CN101445283B - 离子间高效脱色絮凝剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种离子间高效脱色絮凝剂及其应用。离子间高效脱色絮凝剂制作：将分子量调节剂1-10份、甲醛10-30份和引发剂1-6份混合均匀后与有机胺15-35份反应得到中间体1；将表氯醇10-30份和有机胺5-20份反应得到中间体2；将得到的中间体1、中间体2与有机胺5-25份、终止剂亚硫酸钠0.3-0.7mol反应得到中间体3；将中间体3加水20-50份得到目标产品。其应用有如下步骤：将絮凝剂1份用水5-20份搅拌稀释；将稀释后的絮凝剂按20-300PPM的剂量与经调节池调节的废水混合搅拌，并在沉淀池内沉淀；将沉淀后的清水经过滤器进入清液池，沉淀后的污泥进入污泥脱水池进行脱水；脱水后的清液进入清液池，剩余污泥杂质焚烧填埋。本发明并提高了对印染、造纸高浓度、高色度有机废水处理效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种污水的水处理技术，特别是涉及一种合成工艺安全可靠，操控能力强，产品的分子量控制在合理的范围之内，收率提高，并提高了对印染、造纸高浓度、高色度有机废水处理效果的离子间高效脱色絮凝剂及其应用。
背景技术
我国纺织、印染、造纸、生物制药等污废水COD(化学需氧量)值高、色度较浊，并含有多种有毒有害物质。目前，治理率不高，深度不够，是造成环境污染、生态破坏的主要污染源之一。去除污废水的色度和COD值，是目前治理的两大难题。以往实践证明，仅靠传统生化法，已无法彻底治理现代纺织、印染、造纸、生物制药等污废水。
高色度、高有机物的纺织、印染、造纸、生物制药等污废水治理技术有生化处理法和物化处理法。生化处理法是利用微生物的生命活力达到降低色度、净化水质的目的。物化处理法是指除生化处理法以外的其他方法，包括混凝沉淀、吸附、化学氧化、光催化氧化电解法等。其中，
生化处理法中有：
好氧生物处理法广泛用于工业废水处理中，好氧生物处理技术包括：各种改进型活性污泥法、生物转盘、生物滤池、接触氧化、氧化塘、曝气稳定塘(ASB)和土地处理系统等。
活性污泥法：活性污泥法是应用最为广泛的高色度、高有机物的纺织印染废水、造纸废水和染料废水的生物处理技术，它利用悬浮生长的微生物絮体(即活性污泥)吸附、吸收、氧化和降解废水中的有机污染物，使之转化为无害的物质，从而使纺织印染废水、造纸废水和染料废水得以净化。这种处理方法主要是降低废水中的BOD(Biochemical Oxygen Demand的简写；生化需氧量或生化耗氧量)值。由于纺织印染废水、造纸废水和染料废水含有的大量有机物可生化性较差，又由于传统活污泥法的缺点是污泥易膨胀，因此活性污泥法在这些废水处理中的应用效果并不理想。几经改进包括采用序批式活性污泥法(SBR)、HCR(高效好氧生物处理技术)废水处理技术、循环式流动性污泥法(CAST)等，但COD去除率低时，其能耗低且效益好，当COD去除率要求高时，其能耗就直线上升。
厌氧生物处理：厌氧生物处理工艺的实质是利用厌氧微生物的代谢特性，将废水中有机物进行还原，同时产生甲烷气体的一种经济而有效的处理技术。厌氧生物处理技术的发展源于城市污水废污泥的处理，至今已有100多年的历史，厌氧接触反应器、上流式厌氧污泥床(UASB)、升流式和降流式的厌氧滤池(AF)、厌氧流化床(AFB)和1C厌氧反应器是厌氧生物处理的集中主要处理方法，经厌氧生物处理工艺处理后的纺织印染废水、造纸废水和染料废水的色度和COD的去除率也不高，达不到我国排放要求。
好氧一厌氧组合处理法：好氧一厌氧处理工艺是厌氧处理后再进行好氧处理，采用该组合可以充分利用微生物的代谢活动分解废水中的有机污染物，将有机物作为微生物的营养被微生物利用，最终分解为稳定的无机物或合成细胞物质而作为污泥由水分离，从而使废水得到净化。它具有的优点是处理效果均比单一的厌氧或好氧好，经济效益也好，厌氧预处理时产生新能源沼气、废水中的可生物降解的大部分有机物在厌氧段被降解，好氧段的处理负荷轻，其设备可减少占地面积，缺点是不可生物降解的有机物依然得不到有效的去除。
絮凝沉淀法：
