專利名稱：一種脫色絮凝劑其制備方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)廢水處理領(lǐng)域，具體地說是提供了一種采用木質(zhì)素改 性的雙氰胺-甲醛脫色絮凝劑，它的制備方法及在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用。
技術(shù)背景制漿造紙、印染等工業(yè)廢水具有組成復(fù)雜、色度高、排放量大等特點(diǎn)， 長期以來難以得到有效的處理。采用一般的絮凝劑難以實(shí)現(xiàn)色度的去除， 此時采用高效的脫色絮凝劑尤為重要。雙氰胺-甲醛縮聚物為一種新型的高效脫色絮凝劑，具有較高的陽離子 電荷密度，通過電中和、吸附以及網(wǎng)捕巻掃等作用使廢水中顯色有機(jī)物脫穩(wěn)后而分離出來，達(dá)到脫色的目的。專利95101739發(fā)明了雙氰胺-甲醛縮 聚物的"二步法縮合"工藝，比原來的"一步法縮合"工藝過程穩(wěn)定、易于控制。 但是由于聚合度低，分子量較小，對工業(yè)廢水的混凝處理時，存在沉淀或 氣浮效果欠佳以及使用成本較高等不足之處。從而制約了其在制漿造紙、 染料、印染等工業(yè)廢水處理領(lǐng)域的應(yīng)用與推廣。為了提高產(chǎn)品的脫色絮凝 性能或降低生產(chǎn)成本，可用添加改性劑的方式對雙氰胺-甲酸絮凝劑進(jìn)行改 性。專利200310111769.2發(fā)明了用廉價的尿素部分替代昂貴的雙氰胺，采用 一步法工藝將雙氰胺、尿素、甲醛、氯化銨在一定的條件下縮聚制得產(chǎn)品， 降低了生產(chǎn)成本。專利01129968.1發(fā)明了雙氰胺、甲醛和明礬三種化合物混 合反應(yīng)生成的染料吸附劑。對脫除染料廢水中顏色，效果極佳，染料吸附 劑價格便宜，投放量少。其它常用的改性劑還有六次甲基四胺、丙烯酰胺、 淀粉以及苯酚等。木質(zhì)素是制漿造紙工業(yè)的副產(chǎn)品，目前沒能得到有效利用。木質(zhì)素可 直接用于絮凝劑，但由于其平均相對質(zhì)量較低，活性吸附點(diǎn)少，導(dǎo)致其絮 凝性能不佳。木質(zhì)素分子結(jié)構(gòu)中含有許多活性基團(tuán)，可以對木質(zhì)素進(jìn)行改 性，通過聚合反應(yīng)來改變木質(zhì)素的分子結(jié)構(gòu)、增大分子量、引入具有良好絮凝性能的官能團(tuán)，進(jìn)一步提高木質(zhì)素的絮凝性能。專利96106784.5發(fā)明了 一種木質(zhì)素改性合成季銨鹽陽離子絮凝劑的工藝。采用了曼尼?？s合反應(yīng) 在木質(zhì)素骨架上嵌接銨鹽基團(tuán)，然后烷基化制備季銨鹽陽離子絮凝劑，最 后減壓蒸餾分離溶劑與產(chǎn)品。產(chǎn)品可用于處理染料廢水、印染廢水等多種 難以處理的廢水，脫色率和CODcr去除率較好，降低了投藥量和生產(chǎn)成本。 專利US4001202介紹了用堿處理木質(zhì)素以增加其酚羥基，然后胺烷化增加 鏈長，用雙酯試劑進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，最后制得季銨型陽離子表面活性劑，用其 處理染料廢水獲得了良好的絮凝效果。木質(zhì)素分子結(jié)構(gòu)中含有許多活性基團(tuán)，在催化劑的催化作用下，可以 進(jìn)一步和雙氰胺-甲醛縮聚物進(jìn)行反應(yīng)，合成木質(zhì)素-雙氰胺-甲醛有機(jī)高分 子脫色絮凝劑，主要用于制漿造紙、印染等工業(yè)廢水的深度脫色處理。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種采用廉價的木質(zhì)素作為改性劑對雙氰胺-甲 醛絮凝劑進(jìn)行改性的方法和工藝過程。合成的木質(zhì)素-雙氰胺-甲醛脫色絮凝 劑的生產(chǎn)成本較雙氰胺-甲醛絮凝劑的生產(chǎn)成本下降15—30%的同時，還可 以使絮凝性能得到改善。即可有效地緩解含木質(zhì)素的制漿造紙工業(yè)廢水帶 來的環(huán)境污染，又可帶來明顯的經(jīng)濟(jì)和社會效益。