申请日2018.10.22
公开(公告)日2019.01.18
IPC分类号B01J20/22; B01J20/30; C02F1/28; C02F103/36
摘要
本发明提供了一种N，N‑二甲基甲酰胺生产废水处理剂的制备方法，涉及化工及环保技术领域，处理剂的制备方法包括如下步骤：在反应器中加入柚皮多酚提取物，开启搅拌装置，用磷酸缓冲液调节pH至7.0，加入介孔生物质碳，搅拌20‑40min后，抽滤去除多余反应液，将固形物烘干后即得N，N‑二甲基甲酰胺生产废水处理剂。本发明制备得到的处理剂对N，N‑二甲基甲酰胺的去除率达到94.58%‑98.75%，COD去除率达到78.35%‑86.59，在N，N‑二甲基甲酰胺生产废水处理中具有很好的应用效果。
权利要求书
1.一种N，N-二甲基甲酰胺生产废水处理剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在反应器中加入柚皮多酚提取物，开启搅拌装置，用磷酸缓冲液调节pH至7.0，加入介孔生物质碳，搅拌20-40min后，抽滤去除多余反应液，将固形物烘干后即得N，N-二甲基甲酰胺生产废水处理剂。
2.根据权利要求1所述的一种N，N-二甲基甲酰胺生产废水处理剂的制备方法，其特征在于，所述柚皮多酚提取物的制备方法包括如下步骤：
(1)将柚皮洗净后烘干，研磨粉碎至粉末状，然后将柚皮粉末进行微波辐射;
(2)将辐射后柚皮粉末中加入70wt%的乙醇溶液进行浸提，控制料液比1:10，料液比单位g/mL，共提取2次，合并上清液;
(3)将合并的上清液经旋转蒸发仪浓缩至原体积二分之一，浓缩温度为40℃，得到柚皮多酚提取物。
3.根据权利要求2所述的一种N，N-二甲基甲酰胺生产废水处理剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中微波辐射的功率为400-700W，辐射时间6-12min。
4.根据权利要求2所述的一种N，N-二甲基甲酰胺生产废水处理剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中浸提温度为60-80℃，浸提时间为1-3h。
5.根据权利要求1所述的一种N，N-二甲基甲酰胺生产废水处理剂的制备方法，其特征在于，所述介孔生物质碳的制备方法包括如下步骤：
(1)将胡桃壳用去离子水洗净，干燥后，机械破碎成粉末备用;
(2)取酚醛树脂和氢氧化钠溶于去离子水中，搅拌均匀后加入胡桃壳粉末，搅拌60-80min，离心分离去除多余液体，将中间产物在干燥箱中于60℃下烘干得到覆膜胡桃壳粉末;
(3)将覆膜胡桃壳粉末放入石英反应舟中，置于马弗炉中，在氮气保护下，氮气流速为100mL/min，预炭化2h后，进行炭化1-2h，然后取出冷却至室温，将产物研磨成粉末，用去离子水洗涤直至滤液呈中性后，抽滤在恒温干燥箱中烘干得到黑色粉末为介孔生物质碳。
6.根据权利要求5所述的一种N，N-二甲基甲酰胺生产废水处理剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中离心转速为8000r/min，离心时间为15min。
7.根据权利要求5所述的一种N，N-二甲基甲酰胺生产废水处理剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中预炭化温度为400℃，升温速率为5℃/min。
