一种利用微波辐射技术处理含丙烯酸的废水的方法与流程

文档序号：17104004发布日期：2019-03-14 00:43阅读：266来源：国知局

本发明属于废水处理方法领域，特别涉及一种利用微波辐射技术处理含丙烯酸废水的方法。

背景技术：

丙烯酸含有羧基结构和双键结构，羧基有助于其通过酯化反应生成丙烯酸酯；双键使其能够发生聚合反应。丙烯酸可通过聚合反应生成聚丙烯酸钠，聚丙烯酸钠是生产各种增稠剂、分散剂以及吸水性材料的原料。丙烯酸能参与酯化反应，可生产为丙烯酸甲酯等。此类产品大多为涂料。生产丙烯酸的过程中要经过分离、精制等工序，而这些工序需要大量用水来吸收反应过程中的氧化产物，所以生产丙烯酸及其衍生物会产生大量废水。生产丙烯酸及其衍生物的过程中的废水有如下特点:污水量大；污染物成分复杂且含量较大；水成分变动大等。对于丙烯酸废水的处理，主要有：1)焚烧法，需要消耗相应的燃料对废水进行浓缩，焚烧。不仅消耗燃料，而且污染环境。2)催化湿式氧化法，适用于处理高浓废水，可以有效的除尽难降解的物质，但存在着以下缺点：前期投资费大；处理过程中中间产物可能有毒等等。3)生物法，能高效处理有机物含量不高的有机废水，但由于有机物分解耗时比较长，所以该方法处理废水周期长，而且处理成本高，参考文献何琳，杨新春.汽提-双效蒸发-焚烧法处理丙烯酸及酯装置废水[j].石化技术与应用，2017,35(4)：314-316；官赟赟，顾锡慧，雷太平等.两段超声波技术对丙烯酸废水的降解处理试验[j].净水技术，2017,36(6):86-90；官赟赟，顾锡慧，雷太平.高浓度丙烯酸废水的生物增效处理研究[j].2017(1):63-65；向芷澄，李晔,杨丹丹.混凝破乳-fenton氧化法处理丙烯酸乳液废水的研究[j].武汉理工大学学报，2016,38(1):71-74；王佳,李安峰,潘涛等.丙烯酸及其酯类废水处理方法的探讨[j].中国给水排水,2014,30(12):68-72.；李海燕,肖华飞,马林,等.丙烯酸及丙烯酸酚生产废水处理上程[j].给水排水,2010,36(3):58-61。

活性染料分子结构简单，色谱广泛，颜色鲜艳，价格成本低，广泛的应用于纤维素纤维染色。活性染料固色在碱性环境中进行，由纤维素大分子中的羟基进攻并取代活性染料的活性基团，完成固色反应。在碱性条件下，活性染料和水发生水解反应，导致活性染料失去活性基团，这部分染料被称为水解染料，不能够和纤维素纤维再发生反应。固色阶段后期，水解染料存在于染浴和纤维表面两相中，并且在两相中建立了动态平衡。纤维素纤维表面及其孔道中的水解染料会造成染色织物湿处理牢度差的缺陷。另外染深色时，吸附于织物表面的染料分子易形成多分子层式缔合物，产生“位阻”现象，导致浮色的形成(heinzabel,reinaeh,christianguth.proeessforwashingoffprintsordyeingsoncellulosictextilematerials[p].usa:us5490866,1996-02-13.)。浮色会再次沾污到织物上，造成了颜色不均匀，色牢度低等缺点，只有彻底的清除纤维表面的水解染料和浮色，才能获得良好的湿处理色牢度，提高织物的经济附加值，因此皂洗剂在印染行业获得广泛应用。现阶段合成皂洗剂的方法以化学合成为主，以丙烯酸、马来酸为单体，过硫酸铵为引发剂，采用水溶液聚合的方法制备活性染料皂洗剂，合成皂洗剂的过程中温度在80-90℃，合成皂洗剂所用的时间在2.5-3.5小时，利用传统的化学方法合成皂洗剂不仅增加能耗，而且增加了时间成本。参考如：蔡林海,张洁洁,丁旭等，新型高分子皂洗剂的合成与性能[j]，印染，2017，(4)：11-15，27；郑志荣,谢伟德.新型低温酸性皂洗剂制备技术与原理[j]，宁波化工，2015，(3):23-26；李艳艳,王辉,贺江平等.马来酸-丙烯酸共聚低温皂洗剂的合成[j].染整技术，2015,37(8):37-42；宋庆双,郑庆康,杜高敏.马来酸酐丙烯酸聚合物酸性皂洗应用研究[j].针织工业,2013,01:47-50.；宋明姝.pvp防沾色皂洗剂的复配与性能[j].辽东学院学报(自然科学版),2014,04:244-248.；chenkm,linlh,wangcf,etal.interactionsbetweennewmulti-anionicsurfactantsanddirectdyesandtheireffectsonthedyeingofcottonfabrics[j].colloidsandsurfacesa:physicochemicalandengineeringaspects,2010,356(1):46-50.；李宁蔚,朱泉.羧酸类高分子聚合物在活性染料染色皂洗中的应用[j].印染助剂,2007,04:31-33.；王百慧.活性染料用防沾色皂洗剂的研究现状[j].成都纺织高等专科学校学报,2016,33(1):154-157。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用微波辐射技术处理含丙烯酸废水的方法，克服现有丙烯酸废水处理方法复杂，污染环境，中间产物有毒，处理周期长，成本高、效率低等缺陷，该方法利用微波辐射新技术处理含丙烯酸的废水，通过聚合反应合成皂洗剂，不仅能够解决传统处理丙烯酸废水成本高，效率低等问题，且利用微波合成皂洗剂能够大大的减少反应时间，节能环保，将丙烯酸废水处理与皂洗剂的制备相结合，实现废水的循环再利用。本发明涉及一种利用微波辐射技术处理含丙烯酸废水的方法，包括：

