一种绿色环保高性能锂皂石漆雾凝聚剂的制备方法

摘要

本发明公开了一种绿色环保高性能锂皂石漆雾凝聚剂的制备方法，包括如下步骤：首先将锂皂石用水配成固含量为6～15%的分散液，再加入稀酸调节体系pH在3～6，搅拌反应15～30min；然后加入聚铝化合物，并继续搅拌反应1～2h；最后升温至50～80℃，并加入有机季铵盐，继续搅拌反应30～60min；反应完毕，冷却至室温即制得漆雾凝聚剂，目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种绿色环保、高效率、低成本的锂皂石漆雾凝聚剂的制备方法。

权利要求

1.一种绿色环保高性能锂皂石漆雾凝聚剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法，由以下步骤制得：

1）首先将锂皂石用水配成固含量为6～15%的分散液，再加入稀酸调节体系pH在3～6，搅拌反应15～30min；

2）然后加入聚铝化合物，并继续搅拌反应1～2h；

3）之后升温至50～80℃，并加入有机季铵盐，继续搅拌反应30～60min；反应完毕，冷却至室温即制得漆雾凝聚剂。

2.根据权利要求1所述的一种绿色环保高性能锂皂石漆雾凝聚剂的制备方法，其特征在于：所述酸为硫酸、盐酸、醋酸中的一种或几种任意组合。

3.根据权利要求1所述的一种绿色环保高性能锂皂石漆雾凝聚剂的制备方法，其特征在于：所述聚铝化合物为[Al10(OH)22]Cl8、[AlO4Al12(OH)24(OH2)12]Cl7、[Al24(OH)60]Cl12中的一种或几种任意组合。

4.根据权利要求1或2所述的一种绿色环保高性能锂皂石漆雾凝聚剂的制备方法，其特征在于：所述有机季铵盐为十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵中的一种或几种任意组合。

5.根据权利要求1或3所述的一种绿色环保高性能锂皂石漆雾凝聚剂的制备方法，其特征在于：所述聚铝化合物用量为锂皂石质量的0.1～1.5%。

6.根据权利要求1所述的一种绿色环保高性能锂皂石漆雾凝聚剂的制备方法，其特征在于：所述有机季铵盐用量为锂皂石质量的5～10%。

说明书

一种绿色环保高性能锂皂石漆雾凝聚剂的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及锂皂石改性的制备技术领域，具体涉及一种作为凝聚剂和解黏剂而用于漆雾废水处理的改性锂皂石。

背景技术

[0002] 在大型的工件和组件现代自动化涂漆技术中，尤其是在汽车涂装领域（比如汽车、摩托车、电动车等），绝大多数是在密闭的喷涂房中进行自动喷涂。喷涂房具有收集过度喷涂的油漆，降低工件在喷涂时被污染的风险以及保护在场工作人员安全的功能。在工业涂装生产线中，喷涂房中不少喷漆并没有喷涂在底物上，而是以漆雾的形式飞逸浪费了。一般而言，过喷漆占油漆总量的20 60%，不仅浪费极其惊人，更严重的是直接导致一系列环保问~题，因此必须进行处理。

[0003] 喷涂房一般利用循环水漆分离系统来进行处理。喷涂作业中，操作者使用喷枪对工件进行手动或自动喷涂作业。油漆经过喷漆枪形成漆雾喷涂在产品上和散落在循环水和空气中，喷涂过程中飞散过喷漆雾在排风机引力作用下，随气流吸引至水帘机的内壁水帘板，一部分漆雾直接接触到水帘板上的水膜被吸附，另一部分漆雾经过水帘板上淌下水帘被水帘冲刷掉，其余未被水膜和水帘捕捉到的残余漆雾在通过水洗区和清洗区时被清洗掉，由水幕捕捉到的漆雾随水流泻入集中水池。

[0004] 大量的漆雾散落在喷漆房的循环水和空气中，黏附在设备管道及泵体内部、风机叶片、严重时影响喷漆质量而需停机清理。一般情况下，用来收集过度喷涂油漆的水是循环利用的。为了使工序连续有效地进行，必须收集并除去水中的油漆。因此，需要对此油漆进行解黏处理，以便易于去除。针对吸附过喷漆雾废水进行净化的物质行业内称作漆雾凝聚剂。

[0005] 目前，漆雾凝聚剂主要有苛性钠、三聚氰胺/醛、黏土、生物处理和生化处理等几种。其中，苛性钠通用性较差，只对某些油漆有效果，而且苛性钠腐蚀性极强，安全操作风险很大。三聚氰胺/醛类漆雾凝聚剂通用性较好，但总体上对油漆的解黏效果较差，特别是含有可致癌物的甲醛，因此其应用受到极大的限制，将逐渐退出历史舞台。生物处理和生化处理类漆雾凝聚剂的效果好，并且效率高，但也存在固定投资大，成本高等不足。黏土类漆雾凝聚剂通用性好，几乎对所有类型的油漆都有较好的解黏效果，但当前黏土处理效率较低，导致产生大量的淤泥，增加了废弃物的处理成本。因此，提供一种绿色环保、成本低廉、处理效率高的漆雾凝聚剂是当前过喷漆废水处理行业亟需解决的关键技术难题。

