一种用于处理水性涂料废水的净水剂以及用其净水的方法

摘要

本发明涉及一种用于处理水性涂料废水的净水剂以及用其净水的方法，该净水剂含有A、B、C三个组分，组分A是起吸附沉淀作用的有机土，占总重量的30%～50%；组分B是起吸附沉淀作用的聚合物，占总重量的20%～35%；组分C是起吸附、絮凝以及褪色作用的有机化合物，占总重量的30%～50%。1kg此类净水剂可以处理13kg的废水，具有高效、低成本的特点，特别能够去除水性涂料废水中的有机颜料和水性树脂。

权利要求

1.一种用于处理水性涂料废水的净水剂，含有A、B、C三个组分，其中组分A是起吸附沉淀作用的有机土；组分B是起吸附沉淀作用的聚合物；组分C是起吸附、絮凝以及褪色作用的有机化合物；

所述组分A占净水剂总重量的30％～50％；所述组分B占净水剂总重量的20％～35％；

所述组分C占净水剂总重量的30％～50％；

所述起吸附沉淀作用的有机土选自有机膨润土、硅藻土、有机高岭土中的一种或几种；

所述有机土为粉体，所述粉体的粒径为5μm～300μm，所述有机土粉体通过机械搅拌可均匀分散于水中；

所述起吸附沉淀作用的聚合物选自聚氯化铝、碱式聚氯化铝、聚硫酸铁、聚丙烯酰胺、聚氯化铁中的一种或几种；

所述起吸附、絮凝以及褪色作用的有机化合物选自含有叔胺官能团的化合物。

2.根据权利要求1所述的用于处理水性涂料废水的净水剂，其特征在于，所述起吸附沉淀作用的聚氯化铝、碱式聚氯化铝、聚硫酸铁、聚丙烯酰胺和聚氯化铁为粉体，均可溶于水。

3.根据权利要求1所述的用于处理水性涂料废水的净水剂，其特征在于所述含有叔胺官能团的化合物选自三甲胺、三乙胺、二甲基乙醇胺、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、十二烷基二甲基叔胺、三丙胺、N,N-二甲基苯胺、月桂基二甲基叔胺中的一种或几种。

4.一种利用根据权利要求1-3中任一项所述的用于处理水性涂料废水的净水剂净水的方法，其特征在于包括如下步骤：首先把组分A和组分B加入待处理的废水中，搅拌均匀后再加入组分C即可；净水剂的用量相当于废水质量的5％～10％。

说明书

一种用于处理水性涂料废水的净水剂以及用其净水的方法

技术领域

[0001] 本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种用于处理水性涂料废水的净水剂以及用其净水的方法。

背景技术

[0002] 由于溶剂型涂料的挥发性有机物（VOC）排放量大，严重污染环境，世界各国相继颁布了严格的法规限制溶剂型涂料的使用。在这个背景下，环境友好型涂料的发展势在必行，环境友好型涂料包括了水性涂料、高固体份涂料、辐射固化涂料和粉末涂料，其中水性涂料是发展最为快速，也是目前应用最为广泛的一类。水性涂料的施工工具和场地可用水直接清洗，随着水性涂料的使用量日益提高，其附带产生的废水也逐渐增多，如何处理水性涂料产生的废水是目前国内外研究的一个热点。

[0003] 通过添加净水剂来净化水质是一种有效且快捷的方法，全世界普遍采用此方法作为净化水质的重要途径之一。欧美和日本投入大量资源研制出各类型的净水剂，如美国的杜邦公司推出了一种粉状净水剂，其沉淀效果较好，但褪色效果较差。在水资源日益短缺的今天，研制一种性能良好、效率高的净水剂就显得尤为重要。

发明内容

[0004] 本发明的一个目的是提供一种高效、低成本、特别能够脱除水性涂料废水中有机颜料的净水剂。

[0005] 本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

[0006] 一种用于处理水性涂料废水的净水剂，含有三个组分，组分A是起吸附沉淀作用的有机土；组分B是起吸附沉淀作用的聚合物；组分C是起吸附、絮凝以及褪色作用的有机化合物。