8.根据权利要求5所述的一种N，N-二甲基甲酰胺生产废水处理剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中炭化的温度500-700℃，升温速率为10℃/min。
说明书
一种N，N-二甲基甲酰胺生产废水处理剂的制备方法
技术领域
本发明涉及化工及环保技术领域，尤其是涉及一种N，N-二甲基甲酰胺生产废水处理剂的制备方法。
背景技术
N，N-二甲基甲酰胺(DMF)是一种常用的化工溶剂，在聚氨酯合成工业、医药合成、农药合成、石油化工等行业都有广泛的应用。DMF的化学性质稳定，分子端部是2个甲基，难以生物降解，在涉及DMF的化工生产中排放出的废水中含有大量的DMF，每年仅制革行业排放的含DMF的废水约1亿。在对含DMF的废水进行处理时，DMF会对废水生物处理过程产生抑制，影响处理效果。DMF对环境的破坏性大，并且对人体的危害极大，如果不加以处理，将会造成很大的灾害。研究如何处理DMF废水对降低生产成本、保护环境有重要意义。吸附法处理DMF废水具有工艺流程短、操作简单、处理效果好等特点，制备出高效的吸附剂是研究的关键性内容。
发明内容
要解决的技术问题：
本发明的目的是提供一种N，N-二甲基甲酰胺生产废水处理剂的制备方法，可以对废水中的N，N-二甲基甲酰胺具有很好的去除效果。
技术方案：
本发明提供了一种N，N-二甲基甲酰胺生产废水处理剂的制备方法，包括如下步骤：在反应器中加入柚皮多酚提取物，开启搅拌装置，用磷酸缓冲液调节pH至7.0，加入介孔生物质碳，搅拌20-40min后，抽滤去除多余反应液，将固形物烘干后即得N，N-二甲基甲酰胺生产废水处理剂。
优选的，所述柚皮多酚提取物的制备方法包括如下步骤：
(1)将柚皮洗净后烘干，研磨粉碎至粉末状，然后将柚皮粉末进行微波辐射;
(2)将辐射后柚皮粉末中加入70wt%的乙醇溶液进行浸提，控制料液比1:10，料液比单位g/mL，共提取2次，合并上清液;
(3)将合并的上清液经旋转蒸发仪浓缩至原体积二分之一，浓缩温度为40℃，得到柚皮多酚提取物。
进一步优选的，步骤(1)中微波辐射的功率为400-700W，辐射时间6-12min。进一步优选的，步骤(2)中浸提温度为60-80℃，浸提时间为1-3h。
优选的，所述介孔生物质碳的制备方法包括如下步骤：
(1)将胡桃壳用去离子水洗净，干燥后，机械破碎成粉末备用;
(2)取酚醛树脂和氢氧化钠溶于去离子水中，搅拌均匀后加入胡桃壳粉末，搅拌60-80min，离心分离去除多余液体，将中间产物在干燥箱中于60℃下烘干得到覆膜胡桃壳粉末;
(3)将覆膜胡桃壳粉末放入石英反应舟中，置于马弗炉中，在氮气保护下，氮气流速为100mL/min，预炭化2h后，进行炭化1-2h，然后取出冷却至室温，将产物研磨成粉末，用去离子水洗涤直至滤液呈中性后，抽滤在恒温干燥箱中烘干得到黑色粉末为介孔生物质碳。
进一步优选的，步骤(2)中离心转速为8000r/min，离心时间为15min。
进一步优选的，步骤(3)中预炭化温度为400℃，升温速率为5℃/min。
进一步优选的，步骤(3)中炭化的温度500-700℃，升温速率为10℃/min。
有益效果：
(1)本发明对柚皮微波辐射后再提取，在微波交频磁场、电场作用下，柚皮纤维中极性分子取向随电场方向改变而变化，从而加剧分子运动及相互间的碰撞，产生剧烈的热运动，破坏柚皮细胞内部结构，促进酚类物质的溶出。
(2)本发明将胡桃壳粉覆上酚醛树脂后再进行炭化，覆膜可以起到阻燃作用，不用再额外添加阻燃剂，后续不需要去除阻燃剂，简化了制备步骤。
