申请日2018.04.09
公开(公告)日2018.08.10
IPC分类号C02F1/28; C02F1/56; C02F1/50; C02F101/20; C02F103/30
摘要
本发明公开了一种绿色印染废水处理剂，由如下重量份的各成分制成：葫芦脲基有机硅类树脂25‑35份、铝酸钠掺杂凹凸棒土5‑10份、高铁酸钠掺杂石膏粉5‑10份。所述绿色印染废水处理剂的制备方法，包括如下步骤：按比例将葫芦脲基有机硅类树脂、铝酸钠掺杂凹凸棒土、高铁酸钠掺杂石膏粉混合均匀后，粉碎球磨，烘干，过筛，得到绿色印染废水处理剂成品。本发明公开的绿色印染废水处理剂具有高效印染废水处理效果、具有较好的生物相容性和自降解能力，抗菌杀菌效果显著，对废水中重金属离子也有吸附作用，使用安全绿色环保。
权利要求书
1.一种绿色印染废水处理剂，其特征在于，由如下重量份的各成分制成：葫芦脲基有机硅类树脂25-35份、铝酸钠掺杂凹凸棒土5-10份、高铁酸钠掺杂石膏粉5-10份。
2.根据权利要求1所述的绿色印染废水处理剂，其特征在于，所述葫芦脲基有机硅类树脂的制备方法，包括如下步骤：
1)环氧氯丙烷改性羟基葫芦脲：将羟基葫芦脲溶于高沸点溶剂中形成溶液，再向其中加入环氧氯丙烷和催化剂，在100-120℃下回流搅拌反应6-8小时，后旋蒸除去溶剂，并用丙酮洗涤产物4-6次，得到环氧氯丙烷改性羟基葫芦脲;
2)有机硅基树脂的制备：将3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、L-乙烯基甘氨酸、乙烯基二茂铁、乳化剂、引发剂溶于二甲亚砜中，在55-65℃氮气或惰性气体氛围下搅拌反应2-3小时，后在丙酮中沉出，并置于真空干燥箱中75-85℃下烘12-18小时，得到有机硅基树脂;
3)环氧氯丙烷改性羟基葫芦脲接枝有机硅基树脂：将经过步骤1)制备得到的环氧氯丙烷改性羟基葫芦脲、经过步骤2)制备得到的有机硅基树脂溶于N,N-二甲基甲酰胺中，在60-80℃下搅拌反应4-6小时，后加入卤代烃，在40-50℃下继续搅拌反应2-3小时，后在乙醇中沉出，并置于真空干燥箱中70-80℃下烘10-15小时，得到环氧氯丙烷改性羟基葫芦脲接枝有机硅基树脂;
4)离子交换：将经过步骤3)制备得到的环氧氯丙烷改性羟基葫芦脲接枝有机硅基树脂浸泡于质量分数为15-25%聚天冬氨酸钠溶液中20-25小时，然后取出用水洗4-8次，后置于真空干燥箱85-95℃下烘15-24小时。
3.根据权利要求2所述的绿色印染废水处理剂，其特征在于，步骤1)中所述羟基葫芦脲、高沸点溶剂、环氧氯丙烷、催化剂的质量比为1：(10-15)：(2-3)：(:0.5-1)。
4.根据权利要求2所述的绿色印染废水处理剂，其特征在于，所述高沸点溶剂选自二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种;所述催化剂选自碳酸钾、氢氧化钠、三乙胺中的一种或几种。
5.根据权利要求2所述的绿色印染废水处理剂，其特征在于，步骤2)中所述3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、L-乙烯基甘氨酸、乙烯基二茂铁、乳化剂、引发剂、二甲亚砜的质量比为1:1:(0.2-0.5):(0.01-0.03):(0.01-0.03):(6-10);步骤3)中所述环氧氯丙烷改性羟基葫芦脲、有机硅基树脂、N,N-二甲基甲酰胺、卤代烃的质量比为(1-2):(2-3):(7-12):(2-3);步骤4)中所述环氧氯丙烷改性羟基葫芦脲接枝有机硅基树脂、聚天冬氨酸钠溶液的质量比为1：(50-80)。
6.根据权利要求2所述的绿色印染废水处理剂，其特征在于，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或几种;所述乳化剂选自十二烷基苯磺酸钠、聚氧丙烯聚乙烯甘油醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种;所述惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的一种或几种。
