CN107325216B - 一种用于染色废水脱色的载体改性萃淋树脂及其制备方法 - Google Patents

一种用于染色废水脱色的载体改性萃淋树脂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于染色废水脱色的载体改性萃淋树脂的制备方法,属于萃淋树脂制备领域。在纺织工业废水中,印染废水污染最为严重,随着印染废水的成分复杂化及高浓度的排放使得此类技术开发存在一定困难。上世纪70年代Warschawsky对萃淋树脂的研究有了突破性进展,主要用于萃取领域中各种金属元素的提取,而萃淋树脂技术用于染色废水处理领域还属于新的技术开发。本发明以苯乙烯与二乙烯苯为聚合单体,通过加入载体改性剂,制备出一种载体含有胺类结构的萃淋树脂。本发明可应用到染色废水的脱色处理中,具有脱色率高、废水吸附饱和量大、吸附时间短、可循环使用次数多等优势。

Description

一种用于染色废水脱色的载体改性萃淋树脂及其制备方法
技术领域
本发明属于印染废水处理领域,具体涉及一种用于染色废水脱色的载体改性萃淋树脂及其制备方法。
背景技术
我国纺织工业产生的废水数量多,污染严重,是对水资源环境影响较大的工业污染源之一。在纺织工业废水中,以印染废水污染最为严重。对于印染废水的治理一直是我国乃至世界上研究的重点课题之一,印染废水的治理技术主要有物理化学法、生物法、膜工艺法等,随着印染废水的成分复杂化及高浓度的排放使得此类技术开发存在一定困难,需要更多的实际应用技术参与到染色废水的治理中来。
上世纪70年代Warschawsky对萃淋树脂的研究有了突破性进展,主要用于萃取领域中各种金属元素的提取,如申请号为201710220635.6的中国专利,其公开了一种环氧丙烯酸萃淋树脂的制备方法及其在提取分离锗上的应用,但并未应用到染色废水处理中。萃淋树脂相对于螯合和离子交换树脂具有合成简易、耗时短,对针对性物质萃取效率高等优势。近几年萃淋树脂技术已有很大的发展,并且开发出很多种类,应用领域也越来越广泛。而萃淋树脂技术用于染色废水处理领域属于新技术开发,如申请号为201610315614.8的中国专利,其公开了一种多烷基胺萃淋树脂捕捉染色废水中染料的方法,将制得的带孔型萃淋树脂载体引入多烷基胺萃取剂,得到捕捉效率高、再生率高的多烷基胺萃淋树脂,该中国专利并未对萃淋树脂载体本身进行改性。树脂分离简便易于工业化应用,能够通过脱附再生利用大大的节省成本,是非常值得期待和关注的研发技术。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足,而提供一种用于染色废水脱色的载体改性萃淋树脂及其制备方法,本发明可应用到染色废水的脱色处理中,具有脱色率高、废水吸附饱和量大、吸附时间短、可循环使用次数多等优势。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是:一种用于染色废水脱色的载体改性萃淋树脂的制备方法,其特征在于,反应物按照质量份计,制备方法如下:将0.5~0.8份分散剂溶于40~100份热水中,开启搅拌,待其完全溶解后,加入2~4份苯乙烯,0.8~1.2份二乙烯苯,0.1~0.5份载体改性剂
Figure DEST_PATH_IMAGE001
,其中0≤a≤5,a为整数,0.05~0.1份碳酸钙,0.05~0.1份偶氮二异丁腈和微量聚乙烯醇,待其充分搅拌后,在45℃下恒温30min,加入1~5份萃取剂,控制搅拌速率为300R/min,缓慢升温至75℃~85℃,继续搅拌6~7h,搅拌结束后,静置,过滤,并用去离子水冲洗数次,烘干,得到颗粒状载体改性萃淋树脂。所述苯乙烯和二乙烯苯为合成萃淋树脂载体的聚合单体,通过加入载体改性剂
Figure 397473DEST_PATH_IMAGE001
(0≤a≤5,a为整数)使制备出的萃淋树脂载体含有胺类结构,在酸性条件下载体改性萃淋树脂的载体表面对水溶液有较好的亲水性,进而增加了萃取剂对于染料的吸附速率,同时胺类结构增加了对于染料的吸附量,且在碱性条件下易于脱附,使得载体改性萃淋树脂可以循环利用且操作简易。
作为优选,苯乙烯与二乙烯苯的质量比为2:1~4:1。制得的萃淋树脂载体较佳。
作为优选,所述苯乙烯和二乙烯苯为聚合单体,该聚合单体与水的质量比为1:15~1:20。利于反应进行。
