专利名称：一种印染废水脱色处理混凝剂及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种废水处理剂及其生产方法，特别是一种可以处理印染废水的混凝剂及其生产方法。
背景技术：
我国染料工业具有小批量、多品种的特点，大部分是间歇操作，废水间断性排放，水质水量变化范围大。染料生产流程长，产品收率低，废水组分复杂， 浓度高如COD为1000～10万mg/L，色度深，可达500～50万倍。废水中的有机组分大多以芳烃及杂环化合物为母体，并带有如-N＝N-、-N＝O等显色基团及如-SO3Na、-OH、-NH2等极性基团。废水中还含有较多的原料和副产品，如卤化物、硝基物、苯胺、酚类等，以及无机盐如NaCl、Na2SO4、Na2S等。染料的相对分子质量一般在700～1500之间，带有如-SO3Na、-COONa等水溶性基团的染料分子水溶性好，带有如-SO2NH2等非水溶性基团的染料分子则表现出憎水性。染料废水中胶体粒子通常带负电荷，ζ电位在-7～-20mV之间。
由于染料生产品种多，并朝着抗光解、抗氧化、抗生物氧化方向发展，从而使染料废水处理难度加大。印染废水颜色较深，有较强的污染感，如直接排放将会对水源造成严重污染，因此印染废水的处理对保护生态环境和人类健康有着重要的意义。
目前对对印染废水的处理方法较多，有絮凝沉淀法、电解法、氧化法、吸附法等，其中絮凝沉淀法多采用铁系和铝系处理剂，如硫酸亚铁、聚硫酸铁、碱式氯化铝等，它们的脱色范围较窄，不适应水质多变的恶劣条件，所产生的沉淀蓬松，沉降速度慢，且硫酸亚铁脱色后易反色，碱式氯化铝则对活性染料脱色困难。中国专利局公开的专利号为ZL94111581.X名称为“一种印染废水脱色混凝剂的生产方法”的发明专利生产的印染废水脱色混凝剂虽然在一定程度上解决了上述问题，但所生产的混凝剂酸性强，在印染废水的处理过程中需加入大量的碱调整PH值至中性，增加了处理成本，而且对废水处理设备产生严重的腐蚀。
发明内容
本发明的目的是提供一种酸性较弱、对印染废水处理设备腐蚀小的印染废水脱色处理混凝剂及其生产方法。
本发明所述的印染废水脱色处理混凝剂，包括有效成分和少量杂质，有效成份按重量百分比计，包括FeSO4·H2O为40-50％、Fe2(SO4)3·8H2O为35-45％、MgSO4·2H2O为3-10％、CaSO4·2H2O为1-5％。
为达到较好的处理效果，混凝剂的有效成分是FeSO4·H2O为45-50％、Fe2(SO4)3·8H2O为40-45％、MgSO4·2H2O为5-10％和CaSO4·2H2O为1-3％。
本发明的脱色处理机理是在染料废水中投加铁盐等絮凝剂，使其水解形成带高电荷的羟基化合物，它们对水中憎水性染料分子如硫化染料、还原染料、分散染料(如直接耐晒翠蓝GL、分散红玉S-2G FL等)的混凝效果较好，铁盐投加量在100～150mg/L时，即可取得90％以上的脱色效率。高价金属盐的电中和作用可降低染料粒子的ζ电位。FeSO4脱色的机理是将生色基团还原，还原产物为有机小分子不能有效混凝去除。FeSO4对带-SO-3、-OH、-NH2、-X等基团的染料分子也具有较好的混凝脱色效果，这主要是由于Fe2+可以与上述基团的未共用电子对发生络合反应而形成大分子螯合物，降低了水溶性，在染料废水中呈胶体状态，进而通过硫酸亚铁水解产物的混凝作用被去除。
在含水溶性阴离子染料的废水中投加镁盐，在碱性条件下可形成化学絮凝。含磺酸基团的染料脱色效果优于含羧酸基团的染料，这些阴离子基团容易成为氢氧化镁的吸附作用点。如Mg(OH)2对活性橙X-□、弱性酸红3B均有较好的脱色作用。Ca(OH)2对镁盐脱色有协同作用。
