CN105776459A - 适于涂装车间循环水处理的环保型絮凝剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种环保型絮凝剂及其制备方法和用途，以重量百分比计，该环保型絮凝剂由改性麦饭石10‑30％、水辉石5‑10％以及余量为水组成，改性麦饭石由麦饭石和通过化学键嫁接在所述麦饭石上的季铵盐壳聚糖组成，本发明絮凝剂无任何有害成分添加，因而环保；在简化配方的同时还进一步提高了絮凝效果，表现在COD去除率提高、絮凝速度加快、漆渣结块大、漆渣的含水率低，还可除菌、抑菌和除臭。

Description

适于涂装车间循环水处理的环保型絮凝剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种特别适于涂装车间循环水处理的环保型絮凝剂及其制备方法和应用。

背景技术

在高度发展的现代文明下，工业废水和城市污水对环境的危害日益严重。防治工业废水和城市污水污染，已成为人们普遍关注的问题。目前工业中普遍使用的絮凝剂主要有无机和有机絮凝剂，品种繁多。无机絮凝剂价格低，但用量高。有机合成高分子絮凝剂用量少，絮凝效果好，适合多种废水的处理，但其主要来源于石油工业，成本高且对环境有较大的危害。

在涂装行业，涂装废水通常含有树脂、表面活性剂、重金属离子、Oil、油漆稀料、有机溶剂等污染物，具有COD值高，油漆粘性强，处理难等问题。常规水处理采用的有机、无机聚合物复配型及强碱分散型等漆雾凝聚剂曾大量使用于这类废水的处理，但这类药剂产品对水体造成严重的二次污染，而且对粘性较强的油漆仍不能很好的处理，满足不了日益兴起的涂装行业用多种油漆失粘的要求。

美国专利“喷漆房水系统处理配方及其使用方法”，专利号：0245181，该专利产品具有使油漆失粘和絮凝的优点，并且也能处理水性漆，是目前用于喷漆房水处理中较新的产品。它是由固体有机聚合物水分散体以及表面活性剂、杀菌剂、增稠剂、澄清剂等助剂组成。但这种产品是通过化学作用而合成的，不具有可生物降解性，用于处理水系统时容易产生大量COD、BOD，造成水体的二次污染。国内的朱立中、李治等人也在90年代就曾对醛-胺缩合产物、芳胺-醛缩聚产物等作为水处理剂方面的应用做过研究，虽然这类药剂对油漆的作用活性比较高，但是该类产品在生产与使用过程中挥发出有毒气体，对操作者和周围环境造成很大危害。

本申请人在此前的研究中发明了二种环保型絮凝剂并分别提出了二件专利申请(申请号分别为2015108308922和2015108311639)，其中2015108308922号专利公开了一种壳聚糖类环保絮凝剂，该环保絮凝剂由以下质量百分比的各组分组成：改性壳聚糖1～3％，氢氧化钠0.1～0.5％，累托石1～3％，冰醋酸1～3％，水90.5～96.9％，其中改性壳聚糖由2,3环氧丙基三甲基氯化铵、三聚硫氰酸三钠与壳聚糖反应制得；所述壳聚糖分子量范围为10万～30万，脱乙酰度为80％以上。该壳聚糖类环保絮凝剂对涂装车间循环水COD去除率为80％～89％，漆渣结块大、漆渣的含水率低，对循环水中的重金属离子去除率可达99％以上。2015108311639号专利公开了一种环保絮凝剂，其由以下质量百分比的各组分组成：阳离子淀粉1～5％，壳聚糖1～3％，海泡石1～3％，氯化钠1～5％，累托石0.2～1％，冰醋酸1～3％，水80～94.8％组成，制备方法为：将水加入到反应器中，加热搅拌；然后向反应器中加入阳离子淀粉，待淀粉完全溶解后加入冰醋酸和壳聚糖，待壳聚糖完全溶解后再加入氯化钠、海泡石和累托石进行充分搅拌，完全溶解后将混合液降至室温即制得所述环保絮凝剂。该环保絮凝剂对涂装车间循环水COD去除率能为84％～90％，且漆渣结块大、漆渣的含水率低。虽然前述二种絮凝剂不仅环保而且相对现有其他絮凝剂在涂装车间COD去除效果和漆渣结块方面有较大提高，但是仍然有一些地方还需要进一步改进，如对于处理效果如COD去除方面、絮凝沉淀速度及沉淀分离效果等，业内普遍希望能进一步提高。此外，还期望絮凝剂产品的配方和制备更加简单以更便于工业化生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种改进的环保型絮凝剂以进一步改善废水处理特别是涂装车间循环水处理的絮凝效果和简化生产。