作为优选,所述聚合单体与萃取剂的质量比为1:0.5~1:1。物料配比较佳。
作为优选,所述聚合单体与载体改性剂的质量比为1:0.05~1:0.1。制备出的萃淋树脂载体含有合适数量的胺类结构。
作为优选,所述载体改性剂
Figure 211845DEST_PATH_IMAGE001
,其中a=2。制备出的萃淋树脂载体含有较佳的胺类结构。
作为优选,所述热水的温度为55~65℃。适宜的分散剂溶解温度。
作为优选,按照质量份计,所述聚乙烯醇为0.001~0.005份。用量较为合理。
作为优选,所述分散剂为明胶。效果较佳。
一种用于染色废水脱色的载体改性萃淋树脂,其特征在于,如所述的方法制得,所述载体改性萃淋树脂在酸性条件下可对染料进行吸附,在碱性条件下可进行脱附,脱附完全后可继续循环使用。与未进行载体改性的萃淋树脂相比,本发明所述的载体改性萃淋树脂提高了脱色率、增大了吸附饱和废水量的体积,缩短了吸附时间。
本发明与现有技术相比,具有以下优点和效果:本发明以苯乙烯与二乙烯苯为聚合单体,通过加入载体改性剂,制备了一种载体含有胺类结构的萃淋树脂。在酸性条件下载体改性萃淋树脂的载体表面对水溶液有较好的亲水性,进而增加了萃取剂对于染料的吸附速率,同时胺类结构增加了对于染料的吸附量,且在碱性条件下易于脱附,使得载体改性萃淋树脂可以循环利用且操作简易。与未进行载体改性的萃淋树脂相比,本发明所述的载体改性萃淋树脂提高了脱色率、增大了吸附饱和废水量的体积,缩短了吸附时间,经数十次循环使用仍能保持较高的脱色率。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明,以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例1:
染色废水脱色用载体改性萃淋树脂的制备:
将60g明胶完全溶于5000ml温度为60℃的水中,开启搅拌,待其完全溶解后,加入200g苯乙烯,100g二乙烯苯,20g载体改性剂,8g碳酸钙,5g偶氮二异丁腈和微量聚乙烯醇,待充分搅拌后,在45℃下恒温30min,加入200g三烷基胺类萃取剂,控制搅拌速率300R/min,缓慢升温至75℃~85℃下继续搅拌6~7h,搅拌结束后,静置,过滤,并用去离子水冲洗数次,烘干,得到目标产物载体改性萃淋树脂一。
本实施例的载体改性剂的化学结构式为:
Figure 722723DEST_PATH_IMAGE001
,式中a=0。
实施例2:
染色废水脱色用载体改性萃淋树脂的制备:
将60g明胶完全溶于5000ml温度为60℃的水中,开启搅拌,待其完全溶解后,加入200g苯乙烯,100g二乙烯苯,20g载体改性剂,8g碳酸钙,5g偶氮二异丁腈和微量聚乙烯醇,待充分搅拌后,在45℃下恒温30min,加入200g三烷基胺类萃取剂,控制搅拌速率300R/min,缓慢升温至75℃~85℃下继续搅拌6~7h,搅拌结束后,静置,过滤,并用去离子水冲洗数次,烘干,得到目标产物载体改性萃淋树脂二。
本实施例的载体改性剂的化学结构式为:
Figure 989756DEST_PATH_IMAGE001
,式中a=2。
实施例3:
染色废水脱色用载体改性萃淋树脂的制备:
将60g明胶完全溶于5000ml温度为60℃的水中,开启搅拌,待其完全溶解后,加入200g苯乙烯,100g二乙烯苯,20g载体改性剂,8g碳酸钙,5g偶氮二异丁腈和微量聚乙烯醇,待充分搅拌后,在45℃下恒温30min,加入200g三烷基胺类萃取剂,控制搅拌速率300R/min,缓慢升温至75℃~85℃下继续搅拌6~7h,搅拌结束后,静置,过滤,并用去离子水冲洗数次,烘干,得到目标产物载体改性萃淋树脂三。
本实施例的载体改性剂的化学结构式为:
Figure 188656DEST_PATH_IMAGE001
,式中a=5。
对比例1:
无载体改性剂的萃淋树脂的制备:
将60g明胶完全溶于5000ml温度为60℃的水中,开启搅拌,待其完全溶解后,加入200g苯乙烯,100g二乙烯苯,8g碳酸钙,5g偶氮二异丁腈和微量聚乙烯醇,待充分搅拌后,在45℃下恒温30min,加入200g三烷基胺类萃取剂,控制搅拌速率300R/min,缓慢升温至75℃~85℃下继续搅拌6~7h,搅拌结束后,静置,过滤,并用去离子水冲洗数次,烘干,得到颗粒状萃淋树脂。
萃淋树脂脱色效率对比:
