CN104801289B - 一种造纸污水处理剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于造纸污水理化处理的处理剂，由下述方法制备而成：将膨润土、淀粉和煤粉均匀混合，加水制浆，挤压制成1mm直径的颗粒；将颗粒至于600~800℃条件下灼烧；将制得的膨润土颗粒加入丙烯酰胺水溶液中，在40℃条件下高速搅拌2h；在20℃条件下添加阳离子单体；加入引发剂，升温至45℃，激发聚合反应，温度升至85~95℃并降至60℃时，按丙烯酰胺质量的2.6~6.3‰加入交联剂，将温度升高至70℃，反应30min；将体系移至105℃环境中，静置烘干，获得造纸污水处理剂。本发明的造纸污水处理剂可以高效吸附造纸污水中的阴离子垃圾和其他污染物，可有效用于造纸污水的理化处理。
Description
技术领域
本发明属于化工及环保技术领域，涉及一种污水处理剂，特别是一种用于造纸污水理化处理的处理剂。
背景技术
随着制浆造纸工业的发展，废纸经处理回用于造纸已经成为新的趋势。但水性油墨粒子粒径小，过度分散，容易沉积在细胞腔内部和纹孔壁上，导致脱墨困难；碎解后的纸浆白度较低；碱性碎解后产生的阴离子垃圾较多；浆料中含有较多的胶粘物。废纸再生工艺在制浆部分会产生大量的洗涤废水。该废水不仅SS含量高，色度大，而且含有大量成分复杂的可溶性COD。可溶性COD由分子量低于1000的低分子量组分和分子量高达10万以上的高分子量组分构成。
国内造纸厂在脱墨处理时，多采用碱法脱墨剂。但该种脱墨剂只针对传统的溶剂型油墨，对水性油墨和胶粘物的吸附性能很差。针对水溶性油墨开发的脱墨剂多为外国进口产品，成本高且工艺复杂；生物酶法脱墨技术对操作环境要求过高，不利于大规模推广。制浆过程中产生的废水，处理过程中所使用的絮凝剂和吸附剂存在絮凝和吸附效果较差、阴离子垃圾难去除以及COD去除效果较差等问题。
膨润土是一种以蒙脱石为主要矿物的粘土岩，具有良好的吸附和阳离子交换性能，其理论化学式为SiO2-66.72%，Al2O3-28.53%，H2O-5%。蒙脱石是一种含水的层状铝硅酸盐矿物，由两个硅氧四面体夹一个铝(镁)氧(氢氧)八面体组成，属于2：1型的三层粘土矿物。晶层表面是氧原子，没有氢氧原子组，晶层间没有氢键结合力；晶层间距离0.96-2.14nm；水分子或其他交换性阳离子可以进入层间。此外，蒙脱石表面带负电性，此负电荷由处于层状结构外面的K+，Na+来平衡，这些离子的水解，使膨润土具有新水性。膨润土具有很大的表面积，他不仅有很大的外表面，而且具有巨大的内表面；巨大的表面积伴随产生巨大的表面能(CEC，80-120meg/100g)及良好的吸附能，为膨润土及改性膨润土在污染物控制和环境修复中应用奠定了基础。
专利CN103708631A介绍了一种由海泡石粉、膨润土、淀粉黄原酸酯、交联累托石、聚合氯化铝、壳聚糖等原料混合制备的污水处理剂及其制备工艺；专利CN103787473A介绍了一种以柠檬酸、碳酸钠、碳酸镁、三氯化铁、氧化钙和聚丙烯酰胺为原料制备的高稳定性污水处理剂及制备方法。
现有技术中的污水处理剂絮凝特性较低，使用后形成的固废难以实行资源化处理；另一方面，循环使用性能较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于造纸污水理化处理的处理剂。
一种造纸污水处理剂，其特征在于由下述方法制备而成：
（1）将膨润土、淀粉和煤粉按照质量比为m膨润土:m煤粉:m淀粉=20:4~5:0.4~0.5的比例均匀混合，加水制浆，挤压制成1mm直径的颗粒；
（2）将颗粒置于600~800℃温度条件下灼烧6~8h，冷却至室温；
（3）配置质量分数为40~50%的丙烯酰胺水溶液，按照质量比为m膨润土:m丙烯酰胺=1.2~1:1的比例将步骤（2）制得的膨润土颗粒加入丙烯酰胺溶液中，在40℃条件下高速搅拌2h；
（4）在20℃条件下按照质量比为m丙烯酰胺：m阳离子单体=3:2.5~3的比例添加阳离子单体；
（5）以丙烯酰胺单体和阳离子单体总质量计算，取3~5‰的引发剂加入步骤（4）混合体系，升温至45℃，激发聚合反应；
