申请日2018.02.05
公开(公告)日2018.06.08
IPC分类号C02F1/56; C02F1/42; C02F1/28; C02F101/20
摘要
本发明公开了一种高效废水处理剂的制备方法，以淀粉为主要原料，将其进行多种方式的改性处理，然后加入2‑取代苯基‑2‑氧代乙磺酰胺化合物和改性的2‑丙基咪唑啉季铵盐，增加处理剂的杀菌性能。本发明制备的废水处理剂能有效地处理废水中含有的各种重金属离子和氰化物，具有化学沉淀、离子交换及吸附等多种功能，反应迅速，沉降快。该剂价格低廉，功效好，无二次污染，具有极好的推广应用价值。
权利要求书
1.一种高效废水处理剂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
1)称取90~108重量份的淀粉，加入150重量份CS2溶液，用碱性试剂将溶液pH调至8.6，于室温条件下放置在恒温磁力搅拌器上搅拌4h，再加入30重量份质量分数为1%的NaOH和70重量份质量分数为5%的MgSO4溶液，置于恒温磁力搅拌器搅拌4h，得到淀粉黄原酸钠镁盐溶液;
2)取80重量份淀粉黄原酸钠镁盐溶液于250ml烧杯中，在低温0℃条件下滴加20~28重量份制备的2-取代苯基-2-氧代乙磺酰胺化合物，用质量分数为1%的NaOH溶液调整溶液pH为8.6，
然后称取0.12~0.21重量份改性2-丙基咪唑啉季铵盐于四口瓶中，将烧杯中的混合物与之混合，放置于微波反应器中，
在N2保护下缓慢升温至150℃，加入10重量份二甲苯，继续升温至170℃，搅拌回流5h，
反应结束后冷却至室温，将回流液体取出，用乙酸乙酯萃取，有机相水洗，将水层旋蒸，除去溶剂，得黄色的粘稠状液体，即为淀粉黄原酸酯水处理剂。
2.根据权利要求1所述一种高效废水处理剂的制备方法，其特征在于步骤1)中碱性试剂为NaOH。
3.根据权利要求1所述一种高效废水处理剂的制备方法，其特征在于步骤1)中搅拌速率为200~300r/min。
4.根据权利要求1中所述一种高效废水处理剂的制备方法，其特征步骤2)中2-取代苯基-2-氧代乙磺酰胺化合物的制备方法：取100mL的三口瓶中加入0.052重量份2-三氟甲基-4-氯苯胺、1.6重量份三己胺、25重量份无水二氯甲烷，冰水浴冷却至0℃，滴加50重量份磺酰氯溶液，在恒温低温搅拌反应浴中反应，控制温度在5℃以下，缓慢滴加,滴加完毕后，自然升温到室温继续揽拌反应3小时，停止反应，将所得溶液转入250mL分液漏斗，依次用4mol/L的盐酸20mL，饱和碳酸氢钠30mL，饱和食盐水20mL洗涂后，再用无水硫酸镁干燥，静置半小时，抽滤，将滤液用旋转蒸发仪旋干，得到粗产物，
把得到的粗产物进行纯化操作，得到纯品2-取代苯基-2-氧代乙磺酰胺化合物。
5.根据权利要求1中所述一种高效废水处理剂的制备方法，其特征步骤2)中改性的2-丙基咪唑啉季铵盐的制备方法：取正丁醇0.07重量份于50mL三口瓶中，加入10重量份的叔丁醇，称取碘单质0.52重量份和无水碳酸钾0.45重量份于三口瓶中，反应体系在氮气保护下加热至70℃，搅拌8h，使正丁醇氧化为正丁醛，反应结束后继续加入0.10重量份的乙二胺，继续保持在70℃反应2 h,反应体系中加入Na2SO3溶液猝灭至无色或者淡黄色,使用氯仿萃取，收集有机相，再用NaHCO3溶液洗涤有机相，并用无水Na2SO4干燥，旋蒸除去有机溶剂，得2-丙基咪唑啉，取0.28重量份2-丙基咪唑啉与2.23重量份环氧氯丙烷，溶于10重量份无水乙醇中，将反应体系加热至45℃，搅拌回流4 h,反应结束后调节反应体系呈弱碱性，保持温度，反应3h,反应体系加入NaHCO3溶液洗涤，有机相采用无水Na2SO4干燥后旋蒸，除去其中的乙醇溶剂，得淡黄色的透明液体，即为改性的2-丙基咪唑啉季铵盐。