[0007] 优选的，上述组分A占净水剂总重量的30%～50%；上述组分B占净水剂总重量的20%～35%；上述组分C占净水剂总重量的30%～50%。

[0008] 优选的，起吸附沉淀作用的有机土选自有机膨润土、硅藻土、有机高岭土中的一种或几种。其中最适宜的有机土是有机膨润土。

[0009] 优选的，所述有机土为粉体，所述粉体的粒径为5μm～300μm，所述有机土粉体通过机械搅拌可均匀分散于水中。

[0010] 优选的，起吸附沉淀作用的聚合物选自聚氯化铝、碱式聚氯化铝、聚硫酸铁、聚丙烯酰胺、聚氯化铁中的一种或几种。其中最适宜的聚合物是聚氯化铝和聚丙烯酰胺的混合物。

[0011] 优选的，所述起吸附沉淀作用的聚氯化铝、碱式聚氯化铝、聚硫酸铁、聚丙烯酰胺和聚氯化铁为粉体，均可溶于水。

[0012] 优选的，起吸附、絮凝以及褪色作用的有机化合物选自含有叔胺官能团的化合物，该化合物选自三甲胺、三乙胺、二甲基乙醇胺、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、十二烷基二甲基叔胺、三丙胺、N,N-二甲基苯胺、月桂基二甲基叔胺中的一种或几种。其中最适宜的叔胺是二甲基乙醇胺。

[0013] 本发明还提供一种利用上述净水剂净水的方法，包括以下步骤：首先把组分A和组分B加入待处理的废水中，搅拌均匀后再加入组分C即可。

[0014] 优选的，净水剂的用量相当于废水质量的5%～10%。

[0015] 优选的，将净水剂加入水性涂料废水并搅拌均匀后，静置5h～8h，水性涂料废水中的杂质即发生沉淀，颜色即发生褪色，排出的净化后的水清澈透明，其耗氧量为28，达到国家环境保护法规规定的排水标准。

[0016] 水性涂料废水都是以水作为分散介质的分散体系，各类粒子能在水中保持稳定主要有两个原因：首先，由于同类粒子电性相同，它们之间的静电斥力阻止微粒间彼此接近而聚合成较大的颗粒；其次，带电荷的粒子能与周围的水分子发生水化作用，形成一层水化壳，也阻碍了各类粒子的聚结。粒子带电越多，ε电位就越大，稳定性越强。水净化就是通过投加化学药剂来破坏胶体的稳定性，使其沉淀，达到净化的目的。按反应机理，可分为压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕四种。本发明选用的有机土、聚合物和有机化合物均有阳离子絮凝沉淀作用，都可以引发连锁脱稳反应，增大不溶性物体的接触面积以增强其吸附架桥能力，这些因素都大大提高了净化水质的效率。

[0017] 本发明与单一型铝盐型净水剂相比具有以下的优点：应用范围广，对多种水性涂料废水都可以达到较好的絮凝沉淀效果，褪色性能好；适宜的pH值及温度范围较宽；单位使用量比单一型低；原材料易得，且价格便宜。1kg此类净水剂可以处理13kg的废水，具有高效、低成本的特点，特别是能够去除水性涂料废水中的有机颜料和水性树脂。

[0018] 制备水性涂料用净水剂的主要技术方案如表1所示。

[0019] 表1水性涂料用净水剂基本配方

[0020]

[0021] 在混合缸中加入27phr聚合物和40phr有机土，混合均匀后加入待处理的1300phr废水中，搅拌均匀后补加33phr有机化合物即可。

具体实施方式

[0022] 以下结合实施例对本发明作进一步具体描述，但并不局限于此。

[0023] 实施例1

[0024] 表2是实施例1在聚氯化铝和聚丙烯酰胺组成的聚合物组分用量固定为27phr，二甲基乙醇胺用量固定为33phr，而逐步增加有机膨润土的用量为0phr、25phr、30phr、35phr、40phr、45phr和50phr，各用1300phr黑色水性色漆的废水作实验，废水中含有大量的炭黑粒子。