发明内容

[0006] 本发明提出了一种绿色环保高性能锂皂石漆雾凝聚剂的制备方法，目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种绿色环保、高效率、低成本的锂皂石漆雾凝聚剂的制备方法。

[0007] 本发明通过以下技术方案实现：

[0008] 一种绿色环保高性能锂皂石漆雾凝聚剂的制备方法，所述制备方法，由以下步骤制得：

[0009] 1）首先将锂皂石用水配成固含量为6～15%的分散液，再加入稀酸调节体系pH在3～6，搅拌反应15～30min；

[0010] 2）然后加入聚铝化合物，并继续搅拌反应1～2h；

[0011] 3）之后升温至50～80℃，并加入有机季铵盐，继续搅拌反应30～60min；反应完毕，冷却至室温即制得漆雾凝聚剂。

[0012] 本发明进一步解决的技术改进方案是：

[0013] 所述酸为硫酸、盐酸、醋酸中的一种或几种任意组合。

[0014] 本发明进一步解决的技术改进方案是：

[0015] 所述聚铝化合物为[Al10(OH)22]Cl8、[AlO4Al12(OH)24(OH2)12]Cl7、[Al24(OH)60]Cl12中的一种或几种任意组合。

[0016] 本发明进一步解决的技术改进方案是：

[0017] 所述有机季铵盐为十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵中的一种或几种任意组合。

[0018] 本发明进一步解决的技术改进方案是：

[0019] 所述聚铝化合物用量为锂皂石质量的0.1～1.5%。

[0020] 本发明进一步解决的技术改进方案是：

[0021] 所述有机季铵盐用量为锂皂石质量的5～10%。

[0022] 本发明与现有技术相比，具有以下明显优点：

[0023] 本发明采用的制备方法对锂皂石经过酸化、柱撑以及有机化处理后，锂皂石的孔隙结构发达，比表面积大，对过喷漆漆滴的吸附和包裹能力得到显著提高，因此对过喷漆的解黏效果十分优异，达到或甚至超过了国外同类产品；并且该制备方法简单，成本低廉，因而应用前景十分光明。

具体实施方式

[0024] 本发明包括以下步骤，首先将锂皂石用水配成固含量为6～15%的分散液，再加入稀酸调节体系pH在3～6，搅拌反应15～30min；然后加入聚铝化合物，并继续搅拌反应1～2h；然后升温至50～80℃，并加入有机季铵盐，继续搅拌反应30～60min；反应完毕，冷却至室温即制得漆雾凝聚剂。

[0025] 所述酸为硫酸、盐酸、醋酸中的一种或几种任意组合。对锂皂石进行酸化处理时，H+ 2+迅速进入晶格中的Mg-O三八面体而取代Mg ，导致产生很多空穴，从而致使锂皂石增加了很多微孔和介孔，孔隙结构更加发达和致密，孔隙率显著增加。锂皂石的孔隙结构增加有助于其吸附废水中过喷漆漆滴，并比较牢固地包裹过喷漆漆滴，从而达到解黏效果。但是，酸性太强，H+产生的空穴过多，直接导致晶格结构坍塌，锂皂石变成无法分散和剥片的硅酸盐。因此，酸性不宜过强，只需要控制体系pH在3～6范围内。

[0026] 所述的聚铝化合物为[Al10(OH)22]Cl8、[AlO4Al12(OH)24(OH2)12]Cl7、[Al24(OH)60]Cl12中的一种或几种任意组合，其用量为锂皂石质量的0.1～1.5%。相关研究表明，AlCl3水溶液在弱碱性条件下能水解产生多种复杂的聚合阳离子，其中适合本发明技术的是[Al10(OH)22]8+、[AlO4Al12(OH)24(OH2)12]7+、[Al24(OH)60]12+；这些聚合阳离子能够取代锂皂石层间的Na+，并且稳定地占据锂皂石层间结构。由于这些聚合阳离子的水力学半径比Na+等低价阳离子大很多，因此迫使锂皂石层间距迅速扩大并且更加容易剥片。同时，层间距的增加导致锂皂石的比表面积得到显著提高，这非常有助于锂皂石片晶对过喷漆漆滴的吸附。因此，本发明利用聚铝化合物对锂皂石进行柱撑改性以增加锂皂石的比表面积。但是，这些聚合阳离子用量较多，由于它们的高价正电荷会对锂皂石端面负电荷产生较大的静电吸引，从而致使锂皂石的剥片能力反而迅速降低。因此，聚合阳离子用量不能超过合理的范围，当其用量占锂皂石质量的0.1～1.5%较为适宜。

