CN109052600A - 一种木质素基喷漆循环水处理剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种木质素基喷漆循环水处理剂的方法，属于涂装污水处理技术领域。采用的技术方案是：首先对工业木质素进行酚化，然后将酚化改性木质素配制为重量百分浓度为15％～40％的水溶液。优选的，喷漆循环水处理剂为重量百分浓度为20％～30％的酚化木质素水溶液。本发明操作简单，适用于溶剂型漆和水性漆，处理成本低，处理效果好，相比于现有市售的商品级的酚醛树脂类和三聚氰胺甲醛树脂类的喷漆循环水处理药剂，本发明具有原料来源广泛、成本低、效果好的优点。

Description

一种木质素基喷漆循环水处理剂的制备方法

技术领域

本发明属于涂装污水处理技术领域，尤其涉及一种基于改性木质素为主材料的喷漆循环水药剂的制备方法。

背景技术

在工件涂装的过程中，喷涂的油漆(涂料)并且全部能喷涂到工件上，这样就产生了一部分过喷的油漆，为了防止过喷(未涂装到工件上)的油漆飞散，喷漆过程大都采用水帘或水旋处理过喷漆雾，使得过喷漆雾在引风的作用下进入循环水中。但不使用化学品处理循环水，一段时间后会造成管路堵塞及循环泵的超负荷运转，漆雾乱飞，导致涂装质量降低甚至停机。另外，循环水池的清理作业费时费力，给连续化工业生产带来很多不便。因此通常采用向喷漆循环水中添加化学药剂的方法，使得循环水中的过喷油漆与化学品首先发生凝聚作用，再发生絮凝作用，形成几何尺寸较大的上浮漆渣，从系统中排出，以维护喷漆系统的正常运转。

目前市售的喷漆循环水处理化学药剂有三种：第一种是氢氧化钠(碳酸钠)和聚合氯化铝(硫酸铁)做凝聚剂，聚丙烯酰胺做絮凝剂，此类化学药剂处理溶剂型漆循环水时，可以保证循环水的澄清度，虽然成本低，但随着碱度的波动，漆渣脱粘状态不稳定，容易造成循环水管路及循环泵叶的堵塞，形成的漆渣含水率高，直接增加了漆渣的委外处理费用，且对水性漆循环水系统完全不适用。第二种是以分散和吸附效果极强的蒙脱土为凝聚剂，聚丙烯酰胺做絮凝剂，此类化学药剂处理溶剂型漆循环水时，可以保证循环水的澄清度，漆渣脱粘状态稳定，通过配伍聚丙烯酰胺的分质量和电荷密度，可以有效的控制漆渣的含水率，但是在水性漆喷漆循环水系统中，此类药剂的处理效果并不理想。第三种是以低分子量的三聚氰胺甲醛树脂或酚醛树脂的水溶液为凝聚剂，聚丙烯酰胺做絮凝剂，将该类化学品连续小剂量的添加在喷漆循环水当中，在处理溶剂型漆和水性漆时，同样发挥出色，在循环水澄清度，漆渣脱粘程度和漆渣含水率等方面效果优秀，但缺点是处理成本较高，且凝聚剂中都涉及到使用甲醛，另外所有的化学品均来自石油化工原料。

发明内容

因此，为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种操作简单，适用溶剂型漆和水性漆，处理成本低，处理效果好，不使用甲醛，且凝聚剂中的木质素来自于造纸工业的废料，以可再生的生物质原料代替部分石油化工原料，减少了使用石油化工原料的比例。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种喷漆循环水处理剂，喷漆循环水处理剂是重量百分浓度为15％～40％的酚化木质素水溶液，优选的，喷漆循环水处理剂为重量百分浓度为20％～30％的酚化木质素水溶液。

上文所述的喷漆循环水处理剂，是以工业木质素为原料，首先对其酚化改性，然后将获得的改性木质素(酚化木质素)配置成水溶液。

本发明采用生物质资源中唯一的含有芳环的木质素来代替甲醛，且木质素来源于造纸工业的废料，减少了使用不可再生的石油化工产品，进一步降低生产成本的同时，充分的利用了造纸工业中的废料，生物质资源高值化的同时更加环保。

本发明还提供一种喷漆循环水处理剂的制备方法：所述喷漆循环水处理剂是重量百分浓度为15％～40％的酚化木质素水溶液。将木质素溶解于苯酚中，在酸或碱催化的条件下反应，制成酚化木质素水溶液，木质素和苯酚的重量比为1:1～1:10，酸性催化条件pH为2～6；碱性催化条件pH为9～13，反应的温度为65～95℃，反应的时间为1～4h。