[0025] 表2实施例1改变有机膨润土的用量制备净水剂的投料配方

[0026]

[0027] 表3是聚氯化铝和聚丙烯酰胺组成的聚合物组分用量固定为27phr，二甲基乙醇胺用量固定为33phr，有机膨润土的用量对水性涂料用净水剂的净水效果的影响。水的透光率采用可见光分光光度计测量，以纯水作为标准，污水的透光率越高说明其所含的颜料粒子越少；水的pH值由ecoscan酸度计测量；化学需氧量（COD值）由SQ-SCB便携智能COD快速测定仪测量。由表可见随着有机膨润土用量的增加，净水剂的净水效率和净水效果都逐渐提高。这是因为有机膨润土具有多孔性结构和阳离子絮凝沉淀作用，可以大量吸附水中的有机粒子。综合考虑生产成本和净水效果，有机膨润土的用量以40phr为宜。

[0028] 表3有机膨润土的用量对净水效果的影响

[0029]

[0030] 实施例2

[0031] 表4是实施例2在聚氯化铝和聚丙烯酰胺组成的聚合物组分用量固定为27phr，二甲基乙醇胺用量固定为33phr，而逐步增加硅藻土的用量为0phr、25phr、30phr、35phr、40phr、45phr和50phr，各用1300phr黑色水性色漆的废水作实验，废水中含有大量的炭黑粒子。

[0032] 表4实施例2改变硅藻土的用量制备净水剂的投料配方

[0033]

[0034] 表5是聚氯化铝和聚丙烯酰胺组成的聚合物组分用量固定为27phr，二甲基乙醇胺用量固定为33phr，硅藻土的用量对水性涂料用净水剂的净水效果的影响。由表可见随着硅藻土用量的增加，净水剂的净水效率和净水效果都逐渐提高。这是因为硅藻土具有多孔性结构和较大的比表面积，可以过滤水中的有机粒子。综合考虑生产成本和净水效果，硅藻土的用量以40phr为宜。

[0035] 表5硅藻土的用量对净水效果的影响

[0036]

[0037] 实施例3

[0038] 表6实施例3改变聚合物的用量制备净水剂的投料配方

[0039]

[0040] 表6是实施例3在有机膨润土用量固定为40phr，二甲基乙醇胺用量固定为33phr，而逐步增加聚氯化铝和聚丙烯酰胺组成的聚合物组分的用量为0phr、9phr、15phr、
21phr、27phr、33phr和39phr，各用1300phr黑色水性色漆的废水作实验，废水中含有大量的炭黑粒子。

[0041] 表7是有机膨润土用量固定为40phr，二甲基乙醇胺用量固定为33phr，聚氯化铝和聚丙烯酰胺组成的聚合物组分的用量对水性涂料用净水剂的净水效果的影响。由表可知，随着聚合物用量的增加，净水剂的净水效率和净水效果都提高了，当聚合物用量为27phr及以上时，净水剂的净水效果达到最优。这时因为聚氯化铝和聚丙烯酰胺都具有阳离子絮凝沉淀作用，可以吸附悬浮在水中的带静电的颜料微粒。综合考虑生产成本和净水效果，聚氯化铝和聚丙烯酰胺的总用量以27phr为宜。

[0042] 表7聚合物用量对净水效果的影响

[0043]

[0044] 实施例4

[0045] 表8实施例4改变二甲基乙醇胺的用量制备净水剂的投料配方

[0046]

[0047] 表8是实施例4在有机膨润土用量固定为40phr，聚氯化铝和聚丙烯酰胺组成的聚合物组分用量固定为27phr，而逐步增加二甲基乙醇胺的用量为0phr、18phr、23phr、28phr、33phr、38phr、50phr和67phr，各用1300phr黑色水性色漆的废水作实验，废水中含有大量的炭黑粒子。

