申请日2017.05.27
公开(公告)日2017.09.15
IPC分类号C02F1/52
摘要
一种石墨烯污水处理剂，包括A剂和B剂;其中A剂由以下重量百分比的原料配制而成：改性石墨烯0.1‑0.17%，聚合氯化铝5.0‑10.0%，过氧化氢1.0‑2.0%，余量为水;其中B剂由以下重量百分比的原料配制而成：水基有机膨润土0.08‑0.16%,水基氢基膨润土0.06‑0.08%,阳离子聚丙烯酰胺0.1‑0.5%,硫酸铜2.0‑3.0%,余量为水。该石墨烯污水处理剂，漆渣完全消粘，漆渣不黏附于水帘或水幕处，喷房内空气质量提高，厂区内无“飞漆”现象;漆渣完全絮凝上浮，漆渣打捞方便简单，不影响槽底清理，不提高清槽费用;循环水清澈透明，药剂添加量少，节约成本，减少排放。
权利要求书
1.一种石墨烯污水处理剂，其特征在于,包括A剂和B剂;其中A剂由以下重量百分比的原料配制而成：改性石墨烯0.1-0.17%，聚合氯化铝5.0-10.0%，过氧化氢1.0-2.0%，余量为水;其中B剂由以下重量百分比的原料配制而成：水基有机膨润土0.08-0.16%,水基氢基膨润土0.06-0.08%,阳离子聚丙烯酰胺0.1-0.5%,硫酸铜2.0-3.0%,余量为水。
2.根据权利要求1所述的石墨烯污水处理剂，其特征在于，所述A剂和B剂使用时的用量重量比为1：(0.5-1.5)。
3.根据权利要求1所述的石墨烯污水处理剂，其特征在于，所述改性石墨烯为表面带有羟基的水溶性石墨烯，其中羟基含量为0.005-0.012%。
4.根据权利要求1或3所述的石墨烯污水处理剂，其特征在于，所述改性石墨烯用量为0.12-0.15%。
5.根据权利要求1所述的石墨烯污水处理剂，其特征在于，聚合氯化铝平均分子量50000-80000。
6.根据权利要求1所述的石墨烯污水处理剂，其特征在于所述水基氢基膨润土氢基含量2.3-3.6%。
7.根据权利要求1所述的石墨烯污水处理剂，其特征在于，所述阳离子聚丙烯酰胺的平均分子量1800万，用量为0.3-0.5%。
8.根据权利要求1所述的石墨烯污水处理剂，其特征在于，所述阳离子聚丙烯酰胺的用量为0.3-0.5%。
9.根据权利要求1所述石墨烯污水处理剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)A剂的制备：在反应釜中先加入全部用水的1/5-1/4,加入改性石墨烯，搅拌两小时后，加入聚合氯化铝和双氧水，再搅拌半小时后，补足余下的水搅拌均匀即可;
(2)B剂的制备：在反应釜中先加入全部用水的1/5-1/4,加入水基有机膨润土和水基氢基膨润土，搅拌八小时后，加入阳离子聚丙烯酰胺和硫酸铜，再搅拌两小时后，补足余下的水搅拌均匀即可。
10.根据权利要求1所述石墨烯污水处理剂的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：先往涂装废水中加入A剂，再将循环水的pH值调节至8-9，使循环水中的涂料消粘破乳，形成漆渣，接着加入B剂进行絮凝，使得上一步骤中形成的漆渣凝聚起来，方便下一步对漆渣进行打捞或过滤，其中A剂和B剂的用量重量比为1：(0.5-1.5)。
说明书
石墨烯污水处理剂、制备方法及其使用方法
技术领域
本发明涉及工业废水处理领域的处理剂，特别是涉及应用于喷房涂装循环水中的一种石墨烯污水处理剂。
背景技术
设备长期暴露在空气或者外界环境中，容易出现锈蚀或者其他化学反应，造成设备的损坏，影响使用寿命及其功能，所以需要在设备的表面或者壁面上喷涂油漆，最初是采用空气喷漆方式，在空气喷漆过程中，产生大量的漆雾以及有机溶剂气体，影响操作者的健康，严重污染周围的环境和空气。风压-水洗涤式喷漆房的涂装系统使得涂装方式产生了飞跃，涂装质量大幅提升，对环境的污染大幅减小，同时，附带产品—漆雾处理剂也开始产生。
风压-水洗涤式喷漆房如果不使用漆雾处理剂，进入循环水中的涂料未被去粘、凝聚，会粘附在设备、管道以及泵体的内部，造成水路、气路的阻塞，使得净化系统无法正常运行。目前喷房涂装循环水中漆渣的处理大部分采用的是传统漆雾处理剂，如采用铝硅酸胶溶液以及聚N-二甲氨基丙烯酰氨水溶液构成的漆雾凝聚剂，其成本高，而且对循环水的二次污染严重，循环水浑浊且容易出现发臭现象，无法进行长期的使用，循环水更换频率高，造成水资源的浪费与二次污染，不利于喷漆生产。