分别取2g上述实施例1~4所述的载体改性萃淋树脂一、载体改性萃淋树脂二、载体改性萃淋树脂三和萃淋树脂进行脱色效率对比,分别将上述4种萃淋树脂加入一定量的浓度为1.5g/l的活性染料黑XD~07R中,用硫酸调pH值为2,搅拌混合,考察吸附量与吸附时间。
结果表明:实施例1制备的载体改性萃淋树脂一、实施例2制备的载体改性萃淋树脂二和实施例3制备的载体改性萃淋树脂三均可达到脱色率为98.5%,吸附饱和量为120ml废水,吸附时间为45min;实施例4制备的萃淋树脂可以达到脱色率为97.8%,吸附饱和量为60ml废水,吸附时间为90min。
萃淋树脂的循环利用次数:
分别取2g上述实施例1~4所述的载体改性萃淋树脂一、载体改性萃淋树脂二、载体改性萃淋树脂三和萃淋树脂进行循环利用次数对比,分别将上述4种萃淋树脂加入50ml浓度为1.5g/l的活性染料黑XD~07R中,用硫酸调pH值为2,搅拌混合,充分吸附后,将4种萃淋树脂加入1mol/L的烧碱溶液中脱附,脱附完全后,将4种萃淋树脂继续循环使用。
结果表明:实施例1制备的载体改性萃淋树脂一、实施例2制备的载体改性萃淋树脂二和实施例3制备的载体改性萃淋树脂三在循环使用25次后,脱色率仍可达到95.6%;实施例4制备的萃淋树脂在循环使用25次后,脱色率降至82.3%。
本发明脱色率的计算公式为:脱色率%=(A0~A1)/A0×100%,A0为染色废水初始吸光度,A1为染色废水脱色后的吸光度。
实施例4:
染色废水脱色用载体改性萃淋树脂的制备:
将80g明胶完全溶于8000ml温度为65℃的水中,开启搅拌,待其完全溶解后,加入400g苯乙烯,100g二乙烯苯,40g载体改性剂,10g碳酸钙,10g偶氮二异丁腈和0.005g聚乙烯醇,待充分搅拌后,在45℃下恒温30min,加入400g三烷基胺类萃取剂,控制搅拌速率300R/min,缓慢升温至75℃~85℃下继续搅拌6~7h,搅拌结束后,静置,过滤,并用去离子水冲洗数次,烘干,得到目标产物。
本实施例的载体改性剂的化学结构式为:
Figure 857535DEST_PATH_IMAGE001
,式中a=2。
实施例5:
染色废水脱色用载体改性萃淋树脂的制备:
将70g明胶完全溶于6000ml温度为60℃的水中,开启搅拌,待其完全溶解后,加入300g苯乙烯,100g二乙烯苯,30g载体改性剂,9g碳酸钙,8g偶氮二异丁腈和0.003g聚乙烯醇,待充分搅拌后,在45℃下恒温30min,加入300g三烷基胺类萃取剂,控制搅拌速率300R/min,缓慢升温至75℃~85℃下继续搅拌6~7h,搅拌结束后,静置,过滤,并用去离子水冲洗数次,烘干,得到目标产物。
本实施例的载体改性剂的化学结构式为:
Figure 788582DEST_PATH_IMAGE001
,式中a=2。
实施例6:
染色废水脱色用载体改性萃淋树脂的制备:
将60g明胶完全溶于5000ml温度为55℃的水中,开启搅拌,待其完全溶解后,加入200g苯乙烯,100g二乙烯苯,20g载体改性剂,8g碳酸钙,5g偶氮二异丁腈和微量聚乙烯醇,待充分搅拌后,在45℃下恒温30min,加入200g三烷基胺类萃取剂,控制搅拌速率300R/min,缓慢升温至75℃~85℃下继续搅拌6~7h,搅拌结束后,静置,过滤,并用去离子水冲洗数次,烘干,得到目标产物。
本实施例的载体改性剂的化学结构式为:
Figure 542911DEST_PATH_IMAGE001
,式中a=4。
实施例7:
本实施例中用于染色废水脱色的载体改性萃淋树脂的制备方法如下:反应物按照质量份计,制备方法如下:将0.5份分散剂溶于50份热水中,开启搅拌,待其完全溶解后,加入4份苯乙烯,0.8份二乙烯苯,0.2份载体改性剂
Figure 279923DEST_PATH_IMAGE001
,其中a=1,0.1份碳酸钙,0.1份偶氮二异丁腈和微量聚乙烯醇,待其充分搅拌后,在45℃下恒温30min,加入3份三烷基胺类萃取剂,控制搅拌速率为300R/min,缓慢升温至75℃,继续搅拌6h,搅拌结束后,静置,过滤,并用去离子水冲洗数次,烘干,得到颗粒状载体改性萃淋树脂。
实施例8:
本实施例中用于染色废水脱色的载体改性萃淋树脂的制备方法如下:反应物按照质量份计,制备方法如下:将0.8份分散剂溶于70份热水中,开启搅拌,待其完全溶解后,加入2份苯乙烯,1.2份二乙烯苯,0.4份载体改性剂
