CN107619095A

CN107619095A - 一种高效废水脱色剂及其制备方法

Info

Publication number: CN107619095A
Application number: CN201710772809.XA
Authority: CN
Inventors: 张勇
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2018-01-23

Abstract

本发明属于纺织印染工业有色废水处理领域，具体涉及一种高效废水脱色剂及其制备方法。本发明目的是提供一种具有分子量和电荷密度高，脱色性能优良，絮凝速度快；能与常用无机絮凝剂和有机脱色剂混配使用，可以在低成本下达到理想的脱色效果的脱色剂。本发明方法中按照下述物质的量比准备原料：二氰二胺：甲醛：氯化铵：乙二胺＝1：2～5：0.5～2.0：0.05～0.2；将二氰二胺，乙二胺、甲醛和氯化铵加入反应器，加热至30～50℃，待反应开始时有放热现象时停止加热，搅拌30～90分钟，从反应起始控制反应混合物以每2～5℃/min控制温度缓慢上升，至温度升温至70～90℃后，在该温度条件下反应3～6小时，即得乙二胺改性双氰胺缩甲醛聚合物。

Description

一种高效废水脱色剂及其制备方法

技术领域

本发明属于纺织印染工业有色废水处理领域，具体涉及一种改性双氰胺缩甲醛高效废水脱色剂及其制备方法。

背景技术

染整废水具有色度大、有机物浓度高、碱性强、水质水量变化大等特点，纺织企业大多采用生化处理为主，物化处理为辅的废水处理工艺，生物处理法去除有机物效果好、费用低，但对色度的去除不够理想；物化法脱色快速、高效，但对有机物的去除效率低且处理费用高。废水处理设施在运行一段时间后，容易出现可生化性差，污泥流失严重，停留时间短，水解酸化阶段效率下降甚至失去活性等，继而导致物化处理阶段负荷增加，不断加大絮凝脱色药剂的用量，增加了运行成本，大量使用金属絮凝剂后，污泥中残留金属含量增加，又会对土壤造成污染。因此，开发高效低毒的有机高分子脱色剂具有重要的经济价值和社会意义。

双氰胺缩甲醛聚合物(DCD-HCHO)作为一种新型的印染废水脱色剂受到了人们的重视，除对染色废水有处理效果外，对含油污水、造纸废水、屠宰废水也有良好的处理效果。双氰胺缩甲醛是一种易溶于水的阳离子树脂，外观粘稠胶状液体，作为絮凝剂对已经溶于水的染料具有较好的脱色效果，但缺点是分子量不高，处理废水时形成的絮体颗粒较小，沉降速度较缓慢。

本发明欲提供一种全新的改性双氰胺缩甲醛高效废水脱色剂及其制备方法，以达到脱色速度快，脱色效果好，投加量范围宽，高效低毒的目的。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种改性双氰胺缩甲醛高效废水脱色剂及其制备方法，该脱色剂具有分子量和电荷密度高，脱色性能优良，絮凝速度快；能与常用无机絮凝剂和有机脱色剂混配使用，可以在低成本下达到理想的脱色效果等优点。

本发明方法中按照下述物质的量比准备原料：二氰二胺：甲醛：氯化铵：乙二胺＝1：2～5：0.5～2.0：0.05～0.2；制备方法步骤如下：

制备方法步骤如下：将二氰二胺，乙二胺、甲醛和氯化铵加入反应器，加热至30～50℃，待反应开始时有放热现象时停止加热，搅拌30～90分钟，从反应起始控制反应混合物以每2～5℃/min控制温度缓慢上升，至温度升温至70～90℃后，在该温度条件下反应3～6小时，即得乙二胺改性双氰胺缩甲醛聚合物。

甲醛和氯化铵分1～3次加入反应器。分2-3次加入甲醛和氯化铵的原因主要是为了控制反应速度，因为该反应是放热反应，为避免反应过于剧烈，故分次加入。

若反应平稳，反应混合物升温速度小于2℃/min时，，则甲醛和氯化铵1次加入反应器。

若反应平稳，反应混合物升温速度2-5℃/min时，则甲醛和氯化铵2次加入反应器。则第1次加入30～80％甲醛和氯化铵，第2次加入20～70％的甲醛和氯化铵。

优选的，甲醛和氯化铵分2次加入反应器；第1次加入50～70％甲醛和氯化铵，第2次加入剩余的30～50％甲醛和氯化铵。

最优选的，甲醛和氯化铵分2次加入反应器；第1次加入60％甲醛和氯化铵，第2次加入剩余的40％甲醛和氯化铵。

若反应剧烈，反应混合物升温速度大于5℃/min时，则甲醛和氯化铵3次加入反应器。则第1次加入30～60％甲醛和氯化铵，第2次加入20～70％的甲醛和氯化铵，第3次加入20～30％的甲醛和氯化铵。