(1)将引发剂溶于水中，得到引发剂的水溶液；

(2)含丙烯酸的废水置于微波反应器中，微波加热至反应温度后滴加丙烯酸单体和引发剂的水溶液，反应完成后，冷却至室温，滴加碱液调节ph值，得到浅黄色粘稠液体。

上述制备方法的优选方式如下：

所述步骤(1)中引发剂的水溶液质量百分浓度为5％-15％。

所述步骤(1)中引发剂为过硫酸铵，过硫酸钾，过硫酸钠，过氧化苯甲酰中的一种或几种。

所述步骤(1)中的丙烯酸单体、引发剂的水溶液分别放入滴液漏斗中。

所述步骤(2)中含丙烯酸的废水放置于四口烧瓶中。

所述步骤(2)中含丙烯酸的废水为含有丙烯酸及其低聚物的废水。

所述含丙烯酸的废水中，丙烯酸及其低聚物的有效含量为10％-20％。

所述步骤(2)中含丙烯酸的废水为预处理后的废水。

所述预处理为：废水经初级处理、脱盐电渗析浓缩、双极性膜电渗析分离、稀溶液的生化处理等步骤去除含有的固体悬浮物、盐、阻聚剂、催化剂等多种杂质。

废水中含有固体悬浮物、盐、阻聚剂、催化剂等多种杂质，因此废水需经初级处理、脱盐电渗析浓缩、双极性膜电渗析分离、稀溶液的生化处理等步骤，去除废水中的悬浮性杂质，显著降低废水中的多种有机污染物浓度、含盐量，提升预处理液中可再利用物质的含量。

所述步骤(2)含丙烯酸废水、丙烯酸单体、引发剂的水溶液的体积比为100-150:15-20:10-50

所述步骤(2)中微波功率为300-700w，反应温度为40-80℃，反应时间为10-50min。

所述步骤(2)中碱液为质量分数为20％-50％的氢氧化钠溶液，调节样品ph至7-8。

所述步骤(2)最终产物作为活性染料皂洗剂的应用。

所述步骤(2)中得到浅黄色粘稠液体进行聚合物的分子量测定，配制含1mol·l^-¹nacl的水溶液，用乌氏粘度计测定产品的特性粘度并计算分子量。

有益效果

(1)本发明具有操作简单，工艺环保，节能，高效，可对含丙烯酸的废水进行二次利用，减少废水处理的成本；同时缩短了合成时间，提高了效率，符合可持续发展的理念；相对现有直接采用丙烯酸进行合成，降低了成本，合理利用废水，减轻了对环境的污染；

(2)微波是指频率为300mhz～300ghz，波长为1～1000mm的电磁波，微波作为一种新型高效的加热方式，与常规加热方法相比，具有快速、产率高、清洁、能源损耗少、产物性能好等优点，本发明中将微波辐射技术运用到丙烯酸废水处理以及活性染料皂洗剂的制备上，利用微波辐射加快了丙烯酸与引发剂聚合反应的速度，目前化学合成皂洗剂所需要的时间在3-5小时，而利用微波辐射技术合成皂洗剂所需要的时间控制在1小时内，大大缩短了合成的时间，同时又对丙烯酸废水进行处理，该方法操作简单、工艺环保、节能高效、可大大减少对环境的污染；

(3)本发明利用微波辐射技术对丙烯酸废水进行处理，通过微波辐射使得废水中的丙烯酸及其低聚物进一步与丙烯酸单体发生聚合反应，制备得到性能良好的活性染料皂洗剂；

(4)本发明所制备的活性染料皂洗剂能够去除织物表面浮色，同时拥有良好的防沾色性能。

附图说明

图1.丙烯酸与引发剂聚合反应的反应机理图；

图2为丙烯酸单体的红外谱图(a)和皂洗剂的红外谱图(b)；

图3为本发明采用装置图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

活性染料皂洗剂皂洗性能测试参照《gb/t3921-2008纺织品色牢度实验耐皂洗色牢度《gb/t3920-2008纺织品色牢度实验耐摩擦色牢度》

防沾色性能测试所用到的仪器为datacolor测色配色仪。

实施例1