本发明同时还提供环保型絮凝剂的制备方法和应用。

为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案如下：

一种环保型絮凝剂，以重量百分比计，该环保型絮凝剂由改性麦饭石10-30％、水辉石5-10％以及余量为水组成，改性麦饭石由麦饭石和通过化学键嫁接在所述麦饭石上的季铵盐壳聚糖组成。

进一步且优选地，所述改性麦饭石通过以下方法制得：先对麦饭石进行煅烧，控制煅烧后的麦饭石的温度为80～90℃，然后加入含有季铵盐壳聚糖和醋酸的水溶液，控制温度80～90℃下搅拌反应，最后研磨成颗粒或粉末状，。

进一步地，所述麦饭石的煅烧温度为290～350℃，煅烧时间为0.5～1小时。

优选地，所述季铵盐壳聚糖、醋酸以及麦饭石的投料重量比为0.001～0.003：0.001～0.003：1。所述搅拌反应的时间为3～4小时。

本发明采取的又一技术方案是：一种如上所述的环保型絮凝剂的制备方法，其包括以下步骤：

(1)制备改性麦饭石：先对麦饭石进行煅烧，控制煅烧后的麦饭石的温度为80～90℃，然后加入含有季铵盐壳聚糖和醋酸的水溶液，控制温度80～90℃下搅拌反应，最后研磨成颗粒或粉末状，即得改性麦饭石；

(2)向经过步骤(1)的体系中加入水辉石和水，充分搅拌均匀，即得所述环保型絮凝剂。

优选地，步骤(1)中，所述麦饭石的煅烧温度为290～350℃，煅烧时间为0.5～1小时。

优选地，步骤(1)中，所述季铵盐壳聚糖、醋酸以及麦饭石的投料重量比为0.001～0.003：0.001～0.003：1。

优选地，步骤(1)中，所述搅拌反应的时间为3～4小时。

本发明还提供一种涂装车间循环水的处理方法，其包括向循环水中加入絮凝剂的步骤，其中：所述絮凝剂为且仅为本发明的环保型絮凝剂。

根据本发明，原料季铵盐壳聚糖、醋酸、麦饭石以及水辉石均为可通过商购获得的普通原料。其中，麦饭石一般为淡黄色粉末，水辉石一般为灰白色粉末。

由于采用以上技术方案，本发明与现有技术相比具有如下优势：

本发明絮凝剂主要成分由季铵盐壳聚糖改性的麦饭石与水辉石按特定比例复配构成。季铵盐壳聚糖可与菌体细胞表面带有负电荷的蛋白质、磷壁酸等发生絮凝作用，破坏细胞质膜的渗透屏障作用，导致菌体细胞完整性破坏，所以季铵盐壳聚糖对循环水中的细菌具有除菌和抑菌作用，同时季铵盐壳聚糖分子结构中含有大量羟基、氨基对循环水中COD也具有很好的吸附作用。用季铵盐壳聚糖对麦饭石改性，使麦饭石结构中蜂窝孔洞内的大量有机、无机杂质被消除，显露出新鲜的活性表面，增大孔隙和比表面积，通过改性在麦饭石的分子结构上镶嵌了季铵盐壳聚糖，对于COD的吸附，水质发臭的改善等产生了协同增效作用。采用季铵盐壳聚糖改性的麦饭石与水辉石复配，一方面，可以产生协同絮凝效果，另一方面，可以避免酸碱调节剂的添加。整体上，本发明絮凝剂无任何有害成分添加，因而环保；在简化配方的同时还进一步提高了絮凝效果，表现在COD去除率提高、絮凝速度加快、漆渣结块大、漆渣的含水率低，还可除菌、抑菌和除臭。

