专利名称：一种脱色絮凝剂其制备方法及应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及工业废水处理领域，具体地说是提供了一种采用木质素改 性的双氰胺-甲醛脱色絮凝剂，它的制备方法及在工业废水处理中的应用。
技术背景制浆造纸、印染等工业废水具有组成复杂、色度高、排放量大等特点， 长期以来难以得到有效的处理。采用一般的絮凝剂难以实现色度的去除， 此时采用高效的脱色絮凝剂尤为重要。双氰胺-甲醛縮聚物为一种新型的高效脱色絮凝剂，具有较高的阳离子 电荷密度，通过电中和、吸附以及网捕巻扫等作用使废水中显色有机物脱稳后而分离出来，达到脱色的目的。专利95101739发明了双氰胺-甲醛縮 聚物的"二步法縮合"工艺，比原来的"一步法縮合"工艺过程稳定、易于控制。 但是由于聚合度低，分子量较小，对工业废水的混凝处理时，存在沉淀或 气浮效果欠佳以及使用成本较高等不足之处。从而制约了其在制浆造纸、 染料、印染等工业废水处理领域的应用与推广。为了提高产品的脱色絮凝 性能或降低生产成本，可用添加改性剂的方式对双氰胺-甲酸絮凝剂进行改 性。专利200310111769.2发明了用廉价的尿素部分替代昂贵的双氰胺，采用 一步法工艺将双氰胺、尿素、甲醛、氯化铵在一定的条件下縮聚制得产品， 降低了生产成本。专利01129968.1发明了双氰胺、甲醛和明矾三种化合物混 合反应生成的染料吸附剂。对脱除染料废水中颜色，效果极佳，染料吸附 剂价格便宜，投放量少。其它常用的改性剂还有六次甲基四胺、丙烯酰胺、 淀粉以及苯酚等。木质素是制浆造纸工业的副产品，目前没能得到有效利用。木质素可 直接用于絮凝剂，但由于其平均相对质量较低，活性吸附点少，导致其絮 凝性能不佳。木质素分子结构中含有许多活性基团，可以对木质素进行改 性，通过聚合反应来改变木质素的分子结构、增大分子量、引入具有良好絮凝性能的官能团，进一步提高木质素的絮凝性能。专利96106784.5发明了 一种木质素改性合成季铵盐阳离子絮凝剂的工艺。采用了曼尼希縮合反应 在木质素骨架上嵌接铵盐基团，然后烷基化制备季铵盐阳离子絮凝剂，最 后减压蒸馏分离溶剂与产品。产品可用于处理染料废水、印染废水等多种 难以处理的废水，脱色率和CODcr去除率较好，降低了投药量和生产成本。 专利US4001202介绍了用碱处理木质素以增加其酚羟基，然后胺烷化增加 链长，用双酯试剂进行交联反应，最后制得季铵型阳离子表面活性剂，用其 处理染料废水获得了良好的絮凝效果。木质素分子结构中含有许多活性基团，在催化剂的催化作用下，可以 进一步和双氰胺-甲醛縮聚物进行反应，合成木质素-双氰胺-甲醛有机高分 子脱色絮凝剂，主要用于制浆造纸、印染等工业废水的深度脱色处理。 发明内容本发明的目的在于提供一种采用廉价的木质素作为改性剂对双氰胺-甲 醛絮凝剂进行改性的方法和工艺过程。合成的木质素-双氰胺-甲醛脱色絮凝 剂的生产成本较双氰胺-甲醛絮凝剂的生产成本下降15—30%的同时，还可 以使絮凝性能得到改善。即可有效地缓解含木质素的制浆造纸工业废水带 来的环境污染，又可带来明显的经济和社会效益。为实现上述目的，本发明提供了一种高效脱色絮凝剂，其特征在于所 述高效脱色絮凝剂是木质素改性的双氰胺-甲醛縮聚物。本发明还提供了上述高效脱色絮凝剂的制备方法，其特征在于制备过程如下——将木质素、双氰胺、甲醛及催化剂按照质量比10~30%、 25~40%、 25 40%、 5 25%投料，搅拌、升温至45 70。C，进行缩聚反应；——待温度变化稳定后，继续加入5~15%甲醛，加热使反应温度控制 在65 95'C，继续迸行縮聚反应，保温2 6h，然后自然冷却至室温后得到产P叩o本发明高效脱色絮凝剂的制备方法中，催化剂可以采用氯化铵、氯化 铝、硫酸铝中的一种或几种。本发明高效脱色絮凝剂的制备方法中，所述木质素、双氣胺、甲醛及催化剂的较佳质量比为l: 0.8 1.6: 1.2-.5: 0.5-1.0。本发明高效脱色絮凝剂的制备方法中，縮聚反应可以在配备回流冷凝 装置的反应釜中进行。本发明中脱色絮凝剂的应用方法为先将脱色絮凝剂用水稀释5 10倍， 经过计量设备送入工业废水中进行混凝反应，产生大量絮体，采用气浮或 沉淀进行分离。投加量根据废水水质而定，出水可达标排放。本脱色絮凝 剂适用废水的较佳pH值范围为2 10。本脱色絮凝剂可与无机絮凝剂如聚铝配合使用，以改善絮凝效果。本发明具有如下优点1. 本发明方法以双氰胺-甲醛的縮合反应为主反应，添加部分木质素进 行改性，充分利用木质素和双氰胺-甲醛縮聚物的絮凝性能，在降低产品生产成本的同时，可大幅度提高双氰胺-甲醛縮聚物的脱色、脱CODcr的能力， 同时可减少产品的投加量，使用成本较低。对色度高、难处理的工业废水 特别有效。2. 木质素主要来自制浆造纸工业的蒸煮废液，本身具有良好的絮凝性能，可实现其有效资源化利用，同时可大幅度降低制浆造纸工业废水的处 理负荷，缓解废水给环境带来的严重污染。