制得的乙二胺改性双氰胺缩甲醛聚合物为无色粘稠液体、易溶于水、粘性和流动性良好，可作为脱色剂使用。

采用上述步骤及参数控制可得到乙二胺改性双氰胺缩甲醛聚合物，其分子量和电荷密度高，作为脱色剂使用，其脱色性能优良，絮凝速度快；能与常用无机絮凝剂和有机脱色剂混配使用，可以在低成本下达到理想的脱色效果，操作方法具有合成工艺简单，转化率高，质量稳定，可规模化生产，便于机械输送和计量添加等优点。

具体实施方式

以下通过对本发明具体实施方式的描述说明但不限制本发明。

一、试验过程

1、对比组别

实施例1

将二氰二胺，甲醛，氯化铵与乙二胺按照以下物质的量比制备脱色剂，二氰二胺:甲醛:氯化铵:乙二胺＝1:5:0.5:0.2，甲醛和氯化铵分两次加入反应器，第一次加60％，第二次加40％，二氰二胺和乙二胺一次性加入。首先，将二氰二胺，乙二胺与60％份量的甲醛和氯化铵加入反应器，水浴加热到30℃，待反应开始时有放热现象，此时停止加热，继续搅拌30分钟后，加入剩余的40％甲醛和氯化铵，控制温度缓慢上升，在70℃反应3小时，即可制得乙二胺改性双氰胺缩甲醛脱色剂。

实施例2

将二氰二胺，甲醛，氯化铵与乙二胺按照以下物质的量比制备脱色剂，二氰二胺:甲醛:氯化铵:乙二胺＝1:2:0.5:0.05，甲醛和氯化铵分三次加入反应器，第一次加40％，第二次加30％，第三次加30％，二氰二胺和乙二胺一次性加入。首先，将二氰二胺，乙二胺与40％份量的甲醛和氯化铵加入反应器，水浴加热到50℃，待反应开始时有放热现象，此时停止加热，继续搅拌90分钟后，再加入30％的甲醛和氯化铵，待反应混合物升温速度小于5℃/min时，加入剩余的30％甲醛和氯化铵，控制温度缓慢上升，在90℃反应6小时，即可制得脱色剂乙二胺改性双氰胺缩甲醛(DCD-HCHO)。

实施例3

将二氰二胺，甲醛，氯化铵与乙二胺按照以下物质的量比制备脱色剂，二氰二胺:甲醛:氯化铵:乙二胺＝1:2:1:0.1，甲醛和氯化铵分两次加入反应器，第一次加60％，第二次加40％，二氰二胺和乙二胺一次性加入。首先，将二氰二胺，乙二胺与60％份量的甲醛和氯化铵加入反应器，水浴加热到40℃，待反应开始时有放热现象，此时停止加热，继续搅拌60分钟后，加入剩余的40％甲醛和氯化铵，控制温度缓慢上升，在85℃反应4小时，即可制得脱色剂乙二胺改性双氰胺缩甲醛(DCD-HCHO)。

对比例1

将二氰二胺，甲醛，氯化铵按照以下物质的量比制备脱色剂，二氰二胺:甲醛:氯化铵＝1:2:1，甲醛和氯化铵分两次加入反应器，第一次加60％，第二次加40％，二氰二胺一次性加入。首先，将二氰二胺与60％份量的甲醛和氯化铵加入反应器，水浴加热到30℃，待反应开始时有放热现象，此时停止加热，继续搅拌60分钟后，加入剩余的40％甲醛和氯化铵，控制温度缓慢上升，在85℃反应4小时，即可制得脱色剂双氰胺缩甲醛(DCD-HCHO)。

2、试验方法

将上述制得的脱色剂用于有色废水实际处理中，实验采用四川某线业公司的染整废水为研究对象，原水ph值为8，密度为0.9984mg/L，色度900倍。在300ml废水中加入不同质量的不同脱色剂，脱色剂投加量为100mg/L，200mg/L和300mg/L，经絮凝沉淀，静置4h后，取上清液测定色度和吸光度，根据公式：脱色率＝(A0-A1)/A0×100％(A0、A1分别是废水处理前、后的吸光度)，计算脱色率。

二、试验结果

脱色剂不同投加量的脱色率和出水色度

三、试验结论及分析

从上述实验结果可以看出，有机脱色剂处理废水后，脱色率和色度的达标情况要好于无机絮凝剂聚合氯化铝(PAC)和聚合氯化铁(PFC)；有机脱色剂中双氰胺缩甲醛(DCD-HCHO)聚合物的脱色效果要好于聚丙烯酰胺(PAM)，乙二胺改性后的双氰胺缩甲醛聚合物的脱色效果最佳。PFC的脱色效果较差，这可能是由于铁离子本身有颜色造成的，但投加量超过100mg/L后，其脱色率开始不断上升，这主要是铁离子浓度增加，电荷密度增加，水解生成的絮体粒度变大，脱色效果增加。PAC随着投加量的增大，絮体变大，脱色率增加。

