CN108928879A - 一种电镀污水处理剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电镀污水处理剂，包括丙二醇10‑30份，有机溶剂30‑50份，叠氮化钠5‑15份，二价锰离子10‑20份，碳酸盐5‑10份，苯磺酰胺10‑30份；丙二醇至少含有一个氨基基团或烷基基团；苯磺酰胺含有至少一个烷基基团，有机溶剂至少包括一种醇。针对大量电镀废水及电镀污泥的现状背景，一种电镀废水和污泥一体化净化和高附加值利用的清洁生产新处理剂，在废水组分匹配、沉淀形成过程调控的电镀废水净化处理基础上，资源化利用电镀污泥制备组分可调，结构可控的催化剂前驱体，期望利用电镀废水的匹配调控新工艺实现电镀废水自净化的同时，获得高附加值的电镀污泥衍生的环境污染催化剂新产品，并成功应用于印染废水脱色/降COD领域，具有产业价值。

Description

一种电镀污水处理剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种电镀污水处理剂及其制备方法。

背景技术

电镀废水中最主要的污染物质为过渡金属离子，包括较高浓度的Fe以及重金属离子。因此，可以根据其主要的过渡金属元素将电镀废水进行分类，例如含NiFe电镀废水、CuFe电镀废水、ZnFe电镀废水和CrFe电镀废水或其混合；同时，电镀废水中还含有大量各类油脂、油污及电镀用有机试剂，这些有机物难以降解，常作为污泥组分与重金属及其无机组分共存。电镀废水中还含有较多的酸碱类物质和一定浓度的无机阴离子，例如硫酸根、磷酸根等；另外，在含氰电镀工艺中，所产生的废水甚至含有大量的氰化物，包括游离态氰及金属络合态氰，电镀废水在安全排放前必须进行有效的净化处理。

现在的碱沉淀电镀废水工艺具有以下几个共同特征：

①电镀污泥产生的不可避免性：碱沉淀的最大特征是会必然产生电镀污泥。当使用碱沉淀法处理电镀废水时，电镀废水组分中的过渡金属会通过形成氢氧化物等结构得以沉淀。同时，电镀废水中的其它成分，包括有机物，无机阴离子及阴离子等的混合沉淀构成了电镀污泥。也就是说，电镀污泥是比电镀废水更进一步的过渡金属及有机物富集体系。

②低成本石灰法产生大量电镀污泥的矛盾性：石灰碱沉淀法有低成本的特点，且一般能达到较好的电镀废水处理效果。但是，石灰法会产生比其它化学沉淀法更加大量的电镀污泥，氢氧化钙与过渡金属的化学沉淀使含过渡金属的污泥量成倍加大，增加了电镀污泥危险废物处理的二次成本。污泥中大量存在的氢氧化钙同时也增加了电镀污泥的高效资源化利用难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种电镀污水处理剂，针对大量电镀废水及电镀污泥的现状背景，研制一种电镀废水和污泥一体化净化和高附加值利用的清洁生产新处理剂，在废水组分匹配、沉淀形成过程调控的电镀废水净化处理基础上，资源化利用电镀污泥制备组分可调，结构可控的催化剂前驱体，期望利用电镀废水的匹配调控新工艺实现电镀废水自净化的同时，获得高附加值的电镀污泥衍生的环境污染催化剂新产品，并成功应用于印染废水脱色/降COD领域。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种电镀污水处理剂，包括丙二醇20-40份，有机溶剂30-50份，叠氮化钠10-15份，二价锰离子20-30份，碳酸盐20-30份，苯磺酰胺10-15份；所述丙二醇至少含有一个氨基基团或烷基基团；所述苯磺酰胺含有至少一个烷基基团，所述有机溶剂至少包括一种醇。

优选的，所述丙二醇是丝氨醇，2-甲基-1,3-丙二醇，2-乙基-1,3丙二醇，2-氨基-2-乙基-1,3丙二醇，2-氨基-2-甲基-1,3丙二醇中一种或一种以上。

