絮凝沉澱法是聚合印染廠處理廢水的常用方法,可降低廢水色度。硫酸铝催絮凝沉澱法的化合關鍵在於脫色劑的選擇。無機脫色劑價格低廉,成双但絮凝速度慢,氰胺電中和能力差;有機高分子脫色劑具有處理廢水效率高,聚合適用範圍廣,硫酸铝催受共存鹽類、化合p H值及溫度影響小等優點。成双雙氰胺-甲醛聚合物作為一種新型有機脫色劑,氰胺因其合成步驟簡單,聚合處理效果好,硫酸铝催受到廣泛關注,化合但是成双仍存在沉降速度慢、形成絮狀體小、氰胺沉降或氣浮效果欠佳以及成本較高等問題。目前,無機與有機複合型脫色劑的研究備受關注。2004年,曾小君等人以雙氰胺、甲醛為主要原料,以硫酸鋁為催化劑,引入添加劑,合成雙氰胺-甲醛陽離子高效脫色劑,廢水脫色率達96%,證明了硫酸鋁催化雙氰胺-甲醛樹脂的可行性。2010年,張文藝等人同樣采用雙氰胺、甲醛及硫酸鋁為原料合成複合脫色劑,並應用於工廠廢水處理,結果表明合成產物處理廢水脫色效果好。但是,目前關於采用聚合硫酸鋁作為催化劑的研究仍較少,且合成的複合脫色劑仍存在穩定性差等問題。
本項目以雙氰胺、甲醛、聚合硫酸鋁為原料,篩選添加劑改善水合比,采用二步法反應縮合製成無機與有機複合型脫色劑。一方麵,聚合硫酸鋁本身作為無機脫色劑,可以提高絮凝脫色效果;另一方麵,引入聚合硫酸鋁作為催化劑,能夠降低成本。複合型脫色劑綜合無機與有機脫色劑各自特點,通過協同效應提高絮凝脫色效果。
試劑雙氰胺、甲醛(工業級,南通斯恩特紡織科技有限公司),聚合硫酸鋁(分析純,上海凜恩科技發展有限公司),硫酸銨、一水合檸檬酸(分析純,西隴化工股份有限公司),十二水合硫酸鋁鉀(分析純,上海精化科技研究所),乙二胺四乙酸二鈉(分析純,上海永曉化工有限公司),分散藍(工業級,上海雅運紡織助劑有限公司)
儀器HH.S21-4電熱恒溫水浴鍋(上海華聯環境試驗設備公司恒昌儀器廠),D-791無極調速攪拌器(鄭州長城科工貿有限公司),NDJ-8S旋轉式黏度計(上海庚庚儀器設備有限公司),101AB-1電熱恒溫鼓風幹燥箱(江蘇省海門市恒瑞通用儀器廠),TU-1901雙光束紫外可見分光光度計(北京普析通用儀器有限責任公司),TDL-5-A低速大容量離心機(上海安亭科學儀器廠),Nicolet is 10傅裏葉變換紅外光譜儀(賽默飛世爾科技有限公司)
雙氰胺與甲醛反應包括加成反應和脫水縮聚反應,以強酸弱堿鹽聚合硫酸鋁作為催化劑進行雙氰胺-甲醛樹脂的製備。具體反應過程如下:
在裝有攪拌器、溫度計、回流冷凝管的四口燒瓶中,依次加入雙氰胺、聚合硫酸鋁以及添加劑,室溫下攪拌,緩慢滴加2/3甲醛溶液,升溫同時不停攪拌,溫度達40℃後停止加熱,反應進行期間伴有放熱現象,待溫度不再上升後,滴加剩餘甲醛,其間控製甲醛滴速,設定反應溫度為(70±1)℃,保溫反應2 h,冷卻到室溫製得成品。
按GB/T 2793—1995《膠黏劑不揮發物含量的測定》進行測試。
在(23.0±0.5)℃用NDJ-8S旋轉黏度計,按GB/T 2794—2013《膠黏劑黏度的測定》進行測試。
(1)離心穩定性:使用電動離心機,設定轉速為3 000 r/min,離心2 min,放置30 min,觀察合成的脫色劑是否出現分層、渾濁、凝膠等現象。
(2)貯存穩定性:常溫密封存放合成的脫色劑,觀察成品出現分層、渾濁及凝膠的時間,單位以“天”計。
(3)熱穩定性:將成品放於60℃的烘箱中,記錄脫色劑出現分層、凝膠等現象的時間。
在1 000 m L容量瓶中配製200 mg/L染液作為模擬廢水,儲存備用。使用TU-1901型紫外可見分光光度計測定模擬廢水在最大吸收波長下的吸光度。將稀釋後的成品滴加到模擬廢水中,調節p H,攪拌溶解後,放置12 h,再取上層清液測量。按式(1)計算脫色率:
式中:A1——處理前模擬廢水的吸光度
A——處理後模擬廢水的吸光度
取出一定體積的反應液,在恒定溫度下,逐漸加入水,觀察直至出現渾濁時的水數(或倍數)。
采用溴化鉀壓片製樣,傅裏葉變換紅外光譜儀進行掃描分析。
以乙二胺四乙酸二鈉為添加劑,固定雙氰胺、聚合硫酸鋁、添加劑的物質的量比為1∶0.030∶0.17,反應溫度70℃,反應時間2 h,探討甲醛用量對脫色劑性能的影響,結果見表1。
從表1可以看出,隨著甲醛投入量的增多,脫色劑含固量下降,黏度增大,脫色率提高。當雙氰胺與甲醛的物質的量比為1∶2.1時,絮凝脫色效果最好,脫色率最高。繼續加大甲醛的量,反而會導致脫色率下降,這可能是由於合成的脫色劑黏度過高,相對分子質量很大,在廢水中的水解速度變慢,不能及時吸附染料分子。因此,雙氰胺與甲醛的物質的量比應控製為1∶2.1。
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