由于铁离子本身带有颜色，用PFC处理废水，色度基本在80以上，很难达标，必须与其他絮凝剂共同使用；PAC在投加量大于200mg/L后，出水色度可以达到50，继续增加投加量，色度没有明显下降；PAM和DCD-HCHO处理废水后的色度较好，投加量在100mg/L以下时，出水色度在30以下，投加量大于200mg/L时，出水色度达到了25，继续增加投加量，色度不再减小；本发明合成的乙二胺改性双氰胺缩甲醛脱色剂脱色率最高，处理废水后的色度最好，很小的投加量(100mg/L)就可以使色度达到20，投加量达到300mg/L后，色度可以降低到10，处理效果非常理想。

聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铁(PFC)是常用的无机絮凝剂，但是PAC矾花轻、沉降速度慢、残余铝浓度高；PFC使用时出水色度高，设备管道腐蚀严重；聚丙烯酰胺(PAM)是常用的有机高分子絮凝剂，但通常含有未聚合的单体分子，会造成二次污染。本发明合成的乙二胺改性双氰胺缩甲醛脱色剂的脱色效果要优于普通的有机和无机絮凝剂，并且脱色速率较快，投加量范围较宽，从100mg/L到300mg/L都能保持较高的脱色率和较低的出水色度，方便控制，符合工业化生产应用的要求，实际应用中合理搭配无机絮凝剂和有机脱色剂，可以达到既降低成本又达标排放的效果。

综上，本发明通过合成得到了乙二胺改性双氰胺缩甲醛聚合物，该聚合物可以作为高效废水脱色剂使用，产品为无色粘稠、易溶于水、粘性和流动性良好的液体；加入乙二胺之后，通过分子间缩聚，增加了线型高分子的分子量和电荷密度，电中和能力增强。改性后的脱色剂高效低毒，比常用的无机、有机絮凝剂脱色效果更好，脱色速率快，投加量范围宽筛选主要步骤和关键参数最后确定工艺方法，为公众提供了一种高效废水脱色剂。

Claims

1.高效废水脱色剂的制备方法，其特征在于：按照下述物质的量比准备原料：二氰二胺：甲醛：氯化铵：乙二胺＝1：2～5：0.5～2.0：0.05～0.2；

制备方法步骤如下：将二氰二胺，乙二胺、甲醛和氯化铵加入反应器、加热至30～50℃，待反应开始时有放热现象时停止加热，搅拌30～90分钟，从反应起始控制反应混合物以每2～5℃/min控制温度缓慢上升，至温度升温至70～90℃后，在该温度条件下反应3～6小时，即得乙二胺改性双氰胺缩甲醛聚合物。

2.根据权利要求1所述的高效废水脱色剂的制备方法，其特征在于：甲醛和氯化铵分1～3次加入反应器。

3.根据权利要求2所述的高效废水脱色剂的制备方法，其特征在于：若反应平稳，反应混合物升温速度小于2℃/min时，则甲醛和氯化铵1次加入反应器。

4.根据权利要求2所述的高效废水脱色剂的制备方法，其特征在于：若反应平稳，反应混合物升温速度2-5℃/min时，则甲醛和氯化铵2次加入反应器。

5.根据权利要求4所述的高效废水脱色剂的制备方法，其特征在于：甲醛和氯化铵分2次加入反应器：第1次加入30～80％甲醛和氯化铵，第2次加入20～70％的甲醛和氯化铵。

6.根据权利要求2所述的高效废水脱色剂的制备方法，其特征在于：若反应剧烈，反应混合物升温速度大于5℃/min时，则甲醛和氯化铵3次加入反应器。

7.根据权利要求6所述的高效废水脱色剂的制备方法，其特征在于：甲醛和氯化铵分3次加入反应器：第1次加入30～60％甲醛和氯化铵，第2次加入20～70％的甲醛和氯化铵，第3次加入20～30％的甲醛和氯化铵。

8.根据权利要求4所述的高效废水脱色剂的制备方法，其特征在于：甲醛和氯化铵分2次加入反应器；第1次加入50～70％甲醛和氯化铵，第2次加入剩余的30～50％甲醛和氯化铵。

9.根据权利要求4所述的高效废水脱色剂的制备方法，其特征在于：甲醛和氯化铵分2次加入反应器；第1次加入60％甲醛和氯化铵，第2次加入剩余的40％甲醛和氯化铵。

10.权利要求1-9任一项所述的制备方法所得的乙二胺改性双氰胺缩甲醛聚合物。