公布日：2023.11.14
申请日：2023.10.12
分类号：C02F1/56(2023.01)I;C02F1/52(2023.01)I;C02F1/54(2023.01)I;C02F3/34(2023.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种复合絮凝剂及其在染料废水处理中的应用，属于复合絮凝剂技术领域，具体涉及采用N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺对双氰胺进行改性，制备得到的改性双氰胺，然后再与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵进行聚合反应，在聚合的过程中还存在N,N-亚甲基双丙烯酰作为交联剂参与形成具有交联结构的聚合物，即阳离子交联絮凝剂，然后再与混凝剂复合，形成复合絮凝剂；混凝剂为碱式氯化铝和硫酸铝中的至少1种。本发明制备的复合絮凝剂对染料废水的脱色效果好，脱色率高；将复合絮凝剂与固定化光合细菌共同应用于含有活性染料的印染废水处理工艺中，可提高染料废水的脱色率和CODcr去除率。
权利要求书
1.一种复合絮凝剂，包括：阳离子交联絮凝剂和混凝剂，所述阳离子交联絮凝剂中具有改性双氰胺结构、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵结构和交联结构；所述阳离子交联絮凝剂的制备中，首先由N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺对双氰胺在氮气氛围下以及110-130℃下反应2-8h制备得到改性双氰胺，然后由改性双氰胺与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、交联剂、增溶剂和引发剂混合后在氮气氛围、pH为5-8、温度为20-40℃、反应时间为2-6h下聚合制成阳离子交联絮凝剂；所述双氰胺的使用量为N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺的80-120wt%；所述改性双氰胺的制备中使用催化剂，催化剂为盐酸，催化剂的使用量为N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺的10-30wt%；所述甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的使用量为改性双氰胺的10-30wt%；交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺；交联剂的使用量为改性双氰胺的2-10wt%；增溶剂为尿素，增溶剂的使用量为改性双氰胺的1-5wt%，引发剂为过硫酸铵，引发剂的使用量为改性双氰胺的0.05-0.2wt%。
2.根据权利要求1所述的一种复合絮凝剂，其特征是：所述混凝剂为碱式氯化铝和硫酸铝中至少1种；或，所述混凝剂和阳离子交联絮凝剂以质量比80-300：5-50的比例混合。
3.根据权利要求1所述的一种复合絮凝剂，其特征是：所述混凝剂为碱式氯化铝和硫酸铝；或，所述混凝剂和阳离子交联絮凝剂以质量比150：30的比例混合。
4.一种复合絮凝剂的制备方法，包括：由N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺对双氰胺在氮气氛围下以及110-130℃下反应2-8h制备得到改性双氰胺，然后由改性双氰胺与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、交联剂、增溶剂和引发剂混合后在氮气氛围、pH为5-8、温度为20-40℃、反应时间为2-6h下聚合制成阳离子交联絮凝剂，将阳离子交联絮凝剂和混凝剂混合，制备得到复合絮凝剂；所述双氰胺的使用量为N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺的80-120wt%；所述改性双氰胺的制备中使用催化剂，催化剂为盐酸，催化剂的使用量为N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺的10-30wt%；所述甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的使用量为改性双氰胺的10-30wt%；交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺；交联剂的使用量为改性双氰胺的2-10wt%；增溶剂为尿素，增溶剂的使用量为改性双氰胺的1-5wt%，引发剂为过硫酸铵，引发剂的使用量为改性双氰胺的0.05-0.2wt%。
5.根据权利要求4所述的一种复合絮凝剂的制备方法，其特征是：所述阳离子交联絮凝剂的制备中使用溶剂，溶剂为蒸馏水。
6.根据权利要求4所述的一种复合絮凝剂的制备方法，其特征是：所述混凝剂为碱式氯化铝和硫酸铝中至少1种；或，所述混凝剂和阳离子交联絮凝剂以质量比80-300：5-50的比例混合。
7.权利要求1所述的一种复合絮凝剂在染料废水处理中的用途。
发明内容
本发明的目的在于提供一种脱色率和CODcr去除率高的复合絮凝剂的制备方法及其在染料废水处理中的应用。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
一种复合絮凝剂，包括：阳离子交联絮凝剂和混凝剂，阳离子交联絮凝剂中具有改性双氰胺结构、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵结构和交联结构，改性双氰胺中具有N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺基团。本发明首先由N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺对双氰胺进行改性制备得到改性双氰胺，然后与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、交联剂制成阳离子交联絮凝剂，在甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的结构、改性双氰胺的结构、N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺的基团及混凝剂的作用下，提高了对染料废水的脱色效果，将复合絮凝剂与固定化光合细菌共同应用于含有活性染料的印染废水处理方法中，可以提高印染废水的脱色率和CODcr去除率。本发明发现，阳离子交联絮凝剂的交联程度在与混凝剂复配时，只有在交联程度达到特定的量下，才具有优异的提升性能的效果，即交联剂的使用量过少或过高，均不能达到较好的提升性能的效果。
优选地，混凝剂为碱式氯化铝和硫酸铝中至少1种；或，混凝剂和阳离子交联絮凝剂以质量比80-300：5-50的比例混合。
优选地，混凝剂为碱式氯化铝和硫酸铝；或，混凝剂和阳离子交联絮凝剂以质量比150：30的比例混合。