具体实施方式

本发明主要构思有二点：一是，将季铵盐壳聚糖化学嫁接到麦饭石上制成改性麦饭石；二是，将改性麦饭石与水辉石按特定比例复配。与现有的絮凝剂相比，本发明絮凝剂具有如下特点：

1、本发明中以麦饭石和水辉石为主要原料的絮凝剂产品，在应用时对水体不会造成二次污染，有效的保护环境，同时季铵盐壳聚糖具有杀菌、除臭功能，对水体具有净化作用。

2、本发明中由于对麦饭石进行改性，使麦饭石结构中蜂窝孔洞内的大量有机、无机杂质被消除，显露出新鲜的活性表面，增大孔隙和比表面积，提高了麦饭石的吸附性能，对废水的COD去除率达到95％以上。

3、本发明的环保絮凝剂用于涂装行业循环水处理时，药剂吸附包裹漆雾，防止漆雾相互附着，将漆雾转换成不粘附的松软漆渣，使循环水中的过喷漆失粘，絮凝速度快、经处理后的漆渣结块大，漆渣上浮率高，分离效果好。

4、本发明的絮凝剂是一种天然可降解的，对环境不会造成二次污染，是一种绿色型的絮凝剂。解决了含有剧毒物质废水，如含有一些重金属、放射性物质、高浓度酚、氰等废水难以处理的问题。解决了水体变质发臭的问题。

5、本发明的絮凝剂配方简单，制备方便，适于工业化生产。

以下结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明，实施例中未注明的条件为本领域常规的条件。在述及物质的用量或投加量时，除非特别说明，均指重量。

实施例1

环保型絮凝剂的制备：

(1)改性麦饭石的制备：将麦饭石在300℃进行煅烧0.7小时，降温至85℃，加入含有季铵盐壳聚糖和醋酸的水溶液(将季铵盐壳聚糖2％和冰醋酸2％加入到96％的水中进行充分搅拌，待季铵盐壳聚糖完全溶解即可)，控制温度85℃下搅拌反应4小时，最后研磨成颗粒状，即得改性麦饭石，其中：季铵盐壳聚糖、醋酸以及麦饭石的投料重量比为0.002：0.002：1。

(2)将步骤(1)所得改性麦饭石18％、水辉石10％加入到水中，搅拌均匀，即得环保型絮凝剂。该絮凝剂的外观为淡黄色粘稠液体、pH为7.03。

实施例2

环保型絮凝剂的制备：

(1)改性麦饭石的制备：将麦饭石在300℃进行煅烧0.7小时，降温至85℃，加入含有季铵盐壳聚糖和醋酸的水溶液(将季铵盐壳聚糖2％和冰醋酸2％加入到96％的水中进行充分搅拌，待季铵盐壳聚糖完全溶解即可)，控制温度85℃下搅拌反应4小时，最后研磨成颗粒状，即得改性麦饭石，其中：季铵盐壳聚糖、醋酸以及麦饭石的投料重量比为0.002：0.002：1。

(2)将步骤(1)所得改性麦饭石20％、水辉石8％加入到水中，搅拌均匀，即得环保型絮凝剂。该絮凝剂的外观为淡黄色粘稠液体、pH为6.94。

实施例3

环保型絮凝剂的制备：

(1)改性麦饭石的制备：将麦饭石在300℃进行煅烧0.7小时，降温至85℃，加入含有季铵盐壳聚糖和醋酸的水溶液(将季铵盐壳聚糖2％和冰醋酸2％加入到96％的水中进行充分搅拌，待季铵盐壳聚糖完全溶解即可)，控制温度85℃下搅拌反应4小时，最后研磨成颗粒状，即得改性麦饭石，其中：季铵盐壳聚糖、醋酸以及麦饭石的投料重量比为0.002：0.002：1。

