申请日2018.07.19
公开(公告)日2018.12.28
IPC分类号C02F5/14; C02F5/08; C02F5/12; C02F103/28
摘要
本发明提供一种造纸废水高效处理剂，按照重量份计由以下成分制成：酞菁三乙基硅氧化铝基聚酰胺类聚合物45‑55份、尿苷‑5'‑三磷酸聚季铵盐10‑15份、蒙脱土10‑20份。本发明还公开了所述造纸废水高效处理剂的制备方法，包括如下步骤：将酞菁三乙基硅氧化铝基聚酰胺类聚合物、尿苷‑5'‑三磷酸聚季铵盐和蒙脱土混匀，超细粉碎，过150‑250目目筛，得到造纸废水高效处理剂。本发明制备得到的造纸废水高效处理剂具有成本低廉，性能稳定，废水处理效率高、效果好，用量少，对环境影响小，不会造成二次污染，使用安全环保的优点。
权利要求书
1.一种造纸废水高效处理剂，其特征在于，按照重量份计由以下成分制成：酞菁三乙基硅氧化铝基聚酰胺类聚合物45-55份、尿苷-5'-三磷酸聚季铵盐10-15份、蒙脱土10-20份。
2.根据权利要求1所述的造纸废水高效处理剂，其特征在于，所述酞菁三乙基硅氧化铝基聚酰胺类聚合物的制备方法，包括如下步骤：
Ⅰ将1,4,8,11,15,18,22,25-八丁氧基-29H,31H-酞菁三乙基硅氧化铝、N-[[4-(氯甲基)苯基]甲基]丙烯酰胺溶于有机溶剂中，再向其中加入阻聚剂，在温度范围为40-60℃反应6-8小时，后旋蒸除去溶剂，并用乙醚洗产物3-5次，再用乙酸乙酯洗产物3-5次，得到酞菁三乙基硅氧化铝基丙烯酰胺盐;
Ⅱ将经过步骤Ⅰ制备得到的酞菁三乙基硅氧化铝基丙烯酰胺盐、乙烯基磷酸二甲酯溶于高沸点溶剂形成溶液，再将其置于氮气或惰性气体氛围下，用高能辐射线辐射30-40分钟，后在水中沉出聚合物，抽滤，用二氯甲烷洗涤3-5次，后置于真空干燥箱70-80℃下烘10-15小时，得到中间产物;
Ⅲ将经过Ⅱ制备得到的中间产物加入到质量分数为5-10%的聚天冬氨酸钠的水溶液中，在50-60℃下搅拌5-7小时，后抽滤，并用水洗4-6次，后置于真空干燥箱75-85℃下烘10-15小时，得到酞菁三乙基硅氧化铝基聚酰胺类聚合物。
3.根据权利要求2所述的造纸废水高效处理剂，其特征在于，步骤Ⅰ中所述1,4,8,11,15,18,22,25-八丁氧基-29H,31H-酞菁三乙基硅氧化铝、N-[[4-(氯甲基)苯基]甲基]丙烯酰胺、有机溶剂、阻聚剂的质量比为1:7:(20-25):(0.2-0.4)。
4.根据权利要求2所述的造纸废水高效处理剂，其特征在于，所述有机溶剂选自四氢呋喃、异丙醇、乙醚中的一种或几种;所述阻聚剂选自甲基氢醌、对苯醌、对羟基苯甲醚中的一种或几种。
5.根据权利要求2所述的造纸废水高效处理剂，其特征在于，步骤Ⅱ中所述酞菁三乙基硅氧化铝基丙烯酰胺盐、乙烯基磷酸二甲酯、高沸点溶剂的质量比为(2-4):(1-2):(10-15)。
6.根据权利要求2所述的造纸废水高效处理剂，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;所述惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的一种或几种;所述高能辐射线选自α射线、β射线、γ射线、x射线、电子束中的一种或几种。
7.根据权利要求2所述的造纸废水高效处理剂，其特征在于，步骤Ⅲ中所述中间产物、聚天冬氨酸钠的水溶液的质量比为(1-2):(10-20)。
8.根据权利要求1所述的造纸废水高效处理剂，其特征在于，所述尿苷-5'-三磷酸聚季铵盐的制备方法，包括如下步骤：将尿苷-5'-三磷酸、聚季铵盐-10溶于乙醇中，在50-60℃下搅拌反应4-6小时，后旋蒸除去乙醇，得到尿苷-5'-三磷酸聚季铵盐。