絮凝沉淀法是利用适当的絮凝剂处理废水，可以使废水中的细小固体颗粒悬浮物沉淀下来，使用该方法处理纺织印染废水、造纸废水和染料废水的关键是选取高效和经济合理的。絮凝剂又分为无机高分子絮凝剂、有机高分子絮凝剂和天然高分子絮凝剂三大类。
常用的无机高分子絮凝剂主要有聚合型氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铁(PFC)、聚合氯化铝铁(PAFC)、聚合硅酸铝铁(PFSI)等。
常用的有机高分子絮凝剂是聚丙烯酰胺、聚二甲基二丙烯氯化铵(PDADMA)或同其它有机物的接枝共聚物等。
天然高分子絮凝剂为碳水化合物、黄原酸脂类、壳聚糖类和甲壳素类等，淀粉改性絮凝剂的研究与开发尤其引人注目，国内在淀粉与丙烯酰胺、丙烯酸脂、丙烯腈等的接枝共聚反应研究与开发应用研究已广泛开展，但实际工业化的产品和应用实例报道极少。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种合成工艺安全可靠，操控能力强，产品的分子量控制在合理的范围之内，收率提高，并提高了对印染、造纸高浓度、高色度有机废水处理效果的离子间高效脱色絮凝剂及其应用。
本发明所采用的技术方案是：一种离子间高效脱色絮凝剂及其应用。其中，离子间高效脱色絮凝剂，包括有如下制作工艺步骤(重量份)：
(1)将分子量调节剂1-10份、甲醛10-30份和引发剂1-6份混合均匀后与有机胺15-35份反应得到中间体1；
(2)将表氯醇10-30份和有机胺5-20份反应得到中间体2；
(3)将第(1)步骤得到的中间体1、第(2)步骤得到的中间体2与有机胺5-25份、终止剂0.3-0.7moL反应得到中间体3；
(4)将第(3)步骤得到的中间体3加水20-50份得到目标产品。
所述的分子量调节剂为异丙醇、乙醇、乙二醇中的一种。
所述的有机胺为二甲胺、双氰胺、乙二胺、丙烯酰胺、二甲基烯丙基氯化铵、二乙基羟胺中的一种。
所述的引发剂为过氧化物。
所述的过氧化物为过氧化氢或过硫酸氨。
所述的表氯醇为环氧氯丙烷。
所述的终止剂为还氧剂。
所述的第(1)步骤与第(2)步骤可同时进行，或互换进行。
一种采用所述的离子间高效脱色絮凝剂进行污水处理的方法，包括有如下步骤(重量份)：
(1)将絮凝剂1份用水5-20份搅拌稀释；
(2)将稀释后的絮凝剂按20-300PPM的剂量与经调节池调节的废水混合搅拌，并在沉淀池内沉淀；
(3)将沉淀后的清水经过滤器进入清液池，沉淀后的污泥进入污泥脱水池进行脱水；
(4)脱水后的清液进入清液池，剩余污泥杂质焚烧填埋。
所述的经调节池调节是，将不同车间、不同来源的废水水质混合均匀，不同时间段水量调节均衡，并经酸碱调节废水的PH值调节到需要的范围内。
本发明的离子间高效脱色絮凝剂及其应用中，絮凝剂制备工艺流程顺畅、生产装置简单、合成工艺安全可靠，操控能力强，水相和成、合成温度适中，生产操作方便，产品的分子量控制在合理的范围之内，收率提高，并提高了对印染、造纸高浓度、高色度有机废水处理效果。可应用于高浓度有机物、高色度、难降解的污废水，具有成本低，容易操作，占地面积少、产品性能稳定，运行管理方便、使用方便，使用成本低、可与气浮、沉降等分离设备配合，也可与高分子助剂等配合使用等特点。
附图说明
图1是本发明的离子间高效脱色絮凝剂制备工艺流程示意图；
图2是本发明的污水处理方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出具体实施例，进一步说明本发明的离子间高效脱色絮凝剂及其应用是如何实现的。
如图1所示，本发明的离子间高效脱色絮凝剂，包括有如下制备工艺步骤(单位为重量份)：
(1)将分子量调节剂1-10份、甲醛10-30份(优选重量份为15-25份)和引发剂1-6份混合均匀后与有机胺15-35份(优选重量份为15-25份)在常压、小于95度的条件下反应得到中间体1；
其中，所述的分子量调节剂为异丙醇、乙醇、乙二醇中的一种；所述的引发剂为过氧化物，如过氧化氢或过硫酸氨。
(2)将表氯醇10-30份(优选重量份为10-20份)和有机胺5-20份(优选重量份为5-15份)在压力为常压，温度为50-80度的条件下反应得到中间体2；
其中，所述的表氯醇为环氧氯丙烷。