(2)将步骤(1)所得改性麦饭石23％、水辉石5％加入到水中，搅拌均匀，即得环保型絮凝剂。该絮凝剂的外观为淡黄色粘稠液体、pH为7.07。

对比例1

环保型絮凝剂的制备：

(1)改性麦饭石的制备：将麦饭石在300℃进行煅烧0.7小时，降温至室温，加入含有季铵盐壳聚糖和醋酸的水溶液(将季铵盐壳聚糖2％和冰醋酸2％加入到96％的水中进行充分搅拌，待季铵盐壳聚糖完全溶解即可)，室温下搅拌4小时，最后研磨成颗粒状，即得改性麦饭石，其中：季铵盐壳聚糖、醋酸和麦饭石的投料重量比为0.002：0.002:1。

(2)将步骤(1)所得改性麦饭石18％、水辉石10％加入到水中，搅拌均匀，即得环保型絮凝剂。该絮凝剂的外观为淡黄色粘稠液体、pH为7.17。

对比例2

环保型絮凝剂的制备：

(1)改性麦饭石的制备：将麦饭石在300℃进行煅烧0.7小时，降温至85℃，加入含有季铵盐壳聚糖和醋酸的水溶液(将季铵盐壳聚糖2％和冰醋酸2％加入到96％的水中进行充分搅拌，待季铵盐壳聚糖完全溶解即可)，控制温度85℃下搅拌反应4小时，最后研磨成颗粒状，即得改性麦饭石，其中：季铵盐壳聚糖、醋酸以及麦饭石的投料重量比为0.002：0.002：1。

(2)将步骤(1)所得改性麦饭石25％、水辉石3％加入到水中，搅拌均匀，即得环保型絮凝剂。该絮凝剂的外观为淡黄色粘稠液体、pH为7.23。

实施例5

分别采用实施例1～3以及对比例1～2的絮凝剂对涂装行业循环水进行处理，具体处理方法是：在循环水槽的出水口将该环保絮凝剂通过计量泵加入到循环水中，经过循环一段时间，观察漆渣形态和测量循环水中的COD。

对处理前后的水中的COD含量进行测量并计算COD去除率，以及观察漆渣结块形态，结果参见表1。

表1

Claims (10)

1.一种环保型絮凝剂，其特征在于：以重量百分比计，所述环保型絮凝剂由改性麦饭石10-30％、水辉石5-10％以及余量为水组成，所述改性麦饭石由麦饭石和通过化学键嫁接在所述麦饭石上的季铵盐壳聚糖组成。

2.根据权利要求1所述的环保型絮凝剂，其特征在于：所述改性麦饭石通过以下方法制得：先对麦饭石进行煅烧，控制煅烧后的麦饭石的温度为80～90℃，然后加入含有季铵盐壳聚糖和醋酸的水溶液，控制温度80～90℃下搅拌反应，最后研磨成颗粒或粉末状。

3.根据权利要求2所述的环保型絮凝剂，其特征在于：所述麦饭石的煅烧温度为290～350℃，煅烧时间为0.5～1小时。

4.根据权利要求2所述的环保型絮凝剂，其特征在于：所述季铵盐壳聚糖、醋酸以及麦饭石的投料重量比为0.001～0.003：0.001～0.003：1。

5.根据权利要求2所述的环保型絮凝剂，其特征在于：所述搅拌反应的时间为3～4小时。

6.一种如权利要求1所述的环保型絮凝剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)制备改性麦饭石：先对麦饭石进行煅烧，控制煅烧后的麦饭石的温度为80～90℃，然后加入含有季铵盐壳聚糖和醋酸的水溶液，控制温度80～90℃下搅拌反应，最后研磨成颗粒或粉末状，即得改性麦饭石；

(2)向经过步骤(1)的体系中加入水辉石和水，充分搅拌均匀，即得所述环保型絮凝剂。

7.根据权利要求6所述的环保型絮凝剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述麦饭石的煅烧温度为290～350℃，煅烧时间为0.5～1小时。

8.根据权利要求6所述的环保型絮凝剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述季铵盐壳聚糖、醋酸以及麦饭石的投料重量比为0.001～0.003：0.001～0.003：1。

9.根据权利要求6所述的环保型絮凝剂，其特征在于：步骤(1)中，所述搅拌反应的时间为3～4小时。

10.一种涂装车间循环水的处理方法，其包括向循环水中加入絮凝剂的步骤，其特征在于：所述絮凝剂为且仅为权利要求1至5中任意一项权利要求所述的环保型絮凝剂。