(3)本发明制备了介孔生物质碳，将柚皮多酚提取物吸附于其表面，在对N,N-二甲基甲酰胺生产废水处理时，柚皮多酚提取物中的酚羟基与N，N-二甲基甲酰胺中的氮原子形成氢键，进一步促进了介孔生物质碳对N，N-二甲基甲酰胺的吸附。
具体实施方式
下面的实施例可使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
在反应器中加入300mL的柚皮多酚提取物，开启搅拌装置，用磷酸缓冲液调节pH至7.0，加入0.3g介孔生物质碳，搅拌40min后，抽滤去除多余反应液，将固形物50℃烘干后即得N,N-二甲基甲酰胺生产废水处理剂。
其中，柚皮多酚提取物的制备方法为：
(1)将柚皮洗净后40℃烘12h，研磨粉碎，然后将柚皮粉末进行微波辐射，微波辐射的功率为400W，辐射时间12min;
(2)将辐射后柚皮粉末中加入70wt%的乙醇溶液，控制料液比1:10(g/mL)，60℃浸提3h，共提取2次，合并上清液;
(3)将合并的上清液经旋转蒸发仪浓缩至原体积二分之一，浓缩温度为40℃，得到柚皮多酚提取物。
其中，介孔生物质碳的制备方法为：
(1)将胡桃壳用去离子水洗净，于100℃烘箱中干燥10h，机械破碎成粉末备用;
(2)取1.8g酚醛树脂和0.44g氢氧化钠溶于100mL去离子水中，70℃下搅拌30min，然后加入8g胡桃壳粉末，在80℃搅拌60min，离心分离去除多余液体，将中间产物在干燥箱中于60℃下烘干得到覆膜胡桃壳粉末;
(3)将覆膜胡桃壳粉末放入石英反应舟中，置于马弗炉中，在氮气保护下，氮气流速为100mL/min，以5℃/min的速率升温到400℃预炭化2h，然后以10℃/min的速率升温至700℃炭化1h，然后取出冷却至室温，将产物研磨成粉末，用70℃的去离子水洗涤直至滤液呈中性后，抽滤在恒温干燥箱中于60℃下烘干得到黑色粉末为介孔生物质碳。
实施例2
在反应器中加入100mL的柚皮多酚提取物，开启搅拌装置，用磷酸缓冲液调节pH至7.0，加入0.8g介孔生物质碳，搅拌20min后，抽滤去除多余反应液，将固形物50℃烘干后即得N,N-二甲基甲酰胺生产废水处理剂。
其中，柚皮多酚提取物的制备方法为：
(1)将柚皮洗净后40℃烘12h，研磨粉碎，然后将柚皮粉末进行微波辐射，微波辐射的功率为700W，辐射时间6min;
(2)将辐射后柚皮粉末中加入70wt%的乙醇溶液，控制料液比1:10(g/mL)，80℃浸提1h，共提取2次，合并上清液;
(3)将合并的上清液经旋转蒸发仪浓缩至原体积二分之一，浓缩温度为40℃，得到柚皮多酚提取物。
其中，介孔生物质碳的制备方法为：
(1)将胡桃壳用去离子水洗净，于100℃烘箱中干燥10h，机械破碎成粉末备用;
(2)取2.6g酚醛树脂和0.12g氢氧化钠溶于100mL去离子水中，70℃下搅拌30min，然后加入14g胡桃壳粉末，在60℃搅拌80min，离心分离去除多余液体，将中间产物在干燥箱中于60℃下烘干得到覆膜胡桃壳粉末;
(3)将覆膜胡桃壳粉末放入石英反应舟中，置于马弗炉中，在氮气保护下，氮气流速为100mL/min，以5℃/min的速率升温到400℃预炭化2h，然后以10℃/min的速率升温至500℃炭化2h，然后取出冷却至室温，将产物研磨成粉末，用70℃的去离子水洗涤直至滤液呈中性后，抽滤在恒温干燥箱中于60℃下烘干得到黑色粉末为介孔生物质碳。
实施例3
