑聚合氯化鋁化學復合到雙氰胺甲醛聚合物中合成復合金屬雙氰胺甲醛陽離子脫色絮凝劑為解決印染廢水污染問題提供了一種新的可能性，然而，目前相關研究還較為鮮見。為此，本技術提供一種復合金屬雙氰胺甲醛陽離子脫色絮凝劑、其制備方法和應用，先以雙氰胺、甲醛、氯化銨等為原料通過脫水縮聚反應合成中間體，再和聚合氯化鋁化學復合合成復合金屬雙氰胺甲醛陽離子脫色絮凝劑，系統(tǒng)地研究了復合金屬雙氰胺甲醛陽離子脫色絮凝劑的制備方法(物料摩爾比、反應溫度、反應時間等)和脫色應用的條件(脫色時間、脫色絮凝劑的投加量等)對印染廢水脫色應用的影響，研究表明，制備的復合金屬雙氰胺甲醛陽離子脫色絮凝劑能提供大量陽離子使染料分子上所帶的負電荷被中和而失穩(wěn)，能彌補二者單獨作用的不足，既能提升脫色性能，減少有機脫色絮凝劑使用量，又可降低處理成本，具有良好的經(jīng)濟價值，對社會的可持續(xù)發(fā)展具有深遠的意義，擁有廣闊的應用前景。

技術實現(xiàn)思路

1、解決的技術問題：

2、本技術需要解決的技術問題是印染廢水排放大、色度深、ph值變化大、難以生物降解的現(xiàn)象，不但成分復雜，化學需氧量含量高，造成了極大危害，且現(xiàn)代染料的發(fā)展和印染加工技術的進步，印染結構和穩(wěn)定性大為提高，依靠生物處理難以高效快速降解，投加脫色絮凝劑使其脫穩(wěn)去除是一種簡易高效的方法，在處理實際印染廢水時，由于雙氰胺價格偏貴，使脫色絮凝劑成本較高，且無機絮凝劑聚合氯化鋁單獨使用對印染廢水的脫色效果并不明顯等問題，基于現(xiàn)有技術的不足，本技術提供復合金屬雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑及其制備方法與應用，先以雙氰胺、甲醛、氯化銨等為原料通過脫水縮聚反應合成中間體，再和聚合氯化鋁化學復合合成復合金屬雙氰胺甲醛陽離子脫色絮凝劑，系統(tǒng)地研究了復合金屬雙氰胺甲醛陽離子脫色絮凝劑的制備方法(物料摩爾比、反應溫度、反應時間等)和脫色應用的條件(脫色時間、脫色絮凝劑的投加量等)對印染廢水脫色應用的影響，制備的復合金屬雙氰胺甲醛陽離子脫色絮凝劑可彌補各自單獨使用的缺陷，作為印染廢水的脫色絮凝劑，不僅具有高效脫除印染廢水色度能力，同時降低廢水處理成本。此外，實現(xiàn)印染廢水治理，為印染廢水脫色處理提供技術支持，并在生態(tài)環(huán)境保護和人類健康方面意義深遠。

3、技術方案：

4、復合金屬雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑，其分子結構如下：

5、

6、復合金屬雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑的制備方法，具體包括以下步驟：

7、第一步：按摩爾比雙氰胺：甲醛：氯化銨：尿素：三聚氰胺：丙烯酰胺：六亞甲基四胺：聚合氯化鋁＝1:(0.5～4):(0.25～2):(0.1～2):(0.1～4):(0.1～1):(0.5～2):(0.6～0.9)，取雙氰胺、甲醛、氯化銨、尿素、三聚氰胺、丙烯酰胺、六亞甲基四胺和聚合氯化鋁，在裝有冷凝回流管和溫度計的反應器中，加入雙氰胺、甲醛、尿素、三聚氰胺、丙烯酰胺、六亞甲基四胺及1/2質(zhì)量的氯化銨，打開冷凝水并攪拌混勻；

8、第二步：升溫到30～60℃，保溫反應5～20min后，加入剩余1/2質(zhì)量的氯化銨；

9、第三步：將溫度設定到50～90℃，保溫反應1～4h后，將產(chǎn)品自然冷卻；

10、第四步：將聚合氯化鋁加入到自然冷卻后的產(chǎn)品中，溫度設定到50～90℃，保溫反應1～4h后，停止加熱，自然冷卻后，即得到復合金屬雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑。