MgO、MgSO4等镁盐在水溶液中生成的Mg(OH)2的强烈吸附作用，对含磺酸基团的水溶性染料具有良好的处理效果、脱色率、CODcr去除率分别可达98％和70％以上；。采用MgCl2和Ca(OH)2处理活性染料和分散性染料废水，其效果要好于Al2(SO4)3、PAC、FeSO4/Ca(OH)2。其机理是Mg2+与羟基、羧基或SO42-反应生成稳定的螯合物，这些螯合物可通过絮凝作用从废水中去除。
总之，本发明的混凝剂对印染废水脱色处理的主要机理为混凝剂中含有变价的Fe3+和Fe2+，表现出良好的氧化还原性，当混凝剂与某些易被氧化或还原的分子或离子发生化学反应时，可表现为两种性质，一是Fe3+易获得电子被还原为低价的Fe2+，而与其作用的分子或离子则失去电子被氧化；二是低价的Fe2+可与某些高价阳离子反应，将其还原为低价离子。Mg2+与羟基、羧基或SO42-反应生成稳定的螯合物，这些螯合物可通过絮凝作用从废水中去除；Ca2+对镁盐脱色有协同作用。混凝剂与印染废水中的化学物质发生了氧化还原反应，使其脱色，达到处理目的。
本发明所述混凝剂的生产方法包括如下步骤(1)将FeSO4·7H2O、MgO或Mg(OH)2中任何一种、CaO或Ca(OH)2中任何一种按80％-95％∶2％-15％∶1％-5％的比例混合均匀；(2)将混合均匀后的物料在160-250℃的温度下脱水氧化20-40分钟，得到Fe3+/Fe2+摩尔比为0.7-0.8的熟料，加入浓硫酸酸化，浓硫酸加入量按熟料量/浓硫酸为2.0-3.5的比例加入，熟料酸化后再熟化24小时以上；(3)将熟化后的产品破碎，同时按熟化后的产品重量的20％--50％加入FeSO4·7H2O，混合均匀可最后得到成品混凝剂。
为进一步得到效果好的产品，在前述方法中的步骤(3)采用如下步骤将熟化后的产品破碎，同时按熟化后的产品重量的20％--50％加入FeSO4·7H2O，混合均匀可最后得到成品混凝剂。
本发明方法生产的混凝剂酸性弱、应用广泛，对各种染料废水均具有良好的脱色效果，且对废水处理设备的腐蚀作用大大减小，下面通过对比实验加以说明。
实验一在染料溶液中加入相同量的不同混凝剂后测量其剩余色度并计算脱色率，比较不同混凝剂的脱色效果。
实验中所用混凝剂为本发明方法生产的混凝剂和发明专利CN1121488A的脱色混凝剂(对比例1)及PFS(聚铁)混凝剂(对比例2)(含Fe10.1)，以上均配制成10％的水溶液。
所处理的废水为染料水溶液，即各种染料均配制成色度为600的水溶液。
实验过程各取500ml的染料水溶液置于烧杯中，分别加入50ml混凝剂，搅拌一定时间后，用NaOH调PH至中性，再搅拌一定时间后静置，测定溶液中剩余的色度值，计算脱色率。
对于阳离子染料，每500ml实验液先加入3ml十二烷基硫酸钠溶液(0.2％)搅拌2分钟，再加入一定量的混凝剂，搅拌10分钟，调PH至中性，放置片刻，待沉淀完全后，取上清液测定溶液中剩余的色度，计算脱色率，结果如表1所示。
实验二混凝剂对染料的最大脱色率，实验结果如表2所示。
表3是混凝剂对各种印染废水脱色处理效果的比较。
从表1、表2和表3可以明显地看出采用本发明所述方法生产的混凝剂处理印染废水，处理效果好，脱色良好，由于酸度低，减少了废水处理中调节PH所用NaOH的用量。另外，本发明所述混凝剂的生产方法，脱水氧化时间大大缩短，而产品质量仍然得到了保证，同时在熟化后产品的破碎过程中加入20％--50％的FeSO4·7H2O，降低了成品混凝剂的酸度，使废水处理取得了低耗高效的好效果。
表1 表2
表具体实施方式