优选的，所述有机溶剂包括乙醇、甲醇、丙醇、异丙醇、正丁醇中的一种或一种以上；所述有机溶剂还包括正己烷、乙腈、丙酮、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙醚、N，N-2-甲基吡咯烷酮、甲苯中的一种或一种以上。

优选的，所述有机溶剂组分中醇的含量根据所述有机溶剂的极性确定。

优选的，所述二价锰离子是二氯化锰，醋酸锰，溴化锰中的一种或一种以上。

优选的，所述苯磺酰胺是N-（1,3-二羟基异丙基）-4-甲基苯磺酰胺，N-(3-异丙基苯)-4-甲氧基苯磺酰胺，苯磺酰-N-甲基酰胺，4-异丙基苯磺酰胺，2-氨基-N-异丙基苯磺酰胺中的一种或一种以上。

优选的，所述碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙中一种或一种以上。

优选的，一种电镀污水处理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A. 在10-30℃下将丙二醇加入到有机溶剂中搅拌15-30min，得到澄清的溶液A；

B.持续搅拌的条件下，向溶液A中加入二价锰离子，继续搅拌20-30min，得到黄色溶液B；

C. 持续搅拌的条件下，向溶液B中加入叠氮化钠，溶液变为浑浊，持续搅拌至溶液再次澄清，得到黄色溶液C；

D. 持续搅拌的条件下，向溶液C中加入碳酸盐将Ph值调至11-13得到溶液D；

E.持续搅拌的条件下，向溶液D中加入所述苯磺酰胺，持续搅15-20min，得到电镀污水处理剂。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明提供的一种电镀污水处理剂为双羟基金属氧化物，同时拥有层板金属、层间阴离子种类和组成的可控性，许多功能性阳离子及阴离子均能进入LDH结构中，从而实现了对电镀污水中重金属阳离子以及有机阴离子的吸附，同时将电镀污泥转化为新的LDH（双羟基金属氧化物）因此诞生了许多特殊用途的功能性材料，并能够应用于低温NOx催化、印染废水脱色/降COD/污泥减量催化分解等方面，对于电镀污泥进行高效的回收和再利用，在保护环境的同时节约资源。

2.采用二价金属锰离子作为双羟基金属氧化物的阳离子层，能够充分利用二价金属锰离子的高自旋磁性，对电镀废水中的铬离子和镍离子等金属阳离子具有一定的吸附作用，提高净化污水的效率。

3.苯磺酰胺的应用，能够通过它的基团形成更大的空间位阻，在双羟基金属氧化物的两层阳离子层之间支撑起更大的空间，实现对更多、空间结构更大的有机阴离子的吸附。

4.叠氮化钠的加入在溶剂体系发生的金属络合反应中，起到了桥联的作用，使LDH结构内部形成强于范德华力的大π键，π-π键以及氢键，从而易形成三维的空间结构，在提高电镀污水处理剂对阴阳离子的吸附力的同时，利用三维的空间结构形成更加稳定的新的双羟基金属氧化物。

5.醇溶剂的加入不但起到溶剂作用，同时起到封端作用，由于分子空间结构中，各个原子以及基团之间的空间位阻和相互作用力十分微妙，因此，使用另一种溶剂与醇溶剂配合，调节溶剂体系中醇溶剂的含量从而将溶剂体系的极性调整到最优，可以在充分溶解上述各反应物的同时，使分子空间结构更加适宜于对电镀废水以及电镀污泥中的重金属阳离子和有机阴离子的配位，更易形成新的LDH。

6.在丙二醇上连接氨基或烷基，进一步增大丙二醇的空间位阻，可诱导电镀污水处理剂晶体在微观上由于受到不同的空间位阻影响由层状卷曲为管状，形成类似于碳纳米管的结构，从而提高电镀污水处理剂的吸附能力。

7.淡黄色晶体粉末可以作为填料填入电镀污水处理设备中，对电镀污水中的有机阴离子和重金属阳离子产生吸附作用。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效, 对依据本发明提出的一种电镀污水处理剂及其制备方法其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。