9.根据权利要求8所述的造纸废水高效处理剂，其特征在于，所述尿苷-5'-三磷酸、聚季铵盐-10、乙醇的质量比为1:(3-4):(12-15)。
10.一种权利要求1-9任一项所述造纸废水高效处理剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将酞菁三乙基硅氧化铝基聚酰胺类聚合物、尿苷-5'-三磷酸聚季铵盐和蒙脱土混匀，超细粉碎，过150-250目目筛，得到造纸废水高效处理剂。
说明书
一种造纸废水高效处理剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及造纸废水处理技术领域，尤其涉及一种造纸废水高效处理剂及其制备方法。
背景技术
随着社会的发展及人们生活水平的提高，造纸业已经成为是国民经济的支柱产业之一，但与此同时也是污染最严重的行业之一，它所产生的废水属于高色度、高碱度、高有机污染物、可生化降解性低的工业废水，造纸废水处理已经成为限制造纸业发展的一大瓶颈，引起了业内广泛关注。
现有技术中的造纸废水处理方法中，有采用在沉淀池中加入聚氯化铝，使污水产生絮凝、沉淀，但由于聚氯化铝价格较高，污水成本较高，且处理效果不理想，仍达不到排放要求。还有的采用聚合铁盐、碱性物料、聚丙烯酰胺等为主要原料按照一定比例加到造纸废水中，通过破解黑液的粘度及分子结构，使造纸黑液中的木质素、半纤维素、二氧化硅等成分进行降解、沉淀，水渣分离，此法使得水中COD去除率高，但是沉渣不能综合利用。因此，选择合适的造纸废水处理剂对提高废水处理效率至关重要。
目前市面上的造纸废水处理剂或多或少存在成本较高、性能不稳定，废水处理效果有待进一步提高，而且还会造成二次污染的技术问题。另一方面，随着科学技术的高速发展，造纸废水的种类、排放量以及水质复杂程度都在不断增加。同时随着环保要求的日趋严格，不断加大对造纸行业的环保执法力度，既要求排放废水水质达标，主要污染物排放总量达标，又要对吨纸新鲜水用量进行控制。因此，对废水处理剂的要求也越来越高，因为每一种处理剂都有其优缺点和应用范围，使用单一处理剂很难达到理想的作用效果。
因此，寻求更为有效的方法，制备出一种成本低廉、性能稳定，废水处理效果好，功能多样化，使用不会造成二次污染的造纸废水高效处理剂符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进造纸业发展及环保可持续发展具有积极作用。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种造纸废水高效处理剂及其制备方法，该制备方法简单易行，原料易得，价格低廉，适合规模化生产。制备得到的造纸废水高效处理剂克服了现有技术中的废水处理剂或多或少存在的成本较高、性能不稳定，废水处理效果有待进一步提高，而且还会造成二次污染的技术问题。本发明提供的造纸废水高效处理剂具有成本低廉，性能稳定，废水处理效率高、效果好，用量少，对环境影响小，不会造成二次污染，使用安全环保的优点。
为达到以上目的，本发明提供一种造纸废水高效处理剂，按照重量份计由以下成分制成：酞菁三乙基硅氧化铝基聚酰胺类聚合物45-55份、尿苷-5'-三磷酸聚季铵盐10-15份、蒙脱土10-20份。
优选地，所述酞菁三乙基硅氧化铝基聚酰胺类聚合物的制备方法，包括如下步骤：
Ⅰ将1,4,8,11,15,18,22,25-八丁氧基-29H,31H-酞菁三乙基硅氧化铝、N-[[4-(氯甲基)苯基]甲基]丙烯酰胺溶于有机溶剂中，再向其中加入阻聚剂，在温度范围为40-60℃反应6-8小时，后旋蒸除去溶剂，并用乙醚洗产物3-5次，再用乙酸乙酯洗产物3-5次，得到酞菁三乙基硅氧化铝基丙烯酰胺盐;