说明书
一种高效废水处理剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种废水处理剂，具体涉及一种重金属离子废水处理用的处理剂。
背景技术
在我国，由于人口众多，人均年拥有水量仅为2700立方米，大大低于世界的平均水平，而另一方面，由于管理和环境意识薄弱，大量废水未经处理或虽经处理但未达标就直接排放至水域，致使极为有限的水资源日益受到污染和减少。重金属(如含镉、镍、汞、锌等)废水是对一环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一，重金属废水主要来源于电镀、采矿、化工等部门，例如矿山排水、废石场淋浸水、选矿厂尾矿排水、有色金属冶炼厂除尘排水、有色金属加工厂酸洗水、电镀厂镀件洗涤水、钢铁厂酸洗排水，以及电解、农药、医药、油漆、颜料等工业。
废水中重金属离子的种类、含量及其存在形态随不同生产种类而异，变化很大。重金属废水浓度稀，成分复杂，处理达标要求又非常严格，传统的废水处理技术在展现各自优点的同时，也表现出处理剂使用量大、价格昂贵、反应不易控制、反应较慢、效果不理想、水质差、残渣不稳定、回收贵金属难等不可回避的缺点。
淀粉黄原酸酯是二十世纪七十年代发展起来的具有重要工业用途的淀粉衍生物。国内外的许多研究证明，它能有效地处理各种重金属离子和氰化物。水溶性淀粉黄原酸酯具有结合重金属离子的能力，并表现出以下主要优点：具有化学沉淀、离子交换及吸附等多种功能;高分子絮凝使沉淀易于固液分离;反应迅速，沉降快;价格低廉，功效好，交换容量大;残渣稳定，无二次污染;回收的重金属可采用简单的燃烧去除。鉴于此，以淀粉作为主要原料开展淀粉黄原酸酯类废水处理剂的研究具有重要意义。
发明内容
本发明公开一种废水处理剂，该处理剂具有化学沉淀、离子交换及吸附等多种功能，反应迅速，沉降快，价格低廉，功效好，交换容量大，残渣稳定，无二次污染。
一种高效废水处理剂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
1)称取90~108重量份的淀粉，加入150重量份CS2溶液，用碱性试剂将溶液pH调至8.6，于室温(26℃)条件下放置在恒温磁力搅拌器上搅拌4h，再加入30重量份质量分数为1%的NaOH和70重量份质量分数为5%的MgSO4溶液，置于恒温磁力搅拌器搅拌4h，得到淀粉黄原酸钠镁盐溶液。
2)取80重量份淀粉黄原酸钠镁盐溶液于250ml烧杯中，在低温0℃条件下滴加20~28重量份制备的2-取代苯基-2-氧代乙磺酰胺化合物，用质量分数为1%的NaOH溶液调整溶液pH为8.6。然后称取0.12~0.21重量份改性2-丙基咪唑啉季铵盐于四口瓶中，将烧杯中的混合物与之混合，放置于微波反应器中。在N2保护下缓慢升温至150℃，加入10重量份二甲苯，继续升温至170℃，搅拌回流5h。反应结束后冷却至室温，将回流液体取出，用乙酸乙酯萃取，有机相水洗，将水层旋蒸，除去溶剂，得黄色的粘稠状液体，即为淀粉黄原酸酯水处理剂。
有益效果：本发明以淀粉为主要原料，将其进行改性处理，得到重金属离子废水处理剂，其中2-取代苯基-2-氧代乙磺酰胺化合物的取代基中含有氟原子，有利于提高化合物杀菌活性。因为氟原子有电子效应和渗透效应，因此，制备2-取代苯基-2-氧代乙磺酰胺化合物时将其引入到化合物的结构中可能使其化合物活性增强。而改性的2-丙基咪唑啉季铵盐是一类重要的中间体，具有阳离子和非离子的多效性结构，易于还原重金属离子。本发明中重金属离子废水处理剂能有效地处理各种重金属离子和氰化物具有化学沉淀、离子交换及吸附等多种功能，且高分子絮凝使沉淀易于固液分离，反应迅速，沉降快，价格低廉，功效好，交换容量大。生成的残渣稳定，无二次污染。回收的重金属可采用简单的燃烧去除，重金属资源易于综合利用。