一种电镀污水处理剂，包括丙二醇10-30份，有机溶剂30-50份，叠氮化钠）5-15份，二价锰离子10-20份，碳酸盐5-10份，苯磺酰胺10-30份；丙二醇至少含有一个氨基基团或烷基基团；苯磺酰胺含有至少一个甲基基团，有机溶剂至少包括一种醇。

作为一种优选方案，丙二醇是丝氨醇、2-甲基-1,3-丙二醇、2-乙基-1,3丙二醇、2-氨基-2-乙基-1,3丙二醇、2-氨基-2-甲基-1,3丙二醇中一种或一种以上。

作为一种优选方案，有机溶剂包括乙醇、甲醇、丙醇、异丙醇、正丁醇中的一种或一种以上；有机溶剂还包括正己烷、乙腈、丙酮、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙醚、N，N-2-甲基吡咯烷酮、甲苯中的一种或一种以上的混合物。

作为一种优选方案，有机溶剂组分中醇的含量根据所述有机溶剂的极性确定。

作为一种优选方案，二价锰离子是二氯化锰、醋酸锰、溴化锰中的一种或以上。

作为一种优选方案，苯磺酰胺是N-（1,3-二羟基异丙基）-4-甲基苯磺酰胺、N-(3-异丙基苯)-4-甲氧基苯磺酰胺、苯磺酰-N-甲基酰胺、4-异丙基苯磺酰胺、2-氨基-N-异丙基苯磺酰胺中的一种或一种以上。

作为一种优选方案，碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙中一种或一种以上。

一种电镀污水处理剂的制备方法，包括以下步骤：

A. 在10-30℃下将所述丙二醇加入到有机溶剂中搅拌15-30min，得到澄清的溶液A；

B.持续搅拌的条件下，向溶液A中加入二价锰离子，继续搅拌20-30min，得到黄色溶液B；

C.持续搅拌的条件下，向溶液B中加入所述苯磺酰胺，持续搅拌15-20min，得到黄色溶液C；

D.持续搅拌的条件下，向溶液C中加入所述叠氮化钠，溶液变为浑浊，持续搅拌至溶液再次澄清，得到黄色溶液D；

E.持续搅拌的条件下，向溶液D中加入碳酸钠将Ph值调至11-13得到所述电镀污水处理剂。

作为一种优选方案，向所述电镀污水处理剂中加入乙醚萃取，所得固体用无水乙醇洗涤至中性干燥得淡黄色晶体粉末。

实施例1

一种电镀污水处理剂，包括以下成分：

丝氨醇100g，乙醇300g，乙腈150g，叠氮化钠100g，氯化锰100g，碳酸钠75g，N-（1,3-二羟基异丙基）-4-甲基苯磺酰胺125g；

一种电镀污水处理剂的制备方法，包括如下步骤：

A.25℃下搅拌过程中，向300g乙醇与150g乙腈的混合溶剂中加入100g丝氨醇，持续搅拌25min，得到溶液A；

B.25℃下搅拌过程中，向溶液A中加入100g氯化锰继续搅拌30min得到亮黄色溶液B；

C.持续搅拌的条件下，向溶液B中加入75g碳酸钠将Ph值调至11得到溶液C；

D.持续搅拌的条件下，向溶液C中加入100g叠氮化钠，溶液变为浑浊，持续搅拌至溶液澄清，得到溶液D；

E.25℃下搅拌过程中，向溶液D中加入125g N-（1,3-二羟基异丙基）-4-甲基苯磺酰胺，持续搅拌25min得电镀污水处理剂1；

实施例2

2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇150g，2-乙基-1,3-丙二醇50g，乙醇180g，丙酮220g，叠氮化钠100g，溴化锰50g，碳酸钠100g，4-异丙基苯磺酰胺50g，2-氨基-N-异丙基苯磺酰胺100g；

一种电镀污水处理剂的制备方法，包括如下步骤：

A.25℃下搅拌过程中，向180g乙醇与220g乙腈的混合溶剂中加入150g 2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇，持续搅拌25min，得到溶液A；