在反应器中加入250mL的柚皮多酚提取物，开启搅拌装置，用磷酸缓冲液调节pH至7.0，加入0.4g介孔生物质碳，搅拌35min后，抽滤去除多余反应液，将固形物50℃烘干后即得N,N-二甲基甲酰胺生产废水处理剂。
其中，柚皮多酚提取物的制备方法为：
(1)将柚皮洗净后40℃烘12h，研磨粉碎，然后将柚皮粉末进行微波辐射，微波辐射的功率为500W，辐射时间10min;
(2)将辐射后柚皮粉末中加入70wt%的乙醇溶液，控制料液比1:10(g/mL)，65℃浸提2.5h，共提取2次，合并上清液;
(3)将合并的上清液经旋转蒸发仪浓缩至原体积二分之一，浓缩温度为40℃，得到柚皮多酚提取物。
其中，介孔生物质碳的制备方法为：
(1)将胡桃壳用去离子水洗净，于100℃烘箱中干燥10h，机械破碎成粉末备用;
(2)取2g酚醛树脂和0.34g氢氧化钠溶于100mL去离子水中，70℃下搅拌30min，然后加入10g胡桃壳粉末，在75℃搅拌65min，离心分离去除多余液体，将中间产物在干燥箱中于60℃下烘干得到覆膜胡桃壳粉末;
(3)将覆膜胡桃壳粉末放入石英反应舟中，置于马弗炉中，在氮气保护下，氮气流速为100mL/min，以5℃/min的速率升温到400℃预炭化2h，然后以10℃/min的速率升温至650℃炭化1.2h，然后取出冷却至室温，将产物研磨成粉末，用70℃的去离子水洗涤直至滤液呈中性后，抽滤在恒温干燥箱中于60℃下烘干得到黑色粉末为介孔生物质碳。
实施例4
在反应器中加入150mL的柚皮多酚提取物，开启搅拌装置，用磷酸缓冲液调节pH至7.0，加入0.7g介孔生物质碳，搅拌25min后，抽滤去除多余反应液，将固形物50℃烘干后即得N,N-二甲基甲酰胺生产废水处理剂。
其中，柚皮多酚提取物的制备方法为：
(1)将柚皮洗净后40℃烘12h，研磨粉碎，然后将柚皮粉末进行微波辐射，微波辐射的功率为600W，辐射时间8min;
(2)将辐射后柚皮粉末中加入70wt%的乙醇溶液，控制料液比1:10(g/mL)，75℃浸提1.5h，共提取2次，合并上清液;
(3)将合并的上清液经旋转蒸发仪浓缩至原体积二分之一，浓缩温度为40℃，得到柚皮多酚提取物。
其中，介孔生物质碳的制备方法为：
(1)将胡桃壳用去离子水洗净，于100℃烘箱中干燥10h，机械破碎成粉末备用;
(2)取2.4g酚醛树脂和0.22g氢氧化钠溶于100mL去离子水中，70℃下搅拌30min，然后加入12g胡桃壳粉末，在65℃搅拌75min，离心分离去除多余液体，将中间产物在干燥箱中于60℃下烘干得到覆膜胡桃壳粉末;
(3)将覆膜胡桃壳粉末放入石英反应舟中，置于马弗炉中，在氮气保护下，氮气流速为100mL/min，以5℃/min的速率升温到400℃预炭化2h，然后以10℃/min的速率升温至550℃炭化1.8h，然后取出冷却至室温，将产物研磨成粉末，用70℃的去离子水洗涤直至滤液呈中性后，抽滤在恒温干燥箱中于60℃下烘干得到黑色粉末为介孔生物质碳。
实施例5
在反应器中加入200mL的柚皮多酚提取物，开启搅拌装置，用磷酸缓冲液调节pH至7.0，加入0.55g介孔生物质碳，搅拌30min后，抽滤去除多余反应液，将固形物50℃烘干后即得N,N-二甲基甲酰胺生产废水处理剂。
其中，柚皮多酚提取物的制备方法为：
(1)将柚皮洗净后40℃烘12h，研磨粉碎，然后将柚皮粉末进行微波辐射，微波辐射的功率为550W，辐射时间9min;
(2)将辐射后柚皮粉末中加入70wt%的乙醇溶液，控制料液比1:10(g/mL)，70℃浸提2h，共提取2次，合并上清液;