(3)将第(1)步骤得到的中间体1、第(2)步骤得到的中间体2与有机胺5-25份(优选重量份为5-20份)在120-150度下反应2-2.5小时后加入0.5moL聚合反应终止剂，保温2小时，得到中间体3；
其中，所述的终止剂为还氧剂如氩硫酸钠。
(4)将第(3)步骤得到的中间体3加水20-50份，搅拌混匀得到目标产品。
上述步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中所述的有机胺为二甲胺、双氰胺、乙二胺、丙烯酰胺、二甲基烯丙基氯化铵、二乙基羟胺中的一种。
上述的第(1)步骤与第(2)步骤还可以同时进行，或互换进行，即先完成第(2)步骤，再完成第(1)步骤。
大部分印染、造纸等高浓度、高色度有机废水中含有相当量的羟基、羧基、磺酸基等阴离子基团，新型絮凝剂可以通过结构中含有羟基、铵基、铵离子桥等具有网状和枝状结构，同染料含有的磺酸基、醚键，在水溶液中氢的作用下游离出来，与氨基化合成盐；新型絮凝剂同造纸、纺织印染废水中的有机物形成氢键或由范德华力吸附在一起，新型絮凝剂的枝状结构形态更增加了染料和纤维之间的吸附力；新型絮凝剂中的羟基、铵基还可以同造纸、纺织印染废水中的有机物形成共价键进行络合、螯合反应，出去有机物和色度；新型絮凝剂的的正电性同废水中的电负性物质进行中和反应，更容易使废水中的染料、中间体等与脱色剂形成大分子量的物质而脱稳絮凝分离出来，网状结构增加了新型絮凝剂的扑捉能力，使造纸、纺织、印染等污废水的高浓有机物、高色度的降低更加彻底。
采用本发明的离子间高效脱色絮凝剂的技术性能指标：
外观：浅色粘稠液体；固体含量：大于30％；pH值(50％水溶液)：3-6。
下面给出具体实例：
实例1：
10份表氯醇与15份二甲胺反应，压力为常压，温度为50-80度，得到中间体2；
1.5份异丙醇、20份甲醛、微量引发剂混合均匀后与10份双氰胺于常压下小于95度反应，生成中间体1；
10份丙烯酰胺、中间体2、中间体1，于120-150度反应2-2.5小时后，加入0.5moL反应终止剂，保温2小时，加入35份水，搅拌混匀后为目标产品，即絮凝剂。
实例2：
10份表氯醇与3份乙二胺反应，压力为常压，温度为80-95度，得到中间体2；
5份异丙醇、24份甲醛、微量引发剂混合均匀后与10份双氰胺于常压下小于95度反应，生成中间体1；
10份丙烯酰胺、中间体2、中间体1，于120-150度反应2-2.5小时后，加入0.5moL反应终止剂，保温2小时，加入35份水，搅拌混匀后为目标产品，即絮凝剂。
实例3：
10份表氯醇与15份二甲胺反应压力为常压，温度为50-80度，得到中间体2；
3份乙醇、8份丙烯醛、微量引发剂混合均匀后与10份双氰胺于常压下65-85度反应，生成中间体1；
8份丙烯酰胺、中间体2、中间体1，于120-150度反应2小时后，加入0.3moL反应终止剂，保温2小时，加入50份水，搅拌混匀后为目标产品，即絮凝剂。
实例4：
10份表氯醇与15份二甲胺反应压力为常压，温度为50-80度，得到中间体2；
1.5份异丙醇、18份苯甲醛、微量引发剂混合均匀后与10份双氰胺于常压下105-120度反应，生成中间体1；
10份丙烯酰胺、中间体2、中间体1，于120-150度反应2-2.5小时后，加入0.5moL反应终止剂，保温2小时，加入39份水，搅拌混匀后为目标产品，即水处理。
实例5：
10份表氯醇与10份二乙基羟胺反应压力为常压，温度为105-115度，得到中间体2；
1.5份异丙醇、20份甲醛、微量引发剂混合均匀后与10份双氰胺于常压下105-120度反应，生成中间体1；
7份二甲基烯丙基氯化铵、中间体2、中间体1，于70-90度反应2.5-3.5小时后，加入0.4moL反应终止剂，保温2小时，加入44份水，搅拌混匀后为目标产品，即水处理。
上述反应是在反应釜中进行。
如图2所示，采用本发明的离子间高效脱色絮凝剂进行污水处理的方法，包括有如下步骤(单位为重量份)：
(1)将絮凝剂1份用水5-20份搅拌稀释；
(2)将稀释后的絮凝剂按20-300PPM的剂量与经调节池调节的废水混合搅拌，并在沉淀池内沉淀；所述的经调节池调节是，将不同车间、不同来源的废水水质混合均匀，不同时间段水量调节均衡，并经酸碱调节废水的PH值调节到需要的范围内。