B.25℃下搅拌过程中，向溶液A中加入50g溴化锰继续搅拌30min得到橙黄色溶液B；

C.持续搅拌的条件下，向溶液B中加入100g碳酸钠将Ph值调至12得到溶液C；

D.持续搅拌的条件下，向溶液C中加入100g叠氮化钠，溶液变为浑浊，持续搅拌至溶液澄清，得到橙黄色溶液D；

E.25℃下搅拌过程中，向溶液D中加入50g 4-异丙基苯磺酰胺和100g2-氨基-N-异丙基苯磺酰胺，持续搅拌25min得电镀污水处理剂2。

实施例3

2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇100g，2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇100g，乙醇200g，N,N-2-甲基吡咯烷酮100g，叠氮化钠100g，醋酸锰50g，碳酸钠200g，N-（1,3-二羟基异丙基）-4-甲基苯磺酰胺 100g；

一种电镀污水处理剂的制备方法，包括如下步骤：

A.25℃下搅拌过程中，向200g乙醇与100gN，N-2-甲基吡咯烷酮的混合溶剂中加入100g2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇和100g 2-氨基-2-乙基-1,3-丙二酮，持续搅拌25min，得到溶液A；

B.25℃下搅拌过程中，向溶液A中加入100g醋酸锰继续搅拌30min得到黄色溶液B；

C.持续搅拌的条件下，向溶液B中加入200g碳酸钠将Ph值调至11得到溶液C；

D.持续搅拌的条件下，向溶液C中加入100g叠氮化钠，溶液变为浑浊，持续搅拌至溶液澄清，得到黄色溶液D；

E.25℃下搅拌过程中，向溶液D中加入100g N-（1,3-二羟基异丙基）-4-甲基苯磺酰胺，持续搅拌25min得电镀污水处理剂3。

实施例4

2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇150g，2-乙基-1,3-丙二醇50g，乙醇180g，丙酮220g，叠氮化钠100g，溴化锰50g，碳酸钠100g，4-异丙基苯磺酰胺50g，2-氨基-N-异丙基苯磺酰胺100g；

一种电镀污水处理剂的制备方法，包括如下步骤：

A.25℃下搅拌过程中，向180g乙醇与220g乙腈的混合溶剂中加入150g 2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇，持续搅拌25min，得到溶液A；

B.25℃下搅拌过程中，向溶液A中加入50g溴化锰继续搅拌30min得到橙黄色溶液B；

C.持续搅拌的条件下，向溶液B中加入100g碳酸钠将Ph值调至12得到溶液C；

D.持续搅拌的条件下，向溶液C中加入100g叠氮化钠，溶液变为浑浊，持续搅拌至溶液澄清，得到橙黄色溶液D；

E.25℃下搅拌过程中，向溶液D中加入50g 4-异丙基苯磺酰胺和100g2-氨基-N-异丙基苯磺酰胺，持续搅拌25min得电镀污水处理剂2。

实施例5

2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇100g，2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇100g，乙醇200g，N,N-2-甲基吡咯烷酮100g，叠氮化钠100g，醋酸锰50g，碳酸钠200g，N-（1,3-二羟基异丙基）-4-甲基苯磺酰胺 100g；

一种电镀污水处理剂的制备方法，包括如下步骤：

A.25℃下搅拌过程中，向200g乙醇与100gN，N-2-甲基吡咯烷酮的混合溶剂中加入100g2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇和100g 2-氨基-2-乙基-1,3-丙二酮，持续搅拌25min，得到溶液A；

B.25℃下搅拌过程中，向溶液A中加入100g醋酸锰继续搅拌30min得到黄色溶液B；

C.持续搅拌的条件下，向溶液B中加入200g碳酸钠将Ph值调至11得到溶液C；

D.持续搅拌的条件下，向溶液C中加入100g叠氮化钠，溶液变为浑浊，持续搅拌至溶液澄清，得到黄色溶液D；

E.25℃下搅拌过程中，向溶液D中加入100g N-（1,3-二羟基异丙基）-4-甲基苯磺酰胺，持续搅拌25min得电镀污水处理剂5。

实施例6

2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇150g，异丙醇200g，四氢呋喃200g，叠氮化钠50g，醋酸锰75g，碳酸钠150g，N-（3-异丙基苯）-4-甲氧基苯磺酰胺 175g；