(3)将合并的上清液经旋转蒸发仪浓缩至原体积二分之一，浓缩温度为40℃，得到柚皮多酚提取物。
其中，介孔生物质碳的制备方法为：
(1)将胡桃壳用去离子水洗净，于100℃烘箱中干燥10h，机械破碎成粉末备用;
(2)取2.2g酚醛树脂和0.28g氢氧化钠溶于100mL去离子水中，70℃下搅拌30min，然后加入11g胡桃壳粉末，在70℃搅拌70min，离心分离去除多余液体，将中间产物在干燥箱中于60℃下烘干得到覆膜胡桃壳粉末;
(3)将覆膜胡桃壳粉末放入石英反应舟中，置于马弗炉中，在氮气保护下，氮气流速为100mL/min，以5℃/min的速率升温到400℃预炭化2h，然后以10℃/min的速率升温至600℃炭化1.6h，然后取出冷却至室温，将产物研磨成粉末，用70℃的去离子水洗涤直至滤液呈中性后，抽滤在恒温干燥箱中于60℃下烘干得到黑色粉末为介孔生物质碳。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于，N，N-二甲基甲酰胺生产废水处理剂的制备不添加柚皮多酚提取物。具体地说是：
制备介孔生物质碳：
(1)将胡桃壳用去离子水洗净，于100℃烘箱中干燥10h，机械破碎成粉末备用;
(2)取1.8g酚醛树脂和0.44g氢氧化钠溶于100mL去离子水中，70℃下搅拌30min，然后加入8g胡桃壳粉末，在80℃搅拌60min，离心分离去除多余液体，将中间产物在干燥箱中于60℃下烘干得到覆膜胡桃壳粉末;
(3)将覆膜胡桃壳粉末放入石英反应舟中，置于马弗炉中，在氮气保护下，氮气流速为100mL/min，以5℃/min的速率升温到400℃预炭化2h，然后以10℃/min的速率升温至700℃炭化1h，然后取出冷却至室温，将产物研磨成粉末，用70℃的去离子水洗涤直至滤液呈中性后，抽滤在恒温干燥箱中于60℃下烘干得到黑色粉末为介孔生物质碳。
制备得到的介孔生物质碳作为N，N-二甲基甲酰胺生产废水处理剂。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于柚皮多酚提取物的制备时，不进行微波辐射处理。具体地说是：
在反应器中加入300mL的柚皮多酚提取物，开启搅拌装置，用磷酸缓冲液调节pH至7.0，加入0.3g介孔生物质碳，搅拌40min后，抽滤去除多余反应液，将固形物50℃烘干后即得N,N-二甲基甲酰胺生产废水处理剂。
其中，柚皮多酚提取物的制备方法为：
(1)将柚皮洗净后40℃烘12h，研磨粉碎后加入70wt%的乙醇溶液，控制料液比1:10(g/mL)，60℃浸提3h，共提取2次，合并上清液;
(2)将合并的上清液经旋转蒸发仪浓缩至原体积二分之一，浓缩温度为40℃，得到柚皮多酚提取物。
其中，介孔生物质碳的制备方法为：
(1)将胡桃壳用去离子水洗净，于100℃烘箱中干燥10h，机械破碎成粉末备用;
(2)取1.8g酚醛树脂和0.44g氢氧化钠溶于100mL去离子水中，70℃下搅拌30min，然后加入8g胡桃壳粉末，在80℃搅拌60min，离心分离去除多余液体，将中间产物在干燥箱中于60℃下烘干得到覆膜胡桃壳粉末;
(3)将覆膜胡桃壳粉末放入石英反应舟中，置于马弗炉中，在氮气保护下，氮气流速为100mL/min，以5℃/min的速率升温到400℃预炭化2h，然后以10℃/min的速率升温至700℃炭化1h，然后取出冷却至室温，将产物研磨成粉末，用70℃的去离子水洗涤直至滤液呈中性后，抽滤在恒温干燥箱中于60℃下烘干得到黑色粉末为介孔生物质碳。