这些传统的漆雾处理剂还存在如下缺点：如漆渣不能完全消粘，漆渣黏附于水帘或水幕处，造成水帘或水幕不连续，引起空气中的漆雾分子不能有效被吸附，进而引起工厂内出现“飞漆”现象，破坏成品涂装质量。再如漆渣不能完全絮凝上浮，造成部分漆渣沉于水底，不便于打捞。
中国专利CN103359812A公开了一种用于喷漆房的高效漆雾处理方法，水处理剂包括A组分为聚酰胺型化合物,B组分为膨润土,C组分为金属化合物絮凝剂。但是此技术仍然有一定的不足，即在风压-水洗涤式喷漆房用水性烤漆进行喷漆时，漆渣容易在循环水中沉淀，使得漆渣与循环水分离不易，清理漆渣时必须将循环水放光，再将池底漆渣沉淀清理。
中国专利CN103693724A公开了一种漆雾处理剂及其制作方法，漆雾处理剂包括漆雾处理剂A剂和漆雾处理剂B剂，漆雾处理剂A剂的配比为：聚合硫酸铝20重量份、氢氧化钠2重量份、水溶性三聚氰胺甲醛树脂6重量份、氯化铝10重量份，水9200重量份;漆雾处理剂B剂的配比为：聚丙烯酸钠40重量份、丙烯酰胺0.5重量份，水9400重量份。本发明漆雾处理剂专门用于清除水幕喷房循环水中的油漆，对水溶性、脂溶性涂料有快速有效的消粘和很好的凝聚上浮作用，与现有技术相比，具有处理含漆废水用量少，配制工艺简单，处理喷漆废水操作方便，漆渣不粘不臭，易于后续处理等优点。该发明漆渣不能完全上浮至水面，少量(约5%)漆渣悬浮于循环水中或沉于水底，造成循环水浊度或透视度不达标。
发明内容
本发明的目的之一在于克服现有技术的不足，提供一种石墨烯污水处理剂，该石墨烯污水处理剂，漆渣完全消粘，漆渣不黏附于水帘或水幕处，喷房内空气质量提高，厂区内无“飞漆”现象;漆渣完全絮凝上浮，漆渣打捞方便简单，不影响槽底清理，不提高清槽费用;循环水清澈透明，药剂添加量少，节约成本，减少排放。
本发明的目的之二在于提供上述石墨烯污水处理剂的制备方法。
本发明的目的之三在于提供上述石墨烯污水处理剂的使用方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种石墨烯污水处理剂，包括A剂和B剂;
其中A剂由以下重量百分比的原料配制而成：
[01] 改性石墨烯0.1-0.17%
[02] 聚合氯化铝5.0-10.0%
[03] 过氧化氢1.0-2.0%
水余量。
所述改性石墨烯为表面带有羟基的水溶性石墨烯，其中羟基含量为0.005-0.012%;所述改性石墨烯的制备方法如下：
1)0-2℃下将天然鳞片石墨加入到浓硫酸中搅拌2-3h;然后缓慢加入过硫酸钾和五氧化二磷，20-25℃下搅拌3-5h，再升温到40-45℃下搅拌24-48h，然后缓慢加水搅拌2-3h，再缓慢加入双氧水(浓度30%)，得到亮黄色颗粒物的悬浊液;将亮黄色颗粒物离心分出，用水洗净后，60-65℃下真空干燥12-24h，得到氧化石墨烯;
2)将氧化石墨烯加入到氯化亚砜中，80℃下回流搅拌24-36h，然后离心分离，经丙酮洗净后，室温下真空干燥12-18h，得到表面含酰氯基团的石墨烯;
3)将表面含酰氯基团的石墨烯和1,3-丙二胺分别加入到N,N’-二甲基甲酰胺中，在氮气保护下，80℃下搅拌24-36h，然后减压蒸除N,N’-二甲基甲酰胺，经水洗净后，室温下真空干燥24-48h，得到表面带氨基的石墨烯;
4)将表面带氨基的石墨烯和三聚氯氰在0-3℃下分别加入到四氢呋喃中，搅拌反应24-36h后，减压蒸除四氢呋喃，经乙醚洗净后，10-15℃下真空干燥12-24h，得到表面含三嗪环的石墨烯;
5)将表面含三嗪环的石墨烯在N,N’-二甲基甲酰胺中搅拌溶解后，在40℃下于5-10h内缓慢滴加到含有二元醇化合物的N,N’-二甲基甲酰胺溶液中，滴加完毕后于45℃恒温反应12-48h，再升温至90℃恒温反应24-60h，减压蒸除溶剂，经蒸馏水洗净后，50℃下真空干燥24-48h制得成品。
其中步骤1)所述天然鳞片石墨为60-200目;
所述浓硫酸的用量按每1kg天然鳞片石墨用10L浓硫酸;
所述过硫酸钾的用量为天然鳞片石墨重量的45%;
所述五氧化二磷的用量为天然鳞片石墨重量的50%;
所述水的用量为浓硫酸体积的4倍;