7.根据权利要求2所述的绿色印染废水处理剂，其特征在于，所述卤代烃选自碘甲烷、碘乙烷、碘丙烷中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的绿色印染废水处理剂，其特征在于，所述铝酸钠掺杂凹凸棒土的制备方法，包括如下步骤：将凹凸棒土分散在质量分数为30-40%的铝酸钠溶液中，并搅拌6-8小时，后离心，再至于真空干燥箱90-100℃下烘10-15小时;所述凹凸棒土、铝酸钠溶液的质量比为(2-3)：(70-100)。
9.根据权利要求2所述的绿色印染废水处理剂，其特征在于，所述高铁酸钠掺杂石膏粉的制备方法，包括如下步骤：将石膏粉分散在质量分数为30-40%的高铁酸钠溶液中，并搅拌6-8小时，后离心，再至于真空干燥箱90-100℃下烘10-15小时;所述石膏粉、高铁酸钠溶液的质量比为(2-3：(70-100)。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的绿色印染废水处理剂的制备方法，包括如下步骤：按比例将葫芦脲基有机硅类树脂、铝酸钠掺杂凹凸棒土、高铁酸钠掺杂石膏粉混合均匀后，粉碎球磨，烘干，过筛，得到绿色印染废水处理剂成品。
说明书
一种绿色印染废水处理剂及其制备方法
技术领域
本发明属于化工及环保技术领域，涉及一种废水处理剂，尤其涉及一种纺织厂印染工段废水理化处理的绿色环保处理剂及其制备方法。
背景技术
近年来，随着染料工业的迅速发展，染料的品种和数量日益增加，大量化纤产品的出现，新的化学浆料、染化料和整理剂的采用，大大地改变了印染废水的性质，增加了其处理难度。染料中还有致突变性和致癌额物质，降解产物中也多为联苯胺类致癌芳香类化合物，其结构稳定，具有抗酸、抗碱、抗光、抗微生物等特性，在环境中有较长的滞留期，对水中生物有较大的毒害作用，致使整个水生生态系统的多样性下降，对人类赖以生存的地球环境造成严重威胁。
目前对印染废水的处理主要有吸附法、混凝法、氧化法、膜分离法和生化法等方法，其中吸附法是使用较为广泛的处理方法。吸附法主要是利用多孔吸附剂使废水中的污染物吸附在其表面而达到净化水质的作用，但其对染料具有选择性，价格较高，再生困难，在印染废水吸附脱色方面应用受到限制。混凝法对特殊高浓度印染废水是无效的。氧化法、膜分离法运行成本也过高。生化法是目前性价比较好的一种印染废水处理方法，而现有技术中的生化废水处理剂主要是单一的铁盐、铝盐，用药量大，脱色效果差，且这些处理剂往往对环境有害，影响人们的身体健康。
因此，开发一种高效、成本低廉针对印染废水处理的处理剂符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种绿色印染废水处理剂及其制备方法，该制备方法工艺简单易行，原料易得，价格低廉，对设备和反应条件要求不高，适合大规模生产;通过所述制备方法制备得到的绿色印染废水处理剂克服了传统废水处理剂成本较高、对水体污染严重，脱色效果差、用药量大、功能单一等技术问题，具有高效印染废水处理效果、具有较好的生物相容性和自降解能力，抗菌杀菌效果显著，对废水中重金属离子也有吸附作用，使用安全绿色环保。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是，一种绿色印染废水处理剂，由如下重量份的各成分制成：葫芦脲基有机硅类树脂25-35份、铝酸钠掺杂凹凸棒土5-10份、高铁酸钠掺杂石膏粉5-10份。
优选地，所述葫芦脲基有机硅类树脂的制备方法，包括如下步骤：
1)环氧氯丙烷改性羟基葫芦脲：将羟基葫芦脲溶于高沸点溶剂中形成溶液，再向其中加入环氧氯丙烷和催化剂，在100-120℃下回流搅拌反应6-8小时，后旋蒸除去溶剂，并用丙酮洗涤产物4-6次，得到环氧氯丙烷改性羟基葫芦脲;
2)有机硅基树脂的制备：将3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、L-乙烯基甘氨酸、乙烯基二茂铁、乳化剂、引发剂溶于二甲亚砜中，在55-65℃氮气或惰性气体氛围下搅拌反应2-3小时，后在丙酮中沉出，并置于真空干燥箱中75-85℃下烘12-18小时，得到有机硅基树脂;
3)环氧氯丙烷改性羟基葫芦脲接枝有机硅基树脂：将经过步骤1)制备得到的环氧氯丙烷改性羟基葫芦脲、经过步骤2)制备得到的有机硅基树脂溶于N,N-二甲基甲酰胺中，在60-80℃下搅拌反应4-6小时，后加入卤代烃，在40-50℃下继续搅拌反应2-3小时，后在乙醇中沉出，并置于真空干燥箱中70-80℃下烘10-15小时，得到环氧氯丙烷改性羟基葫芦脲接枝有机硅基树脂;