(3)将沉淀后的清水经过滤器进入清液池，沉淀后的污泥进入污泥脱水池进行脱水；
(4)脱水后的清液进入清液池，剩余污泥杂质焚烧填埋。
下面是采用本发明的絮凝剂对不同污水处理的结果：
某抗生素制药废水：
| pH | 色度，mg/l | COD，mg/l | |
| 原废水 | 4.5-5.5 | 6800 | 32000 |
| 处理后 | 6.8 | 35 | 150 |
| 去除率，％ | 99.49 | 99.53 |
某染料废水：
| pH | 色度，mg/l | COD，mg/l | |
| 原废水 | 7.1 | 1843225 | 16200 |
| 处理后 | 7.7 | 130 | 2317 |
| 去除率，％ | 99.99 | 85.70 |
某造纸废水(黑夜)
| pH | 色度，mg/l | COD，mg/l | |
| 原废水 | 7.86 | 5300 | 5700 |
| 处理后 | 7.7 | 235 | 169 |
| 去除率，％ | 95.57 | 97.04 |
某漂染废水
| pH | 色度，mg/l | COD，mg/l | |
| 原废水 | 7.86 | 166 | 550 |
| 处理后 | 7.5 | 4 | 97 |
| 去除率，％ | 97.59 | 82.36 |
含油废水
| pH | 色度，mg/l | COD，mg/l | |
| 原废水 | 6.5 | 45 | 2687 |
| 处理后 | 6.8 | 5 | 36 |
| 去除率，％ | 88.89 | 98.66 |
采用本发明的絮凝剂可以去除污废水中的大部分有机物和色度，可以达到国家规定的排放要求。或联合生化法、物化法共同处理，也能减轻生化过程对色度、COD去除的压力，弥补生化过程中色度、COD去除的不足。
据不完全统计我国目前未处理或处理未达标的染料废水达2.5亿吨，印染废水达18亿吨，造纸废水25亿吨，生物制药污水50亿吨。随着我国宏观经济政策利好，国内企业不断发展壮大，节能减排战略思想的进一步深入，需要处理的纺织、印染、造纸、生物制药等污废水量会大大增加，本产品的市场容量也会达到新的高度。本项目产品离子间脱色絮凝剂对处理高有机物、高色度、难降解的污废水还具有占地少、处理效果好、运行管理方便、成本低的特点。可以预见，本项目廉价、高效的新型高效离子间脱色絮凝剂的开发具有重要意义和广阔的前景。
Claims (8)
1.一种离子间高效脱色絮凝剂，其特征在于，按重量份计，包括有如下制备工艺步骤：
(1)将分子量调节剂1-10份、甲醛10-30份和引发剂1-6份混合均匀后与有机胺15-35份反应得到中间体1；
(2)将表氯醇10-30份和有机胺5-20份反应得到中间体2；
(3)将第(1)步骤得到的中间体1、第(2)步骤得到的中间体2与有机胺5-25份和终止剂亚硫酸钠0.3-0.7moL反应得到中间体3；
(4)将第(3)步骤得到的中间体3加水20-50份得到目标产品。
2.根据权利要求1所述的离子间高效脱色絮凝剂，其特征在于，所述的分子量调节剂为异丙醇、乙醇、乙二醇中的一种。
3.根据权利要求1所述的离子间高效脱色絮凝剂，其特征在于，所述的有机胺为二甲胺、双氰胺、乙二胺、丙烯酰胺、二甲基烯丙基氯化铵、二乙基羟胺中的一种。
4.根据权利要求1所述的离子间高效脱色絮凝剂，其特征在于，所述的引发剂为过氧化物。
5.根据权利要求4所述的离子间高效脱色絮凝剂，其特征在于，所述的过氧化物为过氧化氢。
6.根据权利要求1所述的离子间高效脱色絮凝剂，其特征在于，所述的表氯醇为环氧氯丙烷。
7.根据权利要求1所述的离子间高效脱色絮凝剂，其特征在于，所述的第(1)步骤与第(2)步骤同时进行，或互换进行。
8.一种权利要求1所述的离子间高效脱色絮凝剂的应用，其特征在于，按重量份计，包括有如下步骤：
(1)将絮凝剂1份用水5-20份搅拌稀释；
(2)将稀释后的絮凝剂按20-300ppm的剂量与经调节池调节的废水混合搅拌，并在沉淀池内沉淀；
(3)将沉淀后的清水经过滤器进入清液池，沉淀后的污泥进入污泥脱水池进行脱水；
(4)脱水后的清液进入清液池，剩余污泥杂质焚烧填埋。
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