Ⅱ将经过步骤Ⅰ制备得到的酞菁三乙基硅氧化铝基丙烯酰胺盐、乙烯基磷酸二甲酯溶于高沸点溶剂形成溶液，再将其置于氮气或惰性气体氛围下，用高能辐射线辐射30-40分钟，后在水中沉出聚合物，抽滤，用二氯甲烷洗涤3-5次，后置于真空干燥箱70-80℃下烘10-15小时，得到中间产物;
Ⅲ将经过Ⅱ制备得到的中间产物加入到质量分数为5-10%的聚天冬氨酸钠的水溶液中，在50-60℃下搅拌5-7小时，后抽滤，并用水洗4-6次，后置于真空干燥箱75-85℃下烘10-15小时，得到酞菁三乙基硅氧化铝基聚酰胺类聚合物。
优选地，步骤Ⅰ中所述1,4,8,11,15,18,22,25-八丁氧基-29H,31H-酞菁三乙基硅氧化铝、N-[[4-(氯甲基)苯基]甲基]丙烯酰胺、有机溶剂、阻聚剂的质量比为1:7:(20-25):(0.2-0.4)。
较佳地，所述有机溶剂选自四氢呋喃、异丙醇、乙醚中的一种或几种。
较佳地，所述阻聚剂选自甲基氢醌、对苯醌、对羟基苯甲醚中的一种或几种。
优选地，步骤Ⅱ中所述酞菁三乙基硅氧化铝基丙烯酰胺盐、乙烯基磷酸二甲酯、高沸点溶剂的质量比为(2-4):(1-2):(10-15)。
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，所述惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的一种或几种;所述高能辐射线选自α射线、β射线、γ射线、x射线、电子束中的一种或几种。
优选地，步骤Ⅲ中所述中间产物、聚天冬氨酸钠的水溶液的质量比为(1-2):(10-20)。
优选地，所述尿苷-5'-三磷酸聚季铵盐的制备方法，包括如下步骤：将尿苷-5'-三磷酸、聚季铵盐-10溶于乙醇中，在50-60℃下搅拌反应4-6小时，后旋蒸除去乙醇，得到尿苷-5'-三磷酸聚季铵盐。
较佳地，所述尿苷-5'-三磷酸、聚季铵盐-10、乙醇的质量比为1:(3-4):(12-15)。
优选地，所述造纸废水高效处理剂的制备方法，包括如下步骤：将酞菁三乙基硅氧化铝基聚酰胺类聚合物、尿苷-5'-三磷酸聚季铵盐和蒙脱土混匀，超细粉碎，过150-250目目筛，得到造纸废水高效处理剂。
由于上述技术方案的运用，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明公开的造纸废水高效处理剂，简单易行，原料易得，价格低廉，适合规模化生产。
(2)本发明公开的造纸废水高效处理剂，克服了现有技术中的废水处理剂或多或少存在的成本较高、性能不稳定，废水处理效果有待进一步提高，而且还会造成二次污染的技术问题。本发明提供的造纸废水高效处理剂具有成本低廉，性能稳定，废水处理效率高、效果好，用量少，对环境影响小，不会造成二次污染，使用安全环保的优点。
(3)本发明公开的造纸废水高效处理剂，各成分协同作用，使得其同时具备絮凝、阻垢、抗腐蚀的功能，对造纸废水处理效果优异，通过酞菁三乙基硅氧化铝基聚酰胺类聚合物的加入，一来提高了造纸废水处理剂对重金属离子的吸附能力;另外，引入具有絮凝效果的铝离子，与聚酰胺协同作用，提高絮凝效果，避免了不同种类的絮凝剂之间相互作用而影响其絮凝效果，降低处理剂的用量和水处理成本;加入蒙脱土，可以结合吸附作用进一步提高废水处理效果;通过引入-PO4、-OH和醚结构，提高了处理剂配位络合能力，且可以通过吸附桥架，交联等相互作用，一类提高处理剂稳定性，二来，提高处理效果;通过引入离子基团结构，一类提高抗菌能力，使得处理剂还具备抗菌能力，另外，通过电荷相互作用能吸附更多的带电有机废物，进而提高造纸废水处理效果。
(4)本发明公开的造纸废水高效处理剂，容易回收，不会影响水质，对环境污染少，使用安全绿色环保。