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種高效脫色絮凝劑，其特征在于所 述高效脫色絮凝劑是木質(zhì)素改性的雙氰胺-甲醛縮聚物。本發(fā)明還提供了上述高效脫色絮凝劑的制備方法，其特征在于制備過程如下——將木質(zhì)素、雙氰胺、甲醛及催化劑按照質(zhì)量比10~30%、 25~40%、 25 40%、 5 25%投料，攪拌、升溫至45 70。C，進(jìn)行縮聚反應(yīng)；——待溫度變化穩(wěn)定后，繼續(xù)加入5~15%甲醛，加熱使反應(yīng)溫度控制 在65 95'C，繼續(xù)迸行縮聚反應(yīng)，保溫2 6h，然后自然冷卻至室溫后得到產(chǎn)P叩o本發(fā)明高效脫色絮凝劑的制備方法中，催化劑可以采用氯化銨、氯化 鋁、硫酸鋁中的一種或幾種。本發(fā)明高效脫色絮凝劑的制備方法中，所述木質(zhì)素、雙氣胺、甲醛及催化劑的較佳質(zhì)量比為l: 0.8 1.6: 1.2-.5: 0.5-1.0。本發(fā)明高效脫色絮凝劑的制備方法中，縮聚反應(yīng)可以在配備回流冷凝 裝置的反應(yīng)釜中進(jìn)行。本發(fā)明中脫色絮凝劑的應(yīng)用方法為先將脫色絮凝劑用水稀釋5 10倍， 經(jīng)過計(jì)量設(shè)備送入工業(yè)廢水中進(jìn)行混凝反應(yīng)，產(chǎn)生大量絮體，采用氣浮或 沉淀進(jìn)行分離。投加量根據(jù)廢水水質(zhì)而定，出水可達(dá)標(biāo)排放。本脫色絮凝 劑適用廢水的較佳pH值范圍為2 10。本脫色絮凝劑可與無機(jī)絮凝劑如聚鋁配合使用，以改善絮凝效果。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1. 本發(fā)明方法以雙氰胺-甲醛的縮合反應(yīng)為主反應(yīng)，添加部分木質(zhì)素進(jìn) 行改性，充分利用木質(zhì)素和雙氰胺-甲醛縮聚物的絮凝性能，在降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本的同時，可大幅度提高雙氰胺-甲醛縮聚物的脫色、脫CODcr的能力， 同時可減少產(chǎn)品的投加量，使用成本較低。對色度高、難處理的工業(yè)廢水 特別有效。2. 木質(zhì)素主要來自制漿造紙工業(yè)的蒸煮廢液，本身具有良好的絮凝性能，可實(shí)現(xiàn)其有效資源化利用，同時可大幅度降低制漿造紙工業(yè)廢水的處 理負(fù)荷，緩解廢水給環(huán)境帶來的嚴(yán)重污染。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l將質(zhì)量分別為60g、 90g、 75g、 30g的木質(zhì)素、雙氰胺、甲醛及氯化銨 投入至配備回流冷凝裝置的反應(yīng)釜中，電動攪拌混勻，緩慢升溫至55'C， 進(jìn)行縮聚反應(yīng)。溫度變化穩(wěn)定后，加入剩下的45g甲醛，加熱使反應(yīng)溫度控 制在65'C，繼續(xù)進(jìn)行縮聚反應(yīng)，保溫6h，然后自然冷卻至室溫后得到產(chǎn)品。實(shí)施例2將質(zhì)量分別為45g、 100g、 85g、 40g的木質(zhì)素、雙氰胺、甲醛及氯化銨 投入至配備回流冷凝裝置的反應(yīng)釜中，電動攪拌混勻，緩慢升溫至6(TC， 進(jìn)行縮聚反應(yīng)。溫度變化穩(wěn)定后，加入剩下的30g甲醛，加熱使反應(yīng)溫度控 制在80'C，繼續(xù)進(jìn)行縮聚反應(yīng)，保溫4h，然后自然冷卻至室溫后得到產(chǎn)品。實(shí)施例3將質(zhì)量分別為30g、 110g、 95g、 50g的木質(zhì)素、雙氰胺、甲醛及氯化銨 投入至配備回流冷凝裝置的反應(yīng)釜中，電動攪拌混勻，緩慢升溫至65'C， 進(jìn)行縮聚反應(yīng)。溫度變化穩(wěn)定后，加入剩下的15g甲醛，加熱使反應(yīng)溫度控 制在95。C，繼續(xù)進(jìn)行縮聚反應(yīng)，保溫2h，然后自然冷卻至室溫后得到產(chǎn)品。