（6）步骤（5）反应自动升温至85℃~90℃，并自然冷却至60℃后，加入丙烯酰胺质量2.6~6.3‰的交联剂，并将温度再次升至70℃，反应30min；
（7）将步骤（6）所制得的混合物转移至105℃条件下烘干，获得造纸污水处理剂。
进一步地，步骤（1）所述的灼烧时间为7h。水的加入质量与膨润土、煤粉和淀粉总质量的比例为m水:m总=0.5~0.6:1。
步骤（4）所述的阳离子单体是丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵阳离子聚合单体。
步骤（5）所述的引发剂为过硫酸铵。
步骤（6）所述的交联剂为N,N’-二甲基亚丙烯酰胺。
本发明先以淀粉为粘合剂、煤粉为致孔剂，与膨润土混合，经高温灼烧制备多孔膨润土颗粒，同时增加膨润土的层间空隙，利用钠基膨润土的阳离子交换特性，将丙烯酰胺单体中带有正电性的铵基集团插入钠基膨润土层间隙，将带有聚合活性的丙烯基置于环境中，作为聚合物负载至钠基膨润土的对接点，通过自由基聚合，将阳离子聚合单体和阴离子聚合单体，附着在多孔膨润土颗粒上，形成复合在膨润土上的二元共聚电解质，经交联改性形成的特殊结构可以有效吸附造纸污水中的阴离子垃圾和其他污染物。
本发明造纸污水处理剂的制备方法进一步叙述如下：
1.按照m膨润土:m煤粉:m淀粉=20:4~5:0.4~0.5的比例将膨润土、淀粉和煤粉均匀混合，加水制浆，挤压制成1mm直径的颗粒；将颗粒至于600~800℃条件下灼烧6~8h，制得膨润土颗粒；
2.取步骤1获得的膨润土颗粒，按照m膨润土:m丙烯酰胺=1.2~1:1加入丙烯酰胺质量分数为40~50%的丙烯酰胺水溶液中，在40℃条件下高速搅拌2h；
3.在20℃条件下，向步骤2获得的反应物料按照m丙烯酰胺：m阳离子单体=3:2.5~3添加丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵阳离子聚合单体；
4.按丙烯酰胺和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵总质量的3~5‰将过硫酸铵加入步骤3获得的反应物料，升温至45℃，激发聚合反应；
5.温度升至85~95℃并降至60℃后，按丙烯酰胺质量的2.6~6.3‰取N,N’-二甲基亚丙烯酰胺，作为交联剂加入步骤4获得物料中，将温度升高至70℃，反应30min；
6.将步骤5获得的物料转移至105℃环境中，静置烘干，获得涂装污水处理剂。
根据本发明工艺生产的造纸污水处理剂可以有效的用于造纸污水的理化处理。
具体实施例
实施例1
取400kg钠基膨润土，煤粉80kg，淀粉8kg，加水244kg，搅匀，挤出制成直径为1mm颗粒，在600℃下灼烧7h。
配置1000kg丙烯酰胺质量分数为40%的丙烯酰胺水溶液。
将灼烧后的钠基膨润土加入丙烯酰胺水溶液中，混合均匀后。将混合体系升温至40℃，搅拌，反应2h。
取333.33kg丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，加入搅拌后获得物料中。
取2.2kg过硫酸铵加入反应体系中，升温至45℃，激发聚合反应，搅拌。
待反应体系自动升温至85℃-95℃并下降至60℃后，取1.04kgN,N’-二甲基亚丙烯酰胺加入体系内，升温至70℃，搅拌，反应30min。
将反应后的混合物挤出，并移至105℃环境下静置烘干12h。
实施例2
取436.80kg钠基膨润土，煤粉91.73kg，淀粉9.17kg，加水279.60kg，搅匀，挤出制成直径为1mm颗粒，在640℃下灼烧7h。
配置1000kg丙烯酰胺质量分数为42%的丙烯酰胺水溶液。
将灼烧后的钠基膨润土加入丙烯酰胺水溶液中，混合均匀后。将混合体系升温至40℃，搅拌，反应2h。
取364kg丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，加入搅拌后获得物料中。
取2.67kg过硫酸铵加入反应体系中，升温至45℃，激发聚合反应，搅拌。
待反应体系自动升温至85℃-95℃并下降至60℃后，取1.40kgN,N’-二甲基亚丙烯酰胺加入体系内，升温至70℃，搅拌，反应30min。