[0027] 所述有机季铵盐为十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵中的一种或几种任意组合，其用量为锂皂石质量的5～10%。当锂皂石与有机季铵盐发生反应时，有机季铵盐首先吸附在锂皂石颗粒表面，然后部分地取代锂皂石层间的Na+，从而使得锂皂石表面具备一定的疏水性。因为过喷漆漆滴呈现出疏水性，所以疏水改性后的锂皂石与其相容性更好，极大利于锂皂石片晶对过喷漆漆滴的包裹。但是，有机化反应程度过大，锂皂石的疏水性过大，则其无法在水中分散和剥片。因此，有机季铵盐的用量不能过多，当期其用量为锂皂石质量的5～10%较为适宜。

[0028] 以下给出部分实施例并结合相关测试数据，对本发明作进一步说明。

[0029] 实施例一：

[0030] 1）首先将1000份锂皂石用水配成固含量为6%的分散液，再加入稀硫酸调节体系pH=3，搅拌反应15min；

[0031] 2）然后加入1份[Al10(OH)22]Cl8，并继续搅拌反应1h；

[0032] 3）之后升温至50℃，并加入50份十八烷基三甲基溴化铵，继续搅拌反应30min；反应完毕冷却至室温即制得漆雾凝聚剂a。

[0033] 实施例二：

[0034] 1）首先将1000份锂皂石用水配成固含量为15%的分散液，再加入稀硫酸调节体系pH=6，搅拌反应30min；

[0035] 2）然后加入10份[Al10(OH)22]Cl8和5份[AlO4Al12(OH)24(OH2)12]Cl7，并继续搅拌反应2h；

[0036] 3）之后升温至80℃，并加入50份十八烷基三甲基溴化铵和50份十六烷基三甲基溴化铵，继续搅拌反应60min；反应完毕冷却至室温即制得漆雾凝聚剂b

[0037] 实施例三：

[0038] 1）首先将1000份锂皂石用水配成固含量为10%的分散液，再加入稀硫酸调节体系pH=5，搅拌反应30min；

[0039] 2）然后加入4份[Al10(OH)22]Cl8、3份[AlO4Al12(OH)24(OH2)12]Cl7、2份[Al24(OH)60]Cl12，并继续搅拌反应1.5h；

[0040] 3）之后升温至60℃，并加入20份十八烷基三甲基溴化铵、20份十六烷基三甲基溴化铵、20份十二烷基三甲基氯化铵，继续搅拌反应45min；反应完毕冷却至室温即制得漆雾凝聚剂c。

[0041] 实施例四：

[0042] 1）首先将1000份锂皂石用水配成固含量为8%的分散液，再加入稀硫酸调节体系pH=4，搅拌反应40min；

[0043] 2）然后加入3份[Al10(OH)22]Cl8、3份[AlO4Al12(OH)24(OH2)12]Cl7、3份[Al24(OH)60]Cl12，并继续搅拌反应1.5h；

[0044] 3）之后升温至70℃，并加入10份十八烷基三甲基溴化铵、10份十六烷基三甲基溴化铵、10份十六烷基三甲基氯化铵和10份十二烷基三甲基氯化铵，继续搅拌反应50min；反应完毕冷却至室温即制得漆雾凝聚剂d。

[0045] 将由实施例所制备的漆雾凝聚剂a b、Bentone DE（进口产品，美国海明斯生产）、~Bentone HC（进口产品，美国海明斯生产）稀释至固含量为3%作为漆雾凝聚剂A剂（阳离子聚丙烯酰胺0.3%水溶液为B剂），按照如下步骤进行测试，分析结果如下表所示。

[0046] 测试步骤：首先在烧杯中加入100mL乳胶漆过喷漆废水，然后加入1mL漆雾凝聚剂A剂，充分搅拌2min后，用手指触摸过喷漆的黏性；之后再加入1滴B剂（阳离子聚丙烯酰胺0.3%水溶液），充分搅拌1min，观测悬浮效果、漆滴黏性、絮凝物漂浮情况、水质是否清澈透明等。

[0047] 表 漆雾凝聚剂处理效果

[0048]

[0049] 由上表的测试数据可知，本技术所制备的锂皂石漆雾凝聚剂对过喷漆漆滴的吸附和包裹性能优异（因此解黏性能优异），处理之后漆渣松软且基本完全漂浮于水体表面，不黏手，用水冲洗后手上无涂料及漆渣残留，同时水体基本完全清澈，满足喷涂房的循环水使用要求由本技术方法所制备的锂皂石漆雾凝聚剂应用性能达到甚至超过了国外同类商品，市场应用前景极为光明，值得大力推广和开发。

[0050] 需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所做出的等同替换或替代，均属于本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利 要求书为准。