一种印染废水处理混凝剂及其生产方法，由FeSO4·7H2O、MgO或Mg(OH)2、CaO或Ca(OH)2按80％-96％∶2％-15％∶2％-4％的比例混合均匀后送入圆盘输送机，经圆盘输送机送入破碎机进行破碎，并进一步混合，由皮带输送进入料仓，料仓中的物料通过分配器送入回转窑，并在160-250℃的温度下脱水氧化20-50分钟，得到Fe3+/Fe2+(摩尔比)为0.7-0.8的熟料，然后加入浓硫酸/熟料量比例为1/2.5的量的浓硫酸酸化，再熟化24小时以上；熟化后的产品破碎，同时按产品重量的20％--50％加入FeSO4·7H2O，最后得到成品混凝剂，按重量百分比计，其有效成份包括FeSO4·H2O40-50％、Fe2(SO4)3·8H2O35-45％、MgSO4·2H2O 3-10％、CaSO4·2 H2O1-5％。
下面通过具体的实施例对本发明作进一步说明。
实施例1将951.8kg的FeSO4·7H2O、35.7kg的MgO、12.5kg的CaO混合均匀后破碎，破碎后的物料经料仓分配器送入回转窑，在200℃左右的温度下脱水氧化40分钟，得到Fe3+/Fe2+(摩尔比)为1.25的熟料，加入熟料量2.5倍的浓硫酸酸化后，在熟化24小时，熟化后的产品破碎，同时加入400kg的FeSO4·7H2O混合均匀，得到成品混凝剂，其PH值为6，接近中性。对印染废水处理效果好，脱色完全。
实施例2
实施例2的具体过程均同实施例1，原料投量及工艺条件列于表4。
表4
表5是实施例1和实施例2与对比例1在印染废水处理过程中对设备腐蚀情况的比较。
表5
表5的数据充分说明了本发明方法生产的印染废水处理混凝剂，在相同的使用条件下，具有脱色完全、对废水处理设备腐蚀小的特点，可减低废水处理成本，既创造了社会效益，又创造了经济效益。
大量的研究和应用实践表明，采用无机混凝剂包括铁盐、铝盐、镁盐及无机絮剂对以胶体或悬浮状态存在于废水中的染料具有良好的脱色效果，如分散染料、硫化染料、氧化后的还原染料、偶合后的冰染染料、颜料以及分子量较大的直接染料和中性染料；而对不易形成胶体微粒的水溶性染料如酸性染料、活性染料及部分小分子的直接染料废水则混凝脱色效果稍欠理想。
权利要求
1.一种印染废水脱色处理混凝剂，包括有效成分和少量杂质，其特征是所述混凝剂的有效成份按重量百分比计，包括FeSO4·H2O为40-50％、Fe2(SO4)3·8H2O为35-45％、MgSO4·2H2O为3-10％和CaSO4·2H2O为1-5％。
2.根据权利要求1所述的印染废水脱色处理混凝剂，其特征是所述混凝剂的有效成分为FeSO4·H2O为45-50％、Fe2(SO4)3·8H2O为40-45％、MgSO4·2H2O为5-10％和CaSO4·2H2O为1-3％。
3.一种如权利要求1所述印染废水脱色处理混凝剂的生产方法，其特征是将FeSO4·7H2O、MgO或Mg(OH)2中任何一种、CaO或Ca(OH)2中任何一种按80％-95％∶2％-15％∶1％-5％的比例混合均匀；混合均匀后的物料在160-250℃的温度下脱水氧化20-40分钟，得到Fe3+/Fe2+(摩尔比)为0.7-0.8的熟料；加入浓硫酸酸化，浓硫酸加入量按重量比为熟料量/浓硫酸＝2.0-3.5加入；熟料酸化后再熟化24小时以上；熟化后的产品破碎，同时按熟化后的产品重量的20％--50％加入FeSO4·7H2O，再均匀混合得到最终产品。
4.根据权利要求3所述的印染废水脱色处理混凝剂的生产方法，其特征是所述熟化后的产品加入FeSO4·7H2O，加入量为按熟化后的产品重量的40％，再均匀混合得到最终产品。
全文摘要
本发明公开了一种印染废水脱色处理的混凝剂及其生产方法，由FeSO
文档编号C02F1/52GK1562786SQ20041002654
公开日2005年1月12日 申请日期2004年3月16日 优先权日2004年3月16日
发明者黄振达, 何剑鸣, 颜美凤, 张燕红 申请人:乐昌市环保药剂有限责任公司