所述双氧水的质量分数为30%，用量为浓硫酸体积的0.18倍。
步骤2)所述氯化亚砜的用量按每1kg氧化石墨烯用8L氯化亚砜。
步骤3)所述1,3-丙二胺的用量为表面含酰氯基团石墨烯重量的65%;
所述N,N’-二甲基甲酰胺的用量按每1kg表面含酰氯基团的石墨烯用4.3LN,N’-二甲基甲酰胺。
步骤4)所述三聚氯氰的用量为表面带氨基石墨烯重量的60%;
所述四氢呋喃的用量按每1kg表面带氨基的石墨烯用3.9L四氢呋喃。
步骤5)所述N,N’-二甲基甲酰胺的用量按每1kg表面含三嗪环的石墨烯用2.2LN,N’-二甲基甲酰胺;
所述含有二元醇化合物的N,N’-二甲基甲酰胺溶液中，所述二元醇化合物的用量为表面含三嗪环石墨烯重量的70%，所用N,N’-二甲基甲酰胺的量按每1kg二元醇化合物用1.3LN,N’-二甲基甲酰胺。
所述二元醇化合物为乙二醇、1,3-丙二醇、l,4-丁二醇中的任意一种。
改性石墨烯用量优选0.12-0.15%，用量如果过少时不能包裹、分散油漆，无法形成小的油漆絮体，消粘效果差，如果用量过多则油漆分散加剧，后期不易发生絮凝或者絮凝效果差，进而成渣效果差。
所述聚合氯化铝平均分子量50000-80000。
其中B剂由以下重量百分比的原料配制而成：
[04] 水基有机膨润土0.08-0.16%
[05] 水基氢基膨润土0.06-0.08%
[06] 阳离子聚丙烯酰胺0.1-0.5%
[07] 硫酸铜2.0-3.0%
水余量。
所述水基有机膨润土相对密度：1.7-1.8g/cm3。
所述水基氢基膨润土氢基含量2.3-3.6%。
所述阳离子聚丙烯酰胺的平均分子量≥1800万，用量优选0.3-0.5%，用量如果过少则絮凝效果差，如果用量过多则处理成本增大，浪费药剂。
使用时A剂和B剂的用量重量比为1：(0.5-1.5)。
本发明石墨烯污水处理剂的制备方法，具体制备步骤如下:
(1)A剂的制备：在反应釜中先加入全部用水的1/5-1/4,加入改性石墨烯，搅拌两小时后，加入聚合氯化铝和双氧水，再搅拌半小时后，补足余下的水搅拌均匀即可;
(2)B剂的制备：在反应釜中先加入全部用水的1/5-1/4,加入水基有机膨润土和水基氢基膨润土，搅拌八小时后，加入阳离子聚丙烯酰胺和硫酸铜，再搅拌两小时后，补足余下的水搅拌均匀即可;
(3)将A剂和B剂分别进行包装。
本发明中，石墨烯污水处理剂A剂起消粘作用，石墨烯污水处理剂B剂起上浮絮凝作用。
本发明石墨烯污水处理剂的使用方法为：先往涂装废水中加入A剂，再将循环水的pH值调节至8-9，使循环水中的涂料消粘破乳，形成漆渣，接着加入B剂进行絮凝，使得上一步骤中形成的漆渣凝聚起来，方便下一步对漆渣进行打捞或过滤。
其中A剂和B剂的用量比为1：(0.5-1.5)。
其中石墨烯污水处理剂的漆剂比为2-8，石墨烯污水处理剂在循环水中的浓度在30-180mg/L。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的石墨烯污水处理剂就能很好的解决传统处理剂存在的问题，漆渣完全消粘，漆渣不黏附于水帘或水幕处，喷房内空气质量提高，厂区内无“飞漆”现象;漆渣完全絮凝上浮，漆渣打捞方便简单，不影响槽底清理，不提高清槽费用;循环水清澈透明，药剂添加量少，节约成本，减少排放。
(2)传统的漆雾污水处理剂，水性漆和油性漆的涂装废水需要分开处理，大大降低了设备的使用效率和生产效率，本发明提供的漆雾污水处理剂包括有具有消粘破乳作用的A剂和具有絮凝作用的B剂，其对油性、水性和水油混合型的涂装废水，均完全适用，水性涂料和油性涂料无需分开喷涂，废水无需分开处理，大大增加了工作效率，节约了成本。
(3)喷漆房一般采用水旋桶或文丘里式的结构，两种方式都是要形成完整的水幕，让喷房的风在负压作用下从水幕中间通过，有效的风压是过喷漆雾被循环水有效吸收的保证。如果过喷漆破坏不彻底，油漆会在水旋桶壁或文丘里斜板处堆积，使水幕被撕开而不连续，风从撕裂处跑走，无效的水幕会造成喷漆房进出风量不平衡，过喷漆漆雾不能有效被吸收，造成漆雾飞溅，影响喷漆的均匀，易形成桔皮，导致涂膜质量下降。本发明的石墨烯污水处理剂破坏能力强，彻底破除过喷漆的粘性，有效的凝聚成团上浮，稳定喷房的风压，保证涂膜外观质量。