将反应后的混合物挤出，并移至105℃环境下静置烘干12h。
实施例3
取466.40kg钠基膨润土，煤粉102.61kg，淀粉10.26kg，加水312.81kg，搅匀，挤出制成直径为1mm颗粒，在680℃下灼烧7h。
配置1000kg丙烯酰胺质量分数为44%的丙烯酰胺水溶液。
将灼烧后的钠基膨润土加入丙烯酰胺水溶液中，混合均匀后。将混合体系升温至40℃，搅拌，反应2h。
取396kg丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，加入搅拌后获得物料中。
取3.18kg过硫酸铵加入反应体系中，升温至45℃，激发聚合反应，搅拌。
待反应体系自动升温至85℃-95℃并下降至60℃后，取1.79kgN,N’-二甲基亚丙烯酰胺加入体系内，升温至70℃，搅拌，反应30min。
将反应后的混合物挤出，并移至105℃环境下静置烘干12h。
实施例4
取496.8kg钠基膨润土，煤粉114.26kg，淀粉11.43kg，加水348.59kg，搅匀，挤出制成直径为1mm颗粒，在720℃下灼烧7h。
配置1000kg丙烯酰胺质量分数为46%的丙烯酰胺水溶液。
将灼烧后的钠基膨润土加入丙烯酰胺水溶液中，混合均匀后。将混合体系升温至40℃，搅拌，反应2h。
取429.33kg丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，加入搅拌后获得物料中。
取3.73kg过硫酸铵加入反应体系中，升温至45℃，激发聚合反应，搅拌。
待反应体系自动升温至85℃-95℃并下降至60℃后，取2.22kgN,N’-二甲基亚丙烯酰胺加入体系内，升温至70℃，搅拌，反应30min。
将反应后的混合物挤出，并移至105℃环境下静置烘干12h。
实施例5
取556.80kg钠基膨润土，煤粉133.63kg，淀粉13.36kg，加水408.20kg，搅匀，挤出制成直径为1mm颗粒，在760℃下灼烧7h。
配置1000kg丙烯酰胺质量分数为48%的丙烯酰胺水溶液。
将灼烧后的钠基膨润土加入丙烯酰胺水溶液中，混合均匀后。将混合体系升温至40℃，搅拌，反应2h。
取464kg丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，加入搅拌后获得物料中。
取4.34kg过硫酸铵加入反应体系中，升温至45℃，激发聚合反应，搅拌。
待反应体系自动升温至85℃-95℃并下降至60℃后，取2.67kgN,N’-二甲基亚丙烯酰胺加入体系内，升温至70℃，搅拌，反应30min。
将反应后的混合物挤出，并移至105℃环境下静置烘干12h。
实施例6
取600kg钠基膨润土，煤粉150kg，淀粉15kg，加水459kg，搅匀，挤出制成直径为1mm颗粒，在800℃下灼烧7h。
配置1000kg丙烯酰胺质量分数为50%的丙烯酰胺水溶液。
将灼烧后的钠基膨润土加入丙烯酰胺水溶液中，混合均匀后。将混合体系升温至40℃，搅拌，反应2h。
取500kg丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，加入搅拌后获得物料中。
取5kg过硫酸铵加入反应体系中，升温至45℃，激发聚合反应，搅拌。
待反应体系自动升温至85℃-95℃并下降至60℃后，取3.15kgN,N’-二甲基亚丙烯酰胺加入体系内，升温至70℃，搅拌，反应30min。
将反应后的混合物挤出，并移至105℃环境下静置烘干12h。
实施例7
取400kg钠基膨润土，煤粉80kg，淀粉8kg，加水244kg，搅匀，挤出制成直径为1mm颗粒，在800℃下灼烧7h。
配置1000kg丙烯酰胺质量分数为40%的丙烯酰胺水溶液。
将灼烧后的钠基膨润土加入丙烯酰胺水溶液中，混合均匀后。将混合体系升温至40℃，搅拌，反应2h。
取333.33kg丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，加入搅拌后获得物料中。