具体实施方式
实施例l将质量分别为60g、 90g、 75g、 30g的木质素、双氰胺、甲醛及氯化铵 投入至配备回流冷凝装置的反应釜中，电动搅拌混匀，缓慢升温至55'C， 进行縮聚反应。温度变化稳定后，加入剩下的45g甲醛，加热使反应温度控 制在65'C，继续进行縮聚反应，保温6h，然后自然冷却至室温后得到产品。实施例2将质量分别为45g、 100g、 85g、 40g的木质素、双氰胺、甲醛及氯化铵 投入至配备回流冷凝装置的反应釜中，电动搅拌混匀，缓慢升温至6(TC， 进行縮聚反应。温度变化稳定后，加入剩下的30g甲醛，加热使反应温度控 制在80'C，继续进行縮聚反应，保温4h，然后自然冷却至室温后得到产品。实施例3将质量分别为30g、 110g、 95g、 50g的木质素、双氰胺、甲醛及氯化铵 投入至配备回流冷凝装置的反应釜中，电动搅拌混匀，缓慢升温至65'C， 进行縮聚反应。温度变化稳定后，加入剩下的15g甲醛，加热使反应温度控 制在95。C，继续进行縮聚反应，保温2h，然后自然冷却至室温后得到产品。实施例4将质量分别为45g、 100g、 85g、 25g、 15g的木质素、双氟胺、甲醛、 氯化铵及氯化铝投入至配备回流冷凝装置的反应釜中，电动搅拌混匀，缓 慢升温至60'C，进行缩聚反应。温度变化稳定后，加入剩下的30g甲醛，加 热使反应温度控制在80。C，继续进行縮聚反应，保温4h，然后自然冷却至 室温后得到产品。实施例5快速搅拌2min，有大量絮体产生，慢速搅拌15min后，静置沉降30min，取上 清液测定色度为45倍、CODcr为80mg/L。 实施例6取自木浆造纸厂二级生化处理后废水，pH值为6.87、温度38。C、色度 为667倍、CODcr为300mg/L。将25X的聚铝50ml，加入到50L废水中，快速 搅拌lmin。再加入5ml实施例2脱色絮凝剂，快速搅拌lmin，有大量絮体产 生，慢速搅拌15min后，静置沉降30min，取上清液测定色度为36倍、CODcr 为72mg/L。实施例7取直接染料酸性废水，pH值为4.3、色度为1000倍。将实施例3脱色絮 凝剂稀释10倍后加5ml到1000ml废水中，快速搅拌2min，有大量絮体产生， 慢速搅拌15min后，静置沉降30min，取上清液测定色度为lll倍。实施例8取直接染料酸性废水，pH值为4J、色度为1000倍。将25X的聚铝lm1, 加入到1000ml废水中，快速搅拌lmin。再加入稀释10倍后的实施例4脱色絮 凝剂5ml，快速搅拌lmin，有大量絮体产生，慢速搅拌15min后，静置沉降 30min，取上清液测定色度为67倍。
权利要求
1. 一种高效脱色絮凝剂，其特征在于所述高效脱色絮凝剂是木质素改性的双氰胺-甲醛缩聚物。
2、 一种权利要求l所述高效脱色絮凝剂的制备方法，其特征在于制备过程如下——将木质素、双氰胺、甲醛及催化剂按照质量比10~30%、 25 40%、 25一0%、 5 25%投料，搅拌、升温至45 70'C,进行縮聚反应；——待温度变化稳定后，继续加入5 15%甲醛，加热使反应温度控制 在65 95。C，继续进行縮聚反应，保温2 6h，然后自然冷却至室温后得到产叩o
3、 按照权利要求2所述高效脱色絮凝剂的制备方法，其特征在于所述催化剂选用氯化铵、氯化铝、硫酸铝、明矾中的一种或几种。
4、 按照权利要求2所述高效脱色絮凝剂的制备方法，其特征在于所述 木质素、双氰胺、甲醛及催化剂的质量比为l: 0.8-1.6: 1.2 .5: 0.5~1.0。
5、 按照权利要求2所述高效脱色絮凝剂的制备方法，其特征在于縮聚 反应在配备回流冷凝装置的反应釜中进行。
6、 权利要求l所述高效脱色絮凝剂用于染料、印染及制浆造纸工业等 高色度废水的深度处理，废水的pH值范围为2 10。
全文摘要
本发明涉及工业废水处理技术，是一种高效脱色絮凝剂的制备方法。在催化剂的作用下，将木质素、双氰胺和部分甲醛在一定条件下进行初步缩聚反应，待反应放热稳定后，再加入部分甲醛，控制温度在65-95℃，保温2-6h后得到产品。本发明中催化剂可以采用氯化铵、氯化铝、硫酸铝、明矾中的一种或几种。本发明工艺设备简单、操作安全、成本低廉。本产品适用于染料、印染及制浆造纸工业等高色度废水的深度处理，脱色率可达95％以上。
文档编号B01D21/01GK101254970SQ20071001050
公开日2008年9月3日 申请日期2007年2月28日 优先权日2007年2月28日
发明者乔瑞平, 于永辉, 卢庆亮, 孙承林, 彭福勇, 旭 杨 申请人:中国科学院大连化学物理研究所