优选地，交联结构由N,N-亚甲基双丙烯酰胺形成。
本发明公开了一种复合絮凝剂的制备方法，包括：由N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺对双氰胺进行改性制备得到改性双氰胺，然后由改性双氰胺与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、交联剂聚合制备得到阳离子交联絮凝剂，将阳离子交联絮凝剂和混凝剂混合，制备得到复合絮凝剂。
优选地，双氰胺的使用量为N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺的80-120wt%；或，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的使用量为改性双氰胺的10-30wt%；或，交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺；或，交联剂的使用量为改性双氰胺的2-10wt%。
优选地，改性双氰胺的制备中使用催化剂，催化剂为盐酸，催化剂的使用量为N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺的10-30wt%；或，阳离子交联絮凝剂的制备中使用溶剂，溶剂为蒸馏水；或，阳离子交联絮凝剂的制备中使用增溶剂，增溶剂为尿素。
优选地，混凝剂为碱式氯化铝和硫酸铝中至少1种；或，混凝剂和阳离子交联絮凝剂以质量比80-300：5-50的比例混合。
优选地，改性双氰胺的制备中，将N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺和双氰胺加入蒸馏水中，搅拌混合后再加入催化剂，在氮气氛围下，在110-130℃下反应2-8h，反应完成后，无水乙醇提纯以及洗涤，干燥，得到改性双氰胺。
更优选地，改性双氰胺的制备中，N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺的使用量为蒸馏水的2-8wt%。
更优选地，改性双氰胺的制备中，双氰胺的使用量为N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺的80-120wt%。
更优选地，改性双氰胺的制备中，催化剂为盐酸，催化剂的使用量为N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺的10-30wt%。
更优选地，改性双氰胺的制备中，蒸馏水的使用量为100g，N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺的使用量为5g，双氰胺的使用量为5g，催化剂为盐酸，催化剂的使用量为1g。
优选地，阳离子交联絮凝剂的制备中，将改性双氰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）加入蒸馏水中搅拌混合，然后加入增溶剂和交联剂搅拌混合，调节pH至5-8，在氮气氛围下，加入引发剂，在20-40℃下反应2-6h，反应完成后，无水乙醇提纯以及洗涤，干燥，得到阳离子交联絮凝剂。
更优选地，阳离子交联絮凝剂的制备中，改性双氰胺的使用量为蒸馏水的10-30wt%。
更优选地，阳离子交联絮凝剂的制备中，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的使用量为改性双氰胺的10-30wt%。
更优选地，阳离子交联絮凝剂的制备中，增溶剂为尿素，增溶剂的使用量为改性双氰胺的1-5wt%。
更优选地，阳离子交联絮凝剂的制备中，交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺，交联剂的使用量为改性双氰胺的2-10wt%。
更优选地，阳离子交联絮凝剂的制备中，引发剂为过硫酸铵，引发剂的使用量为改性双氰胺的0.05-0.2wt%。
更优选地，阳离子交联絮凝剂的制备中，蒸馏水的使用量为100g，改性双氰胺的使用量为20g，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的使用量为4g，增溶剂为尿素，增溶剂的使用量为0.6g，交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺，交联剂的使用量为1g，引发剂为过硫酸铵，引发剂的使用量为0.02g。
优选地，一种复合絮凝剂，包括混凝剂和阳离子交联絮凝剂。
更优选地，混凝剂为碱式氯化铝和硫酸铝中的至少1种。
更优选地，混凝剂和阳离子交联絮凝剂以质量比80-300：5-50的比例混合。
更优选地，混凝剂是碱式氯化铝，混凝剂和阳离子交联絮凝剂以质量比200：20的比例混合。
更优选地，混凝剂是碱式氯化铝和硫酸铝，混凝剂中碱式氯化铝和硫酸铝以质量比1：0.1-10的比例混合，混凝剂和阳离子交联絮凝剂以质量比80-300：5-50的比例混合。
更优选地，混凝剂是碱式氯化铝和硫酸铝，混凝剂中碱式氯化铝和硫酸铝以质量比1：1的比例混合，混凝剂和阳离子交联絮凝剂以质量比200：20的比例混合。
更优选地，复合絮凝剂中还包括甲基月桂酰基牛磺酸钠，甲基月桂酰基牛磺酸钠的使用量为混凝剂的0.2-3wt%。在复合絮凝剂中存在阳离子交联絮凝剂和混凝剂时，还可以加入甲基月桂酰基牛磺酸钠，在改性双氰胺结构、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵结构、交联结构以及混凝剂相互作用，提高对对染料废水的脱色效果，将复合絮凝剂与固定化光合细菌共同应用于含有活性染料的印染废水处理方法中，可以提高印染废水的脱色率和CODcr去除率。
本发明公开了一种复合絮凝剂在染料废水处理中的用途，复合絮凝剂中含有阳离子交联絮凝剂，阳离子交联絮凝剂中具有改性双氰胺结构、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵结构和交联结构，改性双氰胺中具有N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺基团。
本发明由于采用N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺对双氰胺进行改性，制备得到的改性双氰胺，然后再与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵进行聚合反应，在聚合的过程中还存在N,N-亚甲基双丙烯酰作为交联剂参与形成具有交联结构的聚合物，即阳离子交联絮凝剂，然后再与混凝剂混合，形成复合絮凝剂；混凝剂为碱式氯化铝和硫酸铝中的至少1种，因而具有如下有益效果：复合絮凝剂对染料废水的脱色效果好，脱色率高；将复合絮凝剂与固定化光合细菌共同应用于含有活性染料的印染废水处理方法中，可以提高印染废水的脱色率和CODcr去除率。因此，本发明是一种可用于染料废水处理、脱色率好、提高染料废水中CODcr去除率的复合絮凝剂及其在染料废水处理中的应用。
（发明人：董亚梅;周卫华;陈谦）