實(shí)施例4將質(zhì)量分別為45g、 100g、 85g、 25g、 15g的木質(zhì)素、雙氟胺、甲醛、 氯化銨及氯化鋁投入至配備回流冷凝裝置的反應(yīng)釜中，電動攪拌混勻，緩 慢升溫至60'C，進(jìn)行縮聚反應(yīng)。溫度變化穩(wěn)定后，加入剩下的30g甲醛，加 熱使反應(yīng)溫度控制在80。C，繼續(xù)進(jìn)行縮聚反應(yīng)，保溫4h，然后自然冷卻至 室溫后得到產(chǎn)品。實(shí)施例5快速攪拌2min，有大量絮體產(chǎn)生，慢速攪拌15min后，靜置沉降30min，取上 清液測定色度為45倍、CODcr為80mg/L。 實(shí)施例6取自木漿造紙廠二級生化處理后廢水，pH值為6.87、溫度38。C、色度 為667倍、CODcr為300mg/L。將25X的聚鋁50ml，加入到50L廢水中，快速 攪拌lmin。再加入5ml實(shí)施例2脫色絮凝劑，快速攪拌lmin，有大量絮體產(chǎn) 生，慢速攪拌15min后，靜置沉降30min，取上清液測定色度為36倍、CODcr 為72mg/L。實(shí)施例7取直接染料酸性廢水，pH值為4.3、色度為1000倍。將實(shí)施例3脫色絮 凝劑稀釋10倍后加5ml到1000ml廢水中，快速攪拌2min，有大量絮體產(chǎn)生， 慢速攪拌15min后，靜置沉降30min，取上清液測定色度為lll倍。實(shí)施例8取直接染料酸性廢水，pH值為4J、色度為1000倍。將25X的聚鋁lm1, 加入到1000ml廢水中，快速攪拌lmin。再加入稀釋10倍后的實(shí)施例4脫色絮 凝劑5ml，快速攪拌lmin，有大量絮體產(chǎn)生，慢速攪拌15min后，靜置沉降 30min，取上清液測定色度為67倍。
權(quán)利要求
1. 一種高效脫色絮凝劑，其特征在于所述高效脫色絮凝劑是木質(zhì)素改性的雙氰胺-甲醛縮聚物。
2、 一種權(quán)利要求l所述高效脫色絮凝劑的制備方法，其特征在于制備過程如下——將木質(zhì)素、雙氰胺、甲醛及催化劑按照質(zhì)量比10~30%、 25 40%、 25一0%、 5 25%投料，攪拌、升溫至45 70'C,進(jìn)行縮聚反應(yīng)；——待溫度變化穩(wěn)定后，繼續(xù)加入5 15%甲醛，加熱使反應(yīng)溫度控制 在65 95。C，繼續(xù)進(jìn)行縮聚反應(yīng)，保溫2 6h，然后自然冷卻至室溫后得到產(chǎn)叩o
3、 按照權(quán)利要求2所述高效脫色絮凝劑的制備方法，其特征在于所述催化劑選用氯化銨、氯化鋁、硫酸鋁、明礬中的一種或幾種。
4、 按照權(quán)利要求2所述高效脫色絮凝劑的制備方法，其特征在于所述 木質(zhì)素、雙氰胺、甲醛及催化劑的質(zhì)量比為l: 0.8-1.6: 1.2 .5: 0.5~1.0。
5、 按照權(quán)利要求2所述高效脫色絮凝劑的制備方法，其特征在于縮聚 反應(yīng)在配備回流冷凝裝置的反應(yīng)釜中進(jìn)行。
6、 權(quán)利要求l所述高效脫色絮凝劑用于染料、印染及制漿造紙工業(yè)等 高色度廢水的深度處理，廢水的pH值范圍為2 10。
全文摘要
本發(fā)明涉及工業(yè)廢水處理技術(shù)，是一種高效脫色絮凝劑的制備方法。在催化劑的作用下，將木質(zhì)素、雙氰胺和部分甲醛在一定條件下進(jìn)行初步縮聚反應(yīng)，待反應(yīng)放熱穩(wěn)定后，再加入部分甲醛，控制溫度在65-95℃，保溫2-6h后得到產(chǎn)品。本發(fā)明中催化劑可以采用氯化銨、氯化鋁、硫酸鋁、明礬中的一種或幾種。本發(fā)明工藝設(shè)備簡單、操作安全、成本低廉。本產(chǎn)品適用于染料、印染及制漿造紙工業(yè)等高色度廢水的深度處理，脫色率可達(dá)95％以上。
文檔編號B01D21/01GK101254970SQ20071001050
公開日2008年9月3日 申請日期2007年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月28日
發(fā)明者喬瑞平, 于永輝, 盧慶亮, 孫承林, 彭福勇, 旭 楊 申請人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所