11、作為本技術的一種優(yōu)選技術方案：所述雙氰胺物質(zhì)的量濃度為0.5～2mol/l。

12、本技術還公開了復合金屬雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑在印染廢水中脫色的應用，所述復合金屬雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑的投加量為10～200mg/l；所述印染廢水包括生產(chǎn)廢水和洗滌廢水；所述印染廢水的初始ph值為1～14；所述脫色應用為先以150～400r/min的速度快速攪拌，攪拌時間為3～10min，再以20～60r/min的速度慢速攪拌，攪拌時間為10～20min。

13、作為本技術的一種優(yōu)選技術方案：復合金屬雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑合成反應機理為：

14、s1，氯化銨與甲醛通過可逆反應生成了鹽酸；

15、s2，雙氰胺分子吸收氫離子在加熱條件下發(fā)生異構化反應，由二酰胺結構轉(zhuǎn)變?yōu)榍杌医Y構并帶有正電荷，且雙氰胺分子不斷消耗氫離子促使氯化銨與甲醛的反應向右進行；

16、s3，多個雙氰胺分子可以通過氰基與自身的胺基發(fā)生加成反應生成的亞胺基鍵而連接成為羥甲基衍生物；

17、s4，兩個分子間通過與甲醛反應生成的羥甲基與羥甲基或者羥甲基與胺基之間進行脫水縮合反應生成大分子，即雙氰胺甲醛陽離子脫色絮凝劑；

18、s5，雙氰胺甲醛陽離子脫色絮凝劑的c＝o與聚合氯化鋁的-oh可以通過形成氫鍵相互作用，即得到復合金屬雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑。

19、作為本技術的一種優(yōu)選技術方案：s1中反應式為：4nh4cl+6choh→(ch2)6n4+4hcl+6h2o

20、(ch2)6n4+hcl→(ch2)6n4·hcl

21、

22、作為本技術的一種優(yōu)選技術方案：s2中反應式為：

23、

24、作為本技術的一種優(yōu)選技術方案：s3中反應式為：

25、

26、作為本技術的一種優(yōu)選技術方案：s4中反應式為：

27、

28、作為本技術的一種優(yōu)選技術方案：s5中反應式為：

29、

30、本技術的技術原理是：本發(fā)明所述復合金屬雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑，先以雙氰胺、甲醛、氯化銨為原料通過脫水縮聚反應合成中間體，再和聚合氯化鋁化學復合合成復合金屬雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑，系統(tǒng)地研究了復合金屬雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑的制備方法(物料摩爾比、反應溫度、反應時間)和脫色應用的條件(脫色時間、脫色絮凝劑的投加量)對印染廢水脫色應用的影響，制備的復合金屬雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑可彌補各自單獨使用的缺陷，作為印染廢水的脫色絮凝劑，不僅具有高效脫除印染廢水色度能力，同時降低廢水處理成本。

31、有益效果：

32、本技術所述復合金屬雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑及其制備方法與應用采用以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，具有以下技術效果：

33、1、復合金屬雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑中的雙氰胺甲醛聚合物通過脫水縮聚反應合成，能提供大量陽離子使染料分子上所帶的負電荷被中和而失穩(wěn)，同時因水解生成大量的絮狀物而具有網(wǎng)捕、架橋及絡合沉降作用，實現(xiàn)對印染廢水上有色物質(zhì)的脫除；

34、2、與聚合氯化鋁的化學復合合成制備的復合金屬雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑，能彌補各自單獨使用的不足，不僅能提升印染廢水脫色性能，而且可減少有機脫色絮凝劑投加量，降低處理成本，具有良好的經(jīng)濟價值；

35、3、本發(fā)明制備的復合金屬雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑具有良好的脫色效果，粘度適中，易溶于水，在投加量較小時，絮凝效果較好，具有廣闊的應用前景；

36、4、所制復合金屬雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑以雙氰胺、甲醛、聚合氯化鋁等為原料，脫水縮聚合成過程中所有投入的原料全部生成了雙氰胺甲醛聚合物，無廢氣、廢水、廢渣等排放，是一種較為先進的綠色化學合成工藝，具有原料易得，價格便宜、操作簡單、反應溫和、生產(chǎn)周期短等優(yōu)點，完全適合規(guī)模生產(chǎn)。