一种电镀污水处理剂的制备方法，包括如下步骤：

A.25℃下搅拌过程中，向200g异丙醇与200g 四氢呋喃的混合溶剂中加入150g 2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇，持续搅拌25min，得到溶液A；

B.25℃下搅拌过程中，向溶液A中加入75g醋酸锰继续搅拌30min得到黄色溶液B；

C.持续搅拌的条件下，向溶液B中加入150g碳酸钠将Ph值调至12得到溶液C；

D.持续搅拌的条件下，向溶液C中加入50g叠氮化钠，溶液变为浑浊，持续搅拌至溶液澄清，得到黄色溶液D；

E.25℃下搅拌过程中，向溶液D中加入175g N-（3-异丙基苯）-4-甲氧基苯磺酰胺，持续搅拌25min得电镀污水处理剂6；

F.将E得到的电镀污水处理剂6中加入乙醚萃取，所得固体用无水乙醇洗涤至中性干燥得淡黄色晶体粉末。

步骤F得到的淡黄色晶体粉末可成型成颗粒或负载于其他载体上，作为填料填入电镀污水处理设备中。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种电镀污水处理剂，其特征在于：包括丙二醇10-30份，有机溶剂30-50份，叠氮化钠5-15份，二价锰离子10-20份，碳酸盐5-10份，苯磺酰胺10-30份；所述丙二醇至少含有一个氨基基团或烷基基团；所述苯磺酰胺含有至少一个烷基基团，所述有机溶剂至少包括一种醇。

2.根据权利要求1所述的一种电镀污水处理剂，其特征在于，所述丙二醇是丝氨醇、2-甲基-1,3-丙二醇、2-乙基-1,3丙二醇、2-氨基-2-乙基-1,3丙二醇、2-氨基-2-甲基-1,3丙二醇中一种或一种以上。

3.根据权利要求1所述的一种电镀污水处理剂，其特征在于，所述有机溶剂包括乙醇，甲醇，丙醇，异丙醇，正丁醇中的一种或一种以上；所述有机溶剂还包括正己烷、乙腈、丙酮、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙醚、N，N-2-甲基吡咯烷酮、甲苯中的一种或一种以上。

4.根据权利要求1所述的一种电镀污水处理剂，其特征在于，所述有机溶剂、组分中醇的含量根据所述有机溶剂的极性确定。

5.根据权利要求1所述的一种电镀污水处理剂，其特征在于，所述二价锰离子由是二氯化锰、醋酸锰、溴化锰中的一种或一种以上。

6.根据权利要求1所述的一种电镀污水处理剂，其特征在于，所述苯磺酰胺是N-（1，3-二羟基异丙基）-4-甲基苯磺酰胺，N-(3-异丙基苯)-4-甲氧基苯磺酰胺，苯磺酰-N-甲基酰胺，4-异丙基苯磺酰胺，2-氨基-N-异丙基苯磺酰胺中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的一种电镀污水处理剂，其特征在于，所述碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙中一种或几种。

8.一种电镀污水处理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A. 在10-30℃下将丙二醇加入到有机溶剂中搅拌15-30min，得到澄清的溶液A；

B.持续搅拌的条件下，向溶液A中加入二价锰离子，继续搅拌20-30min，得到黄色溶液B；

C. 持续搅拌的条件下，向溶液B中加入叠氮化钠，溶液变为浑浊，持续搅拌至溶液再次澄清，得到黄色溶液C；

D. 持续搅拌的条件下，向溶液C中加入碳酸盐将Ph值调至11-13得到溶液D；

E.持续搅拌的条件下，向溶液D中加入苯磺酰胺，持续搅拌15-20min，得到电镀污水处理剂。

9.根据权利要求8所述的一种电镀污水处理剂的制备方法，其特征在于，向所述电镀污水处理剂中加入乙醚萃取，所得固体用无水乙醇洗涤至中性得淡黄色晶体粉末。