4)离子交换：将经过步骤3)制备得到的环氧氯丙烷改性羟基葫芦脲接枝有机硅基树脂浸泡于质量分数为15-25%聚天冬氨酸钠溶液中20-25小时，然后取出用水洗4-8次，后置于真空干燥箱85-95℃下烘15-24小时。
优选地，步骤1)中所述羟基葫芦脲、高沸点溶剂、环氧氯丙烷、催化剂的质量比为1：(10-15)：(2-3)：(:0.5-1)。
较佳地，所述高沸点溶剂选自二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。
较佳地，所述催化剂选自碳酸钾、氢氧化钠、三乙胺中的一种或几种。
优选地，步骤2)中所述3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、L-乙烯基甘氨酸、乙烯基二茂铁、乳化剂、引发剂、二甲亚砜的质量比为1:1:(0.2-0.5):(0.01-0.03):(0.01-0.03):(6-10)。
较佳地，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或几种。
较佳地，所述乳化剂选自十二烷基苯磺酸钠、聚氧丙烯聚乙烯甘油醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种。
较佳地，所述惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的一种或几种。
优选地，步骤3)中所述环氧氯丙烷改性羟基葫芦脲、有机硅基树脂、N,N-二甲基甲酰胺、卤代烃的质量比为(1-2):(2-3):(7-12):(2-3)。
较佳地，所述卤代烃选自碘甲烷、碘乙烷、碘丙烷中的一种或几种。
优选地，步骤4)中所述环氧氯丙烷改性羟基葫芦脲接枝有机硅基树脂、聚天冬氨酸钠溶液的质量比为1：(50-80)。
优选地，所述铝酸钠掺杂凹凸棒土的制备方法，包括如下步骤：将凹凸棒土分散在质量分数为30-40%的铝酸钠溶液中，并搅拌6-8小时，后离心，再至于真空干燥箱90-100℃下烘10-15小时。
较佳地，所述凹凸棒土、铝酸钠溶液的质量比为(2-3)：(70-100)。
优选地，所述高铁酸钠掺杂石膏粉的制备方法，包括如下步骤：将石膏粉分散在质量分数为30-40%的高铁酸钠溶液中，并搅拌6-8小时，后离心，再至于真空干燥箱90-100℃下烘10-15小时。
较佳地，所述石膏粉、高铁酸钠溶液的质量比为(2-3：(70-100)。
优选地，所述绿色印染废水处理剂的制备方法，包括如下步骤：按比例将葫芦脲基有机硅类树脂、铝酸钠掺杂凹凸棒土、高铁酸钠掺杂石膏粉混合均匀后，粉碎球磨，烘干，过筛，得到绿色印染废水处理剂成品。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1)本发明提供的绿色印染废水处理剂的制备方法，工艺简单易行，原料易得，价格低廉，对设备和反应条件要求不高，适合大规模生产。
2)本发明提供的绿色印染废水处理剂，克服了传统废水处理剂成本较高、对水体污染严重，脱色效果差、用药量大、功能单一等技术问题，具有高效印染废水处理效果、具有较好的生物相容性和自降解能力，抗菌杀菌效果显著，对废水中重金属离子也有吸附作用，使用安全绿色环保。
3)本发明提供的绿色印染废水处理剂，有机树脂分子链中引入葫芦脲结构，这种特有的笼状结构有利于对染料废水中的染料进行吸附，较多的活性氨基和羟基结构，有利于对废水中重金属离子进行络合，与染料废水中有毒有害杂质进行桥架作用，提高絮凝、废水处理效果。
4)本发明提供的绿色印染废水处理剂，有机树脂分子主链上还有二茂铁结构，与葫芦脲结构之间发生主客体相互作用，形成性能稳定的废水处理剂。
5)本发明提供的绿色印染废水处理剂，采用离子交换方式在有机树脂分子链上固定聚天冬氨酸根，与有机树脂分子链上的甘氨酸均来自可再生资源，不依赖石化资源，生物相容性好，自降解能力强;且添加有高铁酸钠掺杂石膏粉、铝酸钠掺杂凹凸棒土，各成分协同作用，有利于降低成本，提升废水处理效果，抗菌杀菌效果显著，使用安全绿色环保。