具体实施方式
实施例1
1)称取90重量份的淀粉，加入150重量份CS2溶液，用碱性试剂将溶液pH调至8.6，于室温(26℃)条件下放置在恒温磁力搅拌器上搅拌4h，再加入30重量份质量分数为1%的NaOH和70重量份质量分数为5%的MgSO4溶液，置于恒温磁力搅拌器搅拌4h，得到淀粉黄原酸钠镁盐溶液。
2)取80重量份淀粉黄原酸钠镁盐溶液于250ml烧杯中，在低温0℃条件下滴加20重量份制备的2-取代苯基-2-氧代乙磺酰胺化合物，用质量分数为1%的NaOH溶液调整溶液pH为8.6。然后称取0.12重量份改性2-丙基咪唑啉季铵盐于四口瓶中，将烧杯中的混合物与之混合，放置于微波反应器中。在N2保护下缓慢升温至150℃，加入10重量份二甲苯，继续升温至170℃，搅拌回流5h。反应结束后冷却至室温，将回流液体取出，用乙酸乙酯萃取，有机相水洗，将水层旋蒸，除去溶剂，得黄色的粘稠状液体，即为淀粉黄原酸酯水处理剂。
实施例2
与实施例1完全相同，不同在于：加入92重量份的淀粉、21重量份的2-取代苯基-2-氧代乙磺酰胺化合物和改性的2-丙基咪唑啉季铵盐0.13重量份。
实施例3
与实施例1完全相同，不同在于：加入94重量份的淀粉、22重量份的2-取代苯基-2-氧代乙磺酰胺化合物和改性的2-丙基咪唑啉季铵盐0.14重量份。
实施例4
与实施例1完全相同，不同在于：加入96重量份的淀粉、23重量份的2-取代苯基-2-氧代乙磺酰胺化合物和改性的2-丙基咪唑啉季铵盐0.15重量份。
实施例5
与实施例1完全相同，不同在于：加入98重量份的淀粉、24重量份的2-取代苯基-2-氧代乙磺酰胺化合物和改性的2-丙基咪唑啉季铵盐0.16重量份。
实施例6
与实施例1完全相同，不同在于：加入100重量份的淀粉、25重量份的2-取代苯基-2-氧代乙磺酰胺化合物和改性的2-丙基咪唑啉季铵盐0.17重量份。
实施例7
与实施例1完全相同，不同在于加入102重量份的淀粉、26重量份的2-取代苯基-2-氧代乙磺酰胺化合物和改性的2-丙基咪唑啉季铵盐0.18重量份。
实施例8
与实施例1完全相同，不同在于：加入104重量份的淀粉、27重量份的2-取代苯基-2-氧代乙磺酰胺化合物和改性的2-丙基咪唑啉季铵盐0.19重量份。
实施例9
与实施例1完全相同，不同在于：加入106重量份的淀粉、28重量份的2-取代苯基-2-氧代乙磺酰胺化合物和改性的2-丙基咪唑啉季铵盐0.20重量份。
对比例1
与实施例1完全相同，不同在于：不调整溶液pH。
对比例2
与实施例1完全相同，不同在于：不加入2-取代苯基-2-氧代乙磺酰胺化合物。
对比例3
与实施例1完全相同，不同在于：制备2-取代苯基-2-氧代乙磺酰胺化合物不加入2-三氟甲基-4-氯苯胺。
对比例4
与实施例1完全相同，不同在于：不加入改性的2-丙基咪唑啉季铵盐。
对比例5
与实施例1完全相同，不同在于：制备改性2-丙基咪唑啉季铵盐时不加入环氧氯丙烷。
对比例6
与实施例1完全相同，不同在于：反应不在氮气保护下进行。
对比例7
与实施例1完全相同，不同在于：反应不加入二甲苯。
对比例8
与实施例1完全相同，不同在于：制备高效废水处理剂时不使用微波反应。
按下述方法对本发明实施例1~9与对比例1~8制备的高效废水处理剂进行性能测试：
取1L污水处理厂待处理污水平行样17份，加入10重量份本发明制备的水处理剂，搅拌30min后静置2h，过滤，分别测定滤液中残余的Cu+2、Zn+2重金属离子含量测试结果见下表。已知污水中Cu+2浓度为30mg/L、Zn+2浓度为32mg/L。