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一种高效废水脱色剂及其制备方法
申请号	CN202311833550.7	申请日	2023-12-28	公开(公告)号	CN117801195A	公开(公告)日	2024-04-02
申请人	江门职业技术学院; 广东中太环保科技有限公司;			发明人	孙宁; 刘保忠; 杜秋菊; 刘宏毅;
摘要	本发明属于废水处理及脱色剂技术领域，公开了一种高效废水脱色剂及其制备方法。所述制备方法包括如下制备步骤：(1)将双氰胺、第一部分甲醛水溶液加入到反应器中，升温至35～45℃，加入催化剂搅拌反应，反应过程控制物料温度为80℃以下；(2)在步骤(1)的反应体系中加入第二部分甲醛水溶液和2,3‑环氧丙基三甲基氯化铵，60～80℃保温反应，得到高效废水脱色剂。本发明的脱色剂采用2,3‑环氧丙基三甲基氯化铵对双氰胺‑甲醛缩聚物进行阳离子化改性，可以提高其阳离子度，显著增强其脱色效率，并能提高最终所得脱色剂产品的稳定性。
权利要求	1.一种高效废水脱色剂的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤： (1)将双氰胺、第一部分甲醛水溶液加入到反应器中，升温至35～45℃，加入催化剂搅拌反应，反应过程控制物料温度为80℃以下； (2)在步骤(1)的反应体系中加入第二部分甲醛水溶液和2,3‑环氧丙基三甲基氯化铵， 60～80℃保温反应，得到高效废水脱色剂。 2.根据权利要求1所述的一种高效废水脱色剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述双氰胺与第一部分甲醛水溶液中所含甲醛的摩尔比为1:1.5～2。 3.根据权利要求1所述的一种高效废水脱色剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述催化剂为氯化铝、硫酸铝、氯化铁中的至少一种。 4.根据权利要求1所述的一种高效废水脱色剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述搅拌反应的时间为10～30min。 5.根据权利要求1所述的一种高效废水脱色剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述第二部分甲醛水溶液中所含甲醛与步骤(1)中双氰胺的摩尔比为0.5～1:1。 6.根据权利要求1所述的一种高效废水脱色剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述2,3‑环氧丙基三甲基氯化铵的加入量与步骤(1)中双氰胺的摩尔比为0.5～1:1。 7.根据权利要求1所述的一种高效废水脱色剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述保温反应的时间为2～5h。 8.一种高效废水脱色剂，其特征在于，通过权利要求1～7任一项所述的方法制备得到。
说明书全文	一种高效废水脱色剂及其制备方法技术领域 [0001] 本发明属于废水处理及脱色剂技术领域，具体涉及一种高效废水脱色剂及其制备方法。背景技术 [0002] 双氰胺‑甲醛缩聚物为20世纪90年代问世的一种新型高效脱色剂，它具有脱除染料废水颜色的特殊功效，通过提供大量阳离子，使染料分子上所带的负电荷被中和而失稳，与此同时加入的高效脱色絮凝剂因水解生成大量的絮状物。可吸附、网罗脱稳后的染料分子，从水体中分离，达到脱色的目的。 [0003] 然而，单纯的双氰胺‑甲醛缩聚物因自身分子量较小以及阳离子度有限，其絮凝脱色效果较差，往往需要复配其它的絮凝剂和/或季铵盐使用，以增强效果。如CN 102557217A公开了以双氰胺、尿素、甲醛、氯化铵、氯化铝、氯化钙制备的双氰胺‑甲醛缩聚物与聚环氧氯丙烷胺树脂共聚制成，使脱色剂的分子量和阳离子度比大大提高，从而改善了聚合物的脱色效果。CN 106517384A公开了一种高色度废水脱色剂，通过丙烯酰胺‑二甲基二烯丙基氯化铵共聚物与双氰胺‑甲醛缩聚物的复合以提高其脱色效果。专利CN 102092836 A公开了一种新型活性染料印染废水的混凝脱色剂，采用聚丙烯酸钠作为添加剂，与聚乙烯醇碱性水溶液、双氰胺‑甲醛缩聚物共混制备得到。但上述脱色剂普遍存在成分复杂的缺陷。 [0004] 另外，双氰胺‑甲醛缩聚物在制备过程中放热量大，其交联反应过快，导致产品稳定性差，存放时易发生凝胶。汤继军等确定了生产双氰胺‑甲醛缩聚物的优化工艺，避免了“爆沸”现象的发生，使产品的稳定性有很大提高(汤继军等.双氰胺‑甲醛缩聚物脱色剂的研究及应用.工业水处理.2002年4月第22卷第4期)。其主要是通过催化剂的分批加入以控制反应温度。 [0005] 因此，提供一种稳定性好及絮凝脱色效果好的双氰胺‑甲醛缩聚物脱色剂具有广阔的应用前景。发明内容 [0006] 针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种高效废水脱色剂的制备方法。 [0007] 本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的高效废水脱色剂。 [0008] 本发明的高效废水脱色剂的成分及制备方法简单，且具有良好的稳定性好及絮凝脱色效果。 [0009] 本发明目的通过以下技术方案实现： [0010] 一种高效废水脱色剂的制备方法，包括如下制备步骤： [0011] (1)将双氰胺、第一部分甲醛水溶液加入到反应器中，升温至35～45℃，加入催化剂搅拌反应，反应过程控制物料温度为80℃以下； [0012] (2)在步骤(1)的反应体系中加入第二部分甲醛水溶液和2,3‑环氧丙基三甲基氯化铵，60～80℃保温反应，得到高效废水脱色剂。 [0013] 进一步地，步骤(1)中所述双氰胺与第一部分甲醛水溶液中所含甲醛的摩尔比为1:1.5～2。 [0014] 进一步地，步骤(1)中所述催化剂为氯化铝、硫酸铝、氯化铁中的至少一种。 [0015] 进一步地，步骤(1)中所述搅拌反应的时间为10～30min。 [0016] 进一步地，步骤(2)中所述第二部分甲醛水溶液中所含甲醛与步骤(1)中双氰胺的摩尔比为0.5～1:1。 [0017] 进一步地，步骤(2)中所述2,3‑环氧丙基三甲基氯化铵的加入量与步骤(1)中双氰胺的摩尔比为0.5～1:1。 [0018] 进一步地，步骤(2)中所述保温反应的时间为2～5h。 [0019] 一种高效废水脱色剂，通过上述方法制备得到。 [0020] 本发明原理为：第一阶段反应通过双氰胺与第一部分甲醛进行加成缩聚形成含有氰基和亚氨基的预聚体，然后加入第二部分甲醛和2,3‑环氧丙基三甲基氯化铵进行第二阶段反应，预聚体中氰基水解并与第二部分甲醛继续反应，同时2,3‑环氧丙基三甲基氯化铵与氰基水解后的酰胺基及反应后预聚体中的部分氰基、亚氨基进行开环加成及交联反应接枝季铵盐，增加阳离子度，再进一步加热进行交联反应，形成网状结构的高聚物。 [0021] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： [0022] (1)本发明的脱色剂采用2,3‑环氧丙基三甲基氯化铵对双氰胺‑甲醛缩聚物进行阳离子化改性，可以提高其阳离子度，显著增强其脱色效率。 [0023] (2)本发明通过在双氰胺与甲醛的交联反应过程中加入2,3‑环氧丙基三甲基氯化铵进行共聚加成反应，可以控制交联反应速率，显著提高最终所得脱色剂产品的稳定性。具体实施方式 [0024] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。 [0025] 实施例1 [0026] 一种高效废水脱色剂的制备方法，包括如下制备步骤： [0027] (1)将双氰胺、第一部分甲醛水溶液按双氰胺与所含甲醛的摩尔比为1:1.8加入到反应器中，升温至35～45℃，加入质量浓度为0.5％的氯化铝催化剂搅拌反应20min，反应过程控制物料温度为80℃以下。 [0028] (2)在步骤(1)的反应体系中加入第二部分甲醛水溶液和2,3‑环氧丙基三甲基氯化铵，第二部分甲醛水溶液中所含甲醛与步骤(1)中双氰胺的摩尔比为0.7:1；2,3‑环氧丙基三甲基氯化铵的加入量与步骤(1)中双氰胺的摩尔比为0.7:1。70～80℃保温反应3h，得到高效废水脱色剂。 [0029] 实施例2 [0030] 一种高效废水脱色剂的制备方法，包括如下制备步骤： [0031] (1)将双氰胺、第一部分甲醛水溶液按双氰胺与所含甲醛的摩尔比为1:1.5加入到反应器中，升温至35～45℃，加入质量浓度为0.5％的硫酸铝催化剂搅拌反应30min，反应过程控制物料温度为80℃以下。 [0032] (2)在步骤(1)的反应体系中加入第二部分甲醛水溶液和2,3‑环氧丙基三甲基氯化铵，第二部分甲醛水溶液中所含甲醛与步骤(1)中双氰胺的摩尔比为1:1；2,3‑环氧丙基三甲基氯化铵的加入量与步骤(1)中双氰胺的摩尔比为0.5:1。60～70℃保温反应4h，得到高效废水脱色剂。 [0033] 实施例3 [0034] 一种高效废水脱色剂的制备方法，包括如下制备步骤： [0035] (1)将双氰胺、第一部分甲醛水溶液按双氰胺与所含甲醛的摩尔比为1:2加入到反应器中，升温至35～45℃，加入质量浓度为0.5％的氯化铁催化剂搅拌反应10min，反应过程控制物料温度为80℃以下。 [0036] (2)在步骤(1)的反应体系中加入第二部分甲醛水溶液和2,3‑环氧丙基三甲基氯化铵，第二部分甲醛水溶液中所含甲醛与步骤(1)中双氰胺的摩尔比为0.5:1；2,3‑环氧丙基三甲基氯化铵的加入量与步骤(1)中双氰胺的摩尔比为1:1。70～80℃保温反应2h，得到高效废水脱色剂。 [0037] 对比例1 [0038] 本对比例与实施例1相比，采用等摩尔量的氯化铵改性剂替代2,3‑环氧丙基三甲基氯化铵，其余相同。 [0039] 对以上实施例及对比例所得脱色剂的残余甲醛含量(硫酸标准溶液滴定法)、储存稳定性(40℃恒温储存一个月)及脱色率(取100mg/L的靛蓝甲基红模拟染料5mL调节pH＝5，加入4mL稀释40倍的脱色剂，定容至100mL后倒入烧杯中，搅拌5min使其充分反应，静置10min后过滤，用紫外‑可见分光光度计测定上清液的吸光度，根据吸光度‑浓度标准曲线，确定对应的染料浓度，计算脱色率)进行检测，结果如下表1所示。 [0040] 表1 [0041] 测试样残余甲醛含量储存稳定性脱色率实施例1 0.50％透明流动性好 93.7％实施例2 0.61％透明流动性好 92.0％实施例3 0.47％透明流动性好 94.2％对比例1 0.52％浑浊凝胶 78.6％ [0042] 通过表1结果可以看出，本发明采用2,3‑环氧丙基三甲基氯化铵替代常规氯化铵改性剂，可以明显提高脱色剂产品的稳定性及脱色率，且对产品残余甲醛含量无不利影响。 [0043] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。