Figure 803308DEST_PATH_IMAGE001
,其中a=3,0.05份碳酸钙,0.05份偶氮二异丁腈和微量聚乙烯醇,待其充分搅拌后,在45℃下恒温30min,加入1.5份三烷基胺类萃取剂,控制搅拌速率为300R/min,缓慢升温至85℃,继续搅拌7h,搅拌结束后,静置,过滤,并用去离子水冲洗数次,烘干,得到颗粒状载体改性萃淋树脂。
实施例9:
本实施例中用于染色废水脱色的载体改性萃淋树脂的制备方法如下:反应物按照质量份计,制备方法如下:将0.6份分散剂溶于60份热水中,开启搅拌,待其完全溶解后,加入3份苯乙烯,1份二乙烯苯,0.3份载体改性剂
Figure 420103DEST_PATH_IMAGE001
,其中a=5,0.08份碳酸钙,0.07份偶氮二异丁腈和微量聚乙烯醇,待其充分搅拌后,在45℃下恒温30min,加入2.5份三烷基胺类萃取剂,控制搅拌速率为300R/min,缓慢升温至80℃,继续搅拌6.5h,搅拌结束后,静置,过滤,并用去离子水冲洗数次,烘干,得到颗粒状载体改性萃淋树脂。
实施例10:
本实施例中用于染色废水脱色的载体改性萃淋树脂的制备方法如下:反应物按照质量份计,制备方法如下:将0.5份分散剂溶于40份热水中,开启搅拌,待其完全溶解后,加入2份苯乙烯,0.8份二乙烯苯,0.1份载体改性剂
Figure 661729DEST_PATH_IMAGE001
,其中a=1,0.05份碳酸钙,0.05份偶氮二异丁腈和微量聚乙烯醇,待其充分搅拌后,在45℃下恒温30min,加入1份三烷基胺类萃取剂,控制搅拌速率为300R/min,缓慢升温至80℃,继续搅拌6.5h,搅拌结束后,静置,过滤,并用去离子水冲洗数次,烘干,得到颗粒状载体改性萃淋树脂。
实施例11:
本实施例中用于染色废水脱色的载体改性萃淋树脂的制备方法如下:反应物按照质量份计,制备方法如下:将0.8份分散剂溶于100份热水中,开启搅拌,待其完全溶解后,加入4份苯乙烯,1.2份二乙烯苯,0.5份载体改性剂
Figure 936852DEST_PATH_IMAGE001
,其中a=5,0.1份碳酸钙,0.1份偶氮二异丁腈和微量聚乙烯醇,待其充分搅拌后,在45℃下恒温30min,加入5份三烷基胺类萃取剂,控制搅拌速率为300R/min,缓慢升温至80℃,继续搅拌6.5h,搅拌结束后,静置,过滤,并用去离子水冲洗数次,烘干,得到颗粒状载体改性萃淋树脂。
虽然本发明已以实施例公开如上,但其并非用以限定本发明的保护范围,任何熟悉该项技术的技术人员,在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰,均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种用于染色废水脱色的载体改性萃淋树脂的制备方法,其特征在于,反应物按照质量份计,制备方法如下:将0.5~0.8份分散剂溶于40~100份热水中,开启搅拌,待其完全溶解后,加入2~4份苯乙烯,0.8~1.2份二乙烯苯,0.1~0.5份载体改性剂
Figure DEST_PATH_IMAGE002
,其中0≤a≤5,a为整数,0.05~0.1份碳酸钙,0.05~0.1份偶氮二异丁腈和微量聚乙烯醇,待其充分搅拌后,在45℃下恒温30min,加入1~5份萃取剂,控制搅拌速率为300R/min,缓慢升温至75℃~85℃,继续搅拌6~7h,搅拌结束后,静置,过滤,并用去离子水冲洗数次,烘干,得到颗粒状载体改性萃淋树脂;
苯乙烯与二乙烯苯的质量比为2:1~4:1;
所述苯乙烯和二乙烯苯为聚合单体,该聚合单体与水的质量比为1:15~1:20;
所述聚合单体与萃取剂的质量比为1:0.5~1:1;
所述聚合单体与载体改性剂的质量比为1:0.05~1:0.1;
所述载体改性剂
Figure 513058DEST_PATH_IMAGE002
,其中a=2;
所述热水的温度为55~65℃;
按照质量份计,所述聚乙烯醇为0.001~0.005份;
所述分散剂为明胶。
2.一种用于染色废水脱色的载体改性萃淋树脂,其特征在于,如权利要求1所述的方法制得,所述载体改性萃淋树脂在酸性条件下可对染料进行吸附,在碱性条件下可进行脱附,脱附完全后可继续循环使用。
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