[0048] 表9是有机膨润土用量固定为40phr，聚氯化铝和聚丙烯酰胺组成的聚合物组分用量固定为27phr，二甲基乙醇胺的用量对水性涂料用净水剂的净水效果的影响。由表可知，随着二甲基乙醇胺用量的增加，净水剂的净水效率和净水效果逐步提高，当二甲基乙醇胺的用量为33phr及以上时，净水剂具有优良的净水效果。这是因为二甲基乙醇胺属于叔胺，其氮原子转变为氮阳离子时具有絮凝作用，可以吸附水中悬浮的带静电的颜料粒子。综合考虑生产成本和净水效果，二甲基乙醇胺的用量以33phr为宜。

[0049] 表9二甲基乙醇胺用量对净水效果的影响

[0050]

[0051] 实施例5

[0052] 表10实施例5改变甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的用量制备净水剂的投料配方[0053]

[0054] 表10是实施例5在有机膨润土用量固定为40phr，聚氯化铝和聚丙烯酰胺组成的聚合物组分用量固定为27phr，而逐步增加甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的用量为0phr、18phr、23phr、28phr、33phr、38phr、50phr和67phr，各用1300phr黑色水性色漆的废水作实验，废水中含有大量的炭黑粒子。

[0055] 表11是有机膨润土用量固定为40phr，聚氯化铝和聚丙烯酰胺组成的聚合物组分用量固定为27phr，甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的用量对水性涂料用净水剂的净水效果的影响。由表可知，随着甲基丙烯酸二甲氨基乙酯用量的增加，净水剂的净水效率和净水效果逐步提高，当甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的用量为33phr及以上时，净水剂具有优良的净水效果。这是因为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯属于叔胺，其氮原子转变为氮阳离子时具有絮凝作用，可以吸附水中悬浮的带静电的颜料粒子。综合考虑生产成本和净水效果，甲基丙烯酸二甲氨基乙酯用量的用量以33phr为宜。

[0056] 表11甲基丙烯酸二甲氨基乙酯用量对净水效果的影响

[0057]

[0058] 实施例6

[0059] 表12实施例6改变二甲基乙醇胺和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的用量制备净水剂的投料配方

[0060]

[0061] 表12是实施例6在有机膨润土用量固定为40phr，聚氯化铝和聚丙烯酰胺组成的聚合物组分用量固定为27phr，而逐步增加二甲基乙醇胺和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的用量为0phr、18phr、23phr、28phr、33phr、38phr、50phr和67phr，各用1300phr黑色水性色漆的废水作实验，废水中含有大量的炭黑粒子。

[0062] 表13是有机膨润土用量固定为40phr，聚氯化铝和聚丙烯酰胺组成的聚合物组分用量固定为27phr，二甲基乙醇胺和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的用量对水性涂料用净水剂的净水效果的影响。由表可知，随着二甲基乙醇胺和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯用量的增加，净水剂的净水效率和净水效果都逐步提高，当二甲基乙醇胺和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的总用量为33phr及以上时，净水剂具有优良的净水效果。这是因为二甲基乙醇胺和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯都属于叔胺，其氮原子转变为氮阳离子时具有絮凝作用，可以吸附水中悬浮的带静电的颜料粒子。综合考虑生产成本和净水效果，有机物的用量以33phr为宜。

[0063] 表13二甲基乙醇胺和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯用量对净水效果的影响[0064]

[0065] 实施例7

[0066] 表14杜邦科丽晶絮凝剂WB1617的投料配方

[0067]

[0068] 表14是杜邦公司生产的一款用于水性涂料的粉状絮凝剂WB1617的投料配方。表15是WB1617用量对净水效果的影响。由表可知，随着WB1617用量的增加，其净水效率和净水效果都逐步提高。但是相对于前面实施例所述配方制备的净水剂，WB1617的净水效率远远不如实施例1-7所述的配方。

[0069] 表15杜邦科丽晶絮凝剂WB1617的用量对净水效果的影响

[0070]