CN104828894A - 一种涂装污水处理剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于涂装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7h；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℃条件下阳离子聚合单体和阴离子聚合单体，调节反应体系的pH至6.5-7.2；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，将交联剂加入至混合体系中，将温度升高至70℃，反应30min；将体系移至105℃环境中，静置烘干，获得涂装污水处理剂。本发明的涂装污水处理剂可以高效吸附涂装污水中的有机污染物和无机污染物，可有效用于涂装污水的理化处理。
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，特别是一种用于装备制造生产线涂装工段涂装污水理化处理的处理剂。
背景技术
在装备制造工业中，涂装车间涂装污水涉及到前处理脱脂、磷化钝化处理、电泳涂装、喷漆等工艺，而生产过程中会产生大量的工业废水，其中含有各类污染物，包括酸、碱、磷酸盐、矿物油、表面活性剂、涂料、稀料和各种重金属等，COD 较高，且难以生化，其污染程度和毒性危害不容忽视。
膨润土，主要成分为蒙脱石，是一种性能优良，经济价值较高，应用范围较广的粘土资源。尤其是其改性制品有较高的离子交换性、较大的膨胀性和较好的吸附性，可作为污水处理的净化剂，在污水处理中能大量吸附污物毒物，对水中的色度、磷、重金属离子、有机物等都具有较强吸附作用。有机膨润土，作为难降解有机污染物的吸附剂己受到广泛重视和研究。
根据膨润土改性所用的表面活性剂的种类，有机膨润土可以分为四类，阳离子有机膨润土、阴离子有机膨润土、阴—阳离子有机膨润土、非离子有机膨润土。水溶性聚电解质改性钠基膨润土具有很多的优点，通过混凝机制形成絮凝体，而多余的膨润土硅氧表面则可以有效地吸附有机污染物。
在涂装污水的预处理过程中应尽可能地在物化预处理中去除油类、固体垃圾、磷和悬浮物，这样能极大地节约运行费用、降低生化处理的负荷、减少对生化处理装置的冲击影响。水溶性聚电解质改性钠基膨润土可以显著减小膨润土的极性使之疏水性大大增强，从而提高其对水中有机污染物的去处效果。利用电解质压缩水溶胶体双电层作用、高分子吸附架桥作用、沉淀物卷扫钩挂作用等，使胶体之间发生凝聚，形成大的絮凝体，最终沉淀下来，最终从水中除去这些胶体杂质。
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。这些污水处理剂絮凝特性较低，使用后形成的固废难以资源化处理；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。
一种涂装污水处理剂，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：m阴离子单体=3:2.5~3:3.5~4的比例添加阳离子单体和阴离子单体；用质量分数为50%的NaOH溶液调节反应体系的pH值6.5~7.2；
（5） 以丙烯酰胺单体、阳离子单体和阴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，获得涂装污水处理剂。
进一步地，步骤（1）所述的灼烧时间优选为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，阴离子单体是丙烯酸阴离子聚合单体。
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三元共聚电解质，经交联改性形成的特殊结构可以有效吸附涂装污水中的有机污染物和无机污染物。
本发明涂装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获得的反应物料中按照m丙烯酰胺：m阳离子单体：m阴离子单体=3:2.5~3:3.5~4添加丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵阳离子聚合单体和丙烯酸阴离子聚合单体，用质量分数为50%的NaOH溶液调节反应体系的pH至6.5-7.2；
4. 按丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和丙烯酸总质量的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涂装污水处理剂可以有效的用于装备制造生产线涂装工段涂装污水的理化处理。
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，466.67kg丙烯酸，加入搅拌后获得物料中。
取3.60kg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，504kg丙烯酸，加入搅拌后获得物料中。
取4.38kg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102.62kg，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，542.67kg丙烯酸，加入搅拌后获得物料中。
取5.24kg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，582.67kg丙烯酸，加入搅拌后获得物料中。
取6.18kg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，624kg丙烯酸，加入搅拌后获得物料中。
取7.21kg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，666.67kg丙烯酸，加入搅拌后获得物料中。
取8.33kg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400kg丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，444.44kg丙烯酸，加入搅拌后获得物料中。
取6.22kg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8
取500kg钠基膨润土，煤粉100kg，淀粉10kg，加水305kg，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416.67kg丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，583.33kg丙烯酸，加入搅拌后获得物料中。
取4.5kg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。
本发明的涂装污水处理剂的在涂装污水处理中的效果见下表：
| CDO去除率（%） | NH3-N去除率（%） | Cu2+去除率（%） | Ni2+去除率（%） | Zn2+去除率（%） | |
| 实施例1 | 81.3 | 90.3 | 95.2 | 95.4 | 95.3 |
| 实施例2 | 81.5 | 91.2 | 95.3 | 95.2 | 95.4 |
| 实施例3 | 82.4 | 91.4 | 96.2 | 96.4 | 96.7 |
| 实施例4 | 83.1 | 92.4 | 96.1 | 96.9 | 96.3 |
| 实施例5 | 83.8 | 92.8 | 97.1 | 97.4 | 97.4 |
| 实施例6 | 83.7 | 93.5 | 97.2 | 97.5 | 97.2 |
| 实施例7 | 84.2 | 93.3 | 97.5 | 97.2 | 97.6 |
| 实施例8 | 84.8 | 94.8 | 93.2 | 96.7 | 97.5 |
从实验结果可知，本发明的涂装污水处理剂可以高效吸附涂装污水中的有机污染物和无机污染物，可有效用于涂装污水的理化处理。
Claims (6)
1.一种涂装污水处理剂，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；
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(3) 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：m阴离子单体=3:2.5~3:3.5~4的比例添加阳离子单体和阴离子单体；用质量分数为50%的NaOH溶液调节反应体系的pH值6.5~7.2；
(5) 以丙烯酰胺单体、阳离子单体和阴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，获得涂装污水处理剂。
2.如权利要求1所述的涂装污水处理剂，其特征在于，步骤（1）所述的灼烧时间为7h。
3.如权利要求1所述的涂装污水处理剂，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所述的涂装污水处理剂，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，阴离子单体是丙烯酸阴离子聚合单体。
5.如权利要求1所述的涂装污水处理剂，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所述的涂装污水处理剂，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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