上述的基于酚化木质素为主材料的漆循环水药剂(喷漆循环水处理剂)的制备方法，所述喷漆循环水处理剂的原料按重量百分比组成为：

所述的木质素为造纸工业中的蒸煮废液，可以是硫酸盐制浆过程中产生的黑液，也可以是酸法制浆过程中产生的红液，固含量在15％～30％，无需进一步处理。

所述的催化剂为硫酸或者氢氧化钠，即酸催化条件下的催化剂为硫酸，碱催化条件下的催化剂为氢氧化钠。

所述的pH调节剂为硫酸或者氢氧化钠，取决于催化条件，在酸催化条件下，pH调节剂为氢氧化钠，反之为硫酸，即在碱催化条件下，pH调节剂为硫酸。

一种基于酚化木质素为主材料的喷漆循环水药剂的制备方法，包括如下步骤：按上述重量百分比称取原料，将木质素溶解于苯酚中，升温至反应温度后，加入催化剂调节pH，反应结束后降至室温，加水和pH调节剂，得到产物凝聚剂。具体为：将三口瓶置于50℃的油浴中，加入苯酚，开启搅拌，缓慢加入木质素，升温至反应温度后，加入催化剂调节pH，反应结束后，降至室温，加水和pH调节剂，得到产物凝聚剂。

一种基于酚化木质素为主材料的喷漆循环水药剂的实验室评价，方法如下：

1)模拟喷漆循环水：取塑料水瓶，加入约300ml工业水，然后加入1g油漆，振荡均匀，得到喷漆循环水样品；

2)喷漆循环水的凝聚处理：向喷漆循环水样品中加入0.1g的凝聚剂，振荡均匀后，加入0.02g的聚二甲基二烯丙基氯化铵(25wt％)，静止1min后考察水的浊度；

3)喷漆循环水的絮凝处理：向已经凝集的喷漆循环水样品中加入0.1g聚丙烯酰胺水溶液(1wt％，分子量1000～1200万，阳离子度60％)振荡均匀，得到几何尺寸大的上浮型漆渣。

本发明提供的喷漆循环水处理剂与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明喷漆循环水处理剂，简单利用了木质素本身的酚羟基和三维多孔结构，不需和甲醛聚合就可以显示超出市售酚醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂类凝聚剂的优异效果。

2、本发明喷漆循环水处理剂，为一种生产制造成本比任何市售有机型凝聚剂产品更低的产品，实现了废弃物的高值化利用。

3、本发明喷漆循环水处理剂，为一种在合成过程中采用可再生的工业木质素部分代替石油化工原料的方法，符合循环绿色经济的发展趋势。

4、本发明喷漆循环水处理剂，使用的木质素来源广泛，可以取自造纸工业的废弃物黑液或红液，也可以从植物纤维原料中提取。

5、本发明喷漆循环水处理剂，相比于市售的三聚氰胺甲醛树脂类凝聚剂和酚醛树脂类凝聚剂，有更好的处理效果，在相同的浓度下，有更低的使用量(消耗量)。

6、本发明喷漆循环水处理剂，对于溶剂型漆有稳定的脱粘效果，对于水性漆的循环水发泡有良好的抑制效果，不需要额外添加消泡剂。

7、本发明喷漆循环水处理剂，不需再额外添加杀菌剂，喷漆换水下既可以保证无异味。

8、本发明喷漆循环水处理剂，形成的废漆渣含税率低，降低了废弃物外委处理费用。

9、本发明喷漆循环水处理剂，由于木质素的三维结构使漆渣的上浮效果更为明显，且上浮后形成的漆渣稳定性好，相比于市售产品，不易下沉。

10、本发明喷漆循环水处理剂，生产工艺简单，绿色环保。

具体实施方式

提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。

实施例中未注明具体实验步骤或条件，均按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂。

实施例1

(一)酚化木质素由以下物质按照重量百分比组成：

(二)制备方法：将三口瓶置于50℃的油浴中，加入苯酚，开启搅拌，缓慢加入木质素，升温至80℃后，加入催化剂硫酸调节pH大约为3，反应3h后，降至室温，加水和pH调节剂，得到产物凝聚剂。

实施例2

(一)酚化木质素由以下物质按照重量百分比组成：

(二)制备方法：将三口瓶置于50℃的油浴中，加入苯酚，开启搅拌，缓慢加入木质素，升温至65℃后，加入催化剂硫酸调节pH大约为2，反应4h后，降至室温，加水和pH调节剂，得到产物凝聚剂。