取3.6kg过硫酸铵加入反应体系中，升温至45℃，激发聚合反应，搅拌。
待反应体系自动升温至85℃-95℃并下降至60℃后，取1.04kgN,N’-二甲基亚丙烯酰胺加入体系内，升温至70℃，搅拌，反应30min。
将反应后的混合物挤出，并移至105℃环境下静置烘干12h。
实施例8
取600kg钠基膨润土，煤粉150kg，淀粉15kg，加水459kg，搅匀，挤出制成直径为1mm颗粒，在600℃下灼烧7h。
配置1000kg丙烯酰胺质量分数为50%的丙烯酰胺水溶液。
将灼烧后的钠基膨润土加入丙烯酰胺水溶液中，混合均匀后。将混合体系升温至40℃，搅拌，反应2h。
取500kg丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，加入搅拌后获得物料中。
取5kg过硫酸铵加入反应体系中，升温至45℃，激发聚合反应，搅拌。
待反应体系自动升温至85℃-95℃并下降至60℃后，取3.15kgN,N’-二甲基亚丙烯酰胺加入体系内，升温至70℃，搅拌，反应30min。
将反应后的混合物挤出，并移至105℃环境下静置烘干12h。
将实施例1-8所得处理剂用于处理造纸污水，应用效果见下表：
| COD去除率（%） | BOD去除率（%） | SS去除率（%） | 色度去除率（%） | |
| 实施例1 | 81.23 | 80.87 | 92.43 | 91.34 |
| 实施例2 | 82.57 | 81.24 | 92.68 | 92.47 |
| 实施例3 | 82.78 | 81.78 | 93.26 | 94.35 |
| 实施例4 | 83.43 | 82.67 | 94.65 | 94.87 |
| 实施例5 | 84.67 | 83.13 | 93.89 | 95.21 |
| 实施例6 | 83.34 | 84.56 | 94.34 | 95.78 |
| 实施例7 | 84.45 | 83.59 | 93.35 | 96.11 |
| 实施例8 | 85.07 | 84.12 | 94.02 | 95.79 |
从实验结果可知，本发明的造纸污水处理剂可以高效吸附造纸污水中的阴离子垃圾和其他污染物，可有效用于造纸污水的理化处理。
Claims (6)
1.一种造纸污水处理剂，其特征在于由下述方法制备而成：
（1）将膨润土、淀粉和煤粉按照质量比为m膨润土:m煤粉:m淀粉=20:4~5:0.4~0.5的比例均匀混合，加水制浆，挤压制成1mm直径的颗粒；
（2）将颗粒置于600~800℃温度条件下灼烧6~8h，冷却至室温；
（3）配置质量分数为40~50%的丙烯酰胺水溶液，按照质量比为m膨润土:m丙烯酰胺=1.2~1:1的比例将步骤（2）制得的膨润土颗粒加入丙烯酰胺溶液中，在40℃条件下高速搅拌2h；
（4）在20℃条件下按照质量比为m丙烯酰胺：m阳离子单体=3:2.5~3的比例添加阳离子单体；
（5）以丙烯酰胺单体和阳离子单体总质量计算，取3~5‰的引发剂加入步骤（4）混合体系，升温至45℃，激发聚合反应；
（6）步骤（5）反应自动升温至85℃~90℃，并自然冷却至60℃后，加入丙烯酰胺质量2.6~6.3‰的交联剂，并将温度再次升至70℃，反应30min；
将步骤（6）所制得的混合物转移至105℃条件下烘干，获得造纸污水处理剂。
2.如权利要求1所述的造纸污水处理剂，其特征在于，步骤（2）所述的灼烧时间为7h。
3.如权利要求1所述的造纸污水处理剂，其特征在于，步骤（1）水的加入质量与膨润土、煤粉和淀粉总质量的比例为m水:m总=0.5~0.6:1。
4.如权利要求1所述的造纸污水处理剂，其特征在于步骤（4）所述的阳离子单体是丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵阳离子聚合单体。
5.如权利要求1所述的造纸污水处理剂，其特征在于，步骤（5）所述的引发剂为过硫酸铵。
6.如权利要求1所述的造纸污水处理剂，其特征在于，步骤（6）所述的交联剂为N,N’-二甲基亚丙烯酰胺。
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