实施例3

(一)酚化木质素由以下物质按照重量百分比组成：

(二)制备方法：将三口瓶置于50℃的油浴中，加入苯酚，开启搅拌，缓慢加入木质素，升温至95℃后，加入催化剂氢氧化钠调节pH大约为9，反应1.5h后，降至室温，加水和pH调节剂，得到产物凝聚剂。

实施例4

(一)酚化木质素由以下物质按照重量百分比组成：

(二)制备方法：将三口瓶置于50℃的油浴中，加入苯酚，开启搅拌，缓慢加入木质素，升温至85℃后，加入催化剂氢氧化钠调节pH大约为10，反应2h后，降至室温，加水和pH调节剂，得到产物凝聚剂。

实施例5

(一)酚化木质素由以下物质按照重量百分比组成：

(二)制备方法：将三口瓶置于50℃的油浴中，加入苯酚，开启搅拌，缓慢加入木质素，升温至85℃后，加入催化剂硫酸调节pH大约为3，反应2h后，降至室温，加水和pH调节剂，得到产物凝聚剂。

比较例基于酚化木质素主材料的喷漆循环水药剂与市售商品的性能测试

1.实验室评价方法：

1)模拟喷漆循环水：取塑料水瓶，加入约300ml工业水，然后加入1g油漆，振荡均匀，得到喷漆循环水样品；

2)喷漆循环水的凝聚处理：向喷漆循环水样品中加入0.1g的凝聚剂，振荡均匀后，加入0.02g的聚二甲基二烯丙基氯化铵(25wt％)，静止1min后考察水的浊度，本实验重复四次，加入的凝聚剂分别为实施例4合成样品A，实施例5合成样品B，三聚氰胺甲醛树脂水溶液W(中国的武汉材料保护研究所，100A)和酚醛树脂水溶液K(日本的栗田工业株式会社，K3400)；

3)喷漆循环水的絮凝处理：向已经凝集的喷漆循环水样品中加入0.1g聚丙烯酰胺水溶液(1wt％，分子量1000～1200万，阳离子度60％)振荡均匀，得到几何尺寸大的上浮型漆渣。

2.性能检测

上述的实验室效果比较，结果如表1。

表1实验室效果比较

由表1可见，碱催化得到的酚化木质素作为凝聚剂的效果优于其他的对比例，对比酸催化的酚化木质素，水质的浊度明显改善；对比市售的商品原料，实验室评价指标全面优于此类产品。

3.产品稳定性试验

采用实施例1-5制备的凝聚剂考查产品的稳定性，结果如表2。

表2凝聚剂稳定性

评价项目	高温稳定性	低温稳定性
			评价方法	恒温(35℃)，在密闭包装条件下，静置10天。	不考察
评价标准	样品均一稳定，无分层现象；不发臭	不考察

由表2可见，该产品的稳定性符合常规水处理产品的要求。

本发明酚化木质素为主材料的喷漆循环水药剂的制备方法，属于涂装污水处理技术领域。实验结果表明，碱催化条件下获得的酚化木质素性能全面优于市售产品，且价格更低。体系稳定无分层结块现象。

Claims (10)

1.一种喷漆循环水处理剂，其特征在于，所述喷漆循环水处理剂是重量百分浓度为15％～40％的酚化木质素水溶液。

2.根据权利要求1所述的喷漆循环水处理剂，其特征在于，是以工业木质素为原料，对其酚化改性，然后将获得的改性木质素配置成水溶液。

3.如权利要求1所述的喷漆循环水处理剂的制备方法，其特征在于，将木质素溶解于苯酚中，在酸或碱催化的条件下反应，制成酚化木质素水溶液。

4.根据权利要求3所述的喷漆循环水处理剂的制备方法，其特征在于，木质素和苯酚的重量比为1:1～1:10。

5.根据权利要求3所述的喷漆循环水处理剂的制备方法，其特征在于，酸性催化条件pH为2～6；碱性催化条件pH为9～13。

6.根据权利要求3所述的喷漆循环水处理剂的制备方法，其特征在于，反应的温度为65～95℃。

7.根据权利要求3所述的喷漆循环水处理剂的制备方法，其特征在于，反应的时间为1～4h。

8.根据权利要求4所述的喷漆循环水处理剂的制备方法，其特征在于，所述喷漆循环水处理剂的原料按重量百分比为：

9.根据权利要求8所述的喷漆循环水处理剂的制备方法，其特征在于，所述的催化剂为硫酸或氢氧化钠；所述的pH调节剂为硫酸或氢氧化钠。

10.根据权利要求8所述的喷漆循环水处理剂的制备方法，其特征在于，按重量百分比称取原料，将木质素溶解于苯酚中，升温至反应温度后，加入催化剂调节pH，反应结束后降至室温，加水和pH调节剂，得到产物。