申请日2017.03.24
公开(公告)日2017.06.20
IPC分类号C02F1/56; C02F1/52; C02F103/28
摘要
本发明属于造纸污水处理技术领域，具体涉及一种用于造纸工业制浆污水的处理剂。该处理剂是由含氟阳离子表面活性剂、聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、硫酸铝和水复配而成，其中含氟阳离子表面活性剂是一种具有含氟长碳链烷基非极性基团、季铵盐极性基团的分子。本发明的处理剂具有制备工艺简单、成本低、耐温耐盐性能强和凝聚效果好的特点，耐温达220℃、耐矿化度达200000mg/L;经过本发明处理剂处理后的污水COD小于50mg/L、BOD小于10mg/L和SS小于10mg/L，达到城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准。因此，本发明可广泛地应用于造纸污水处理技术领域中。
权利要求书
1.一种用于造纸工业制浆污水的处理剂，其特征在于，所述的处理剂是由含氟阳离子表面活性剂、聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、硫酸铝和水复配而成，所述的含氟阳离子表面活性剂是一种具有含氟长碳链烷基非极性基团、季铵盐极性基团的分子，其分子式如下：
2.根据权利要求1所述的用于造纸工业制浆污水的处理剂，其特征在于，所述的处理剂各组成的组份如下：
3.根据权利要求2所述的用于造纸工业制浆污水的处理剂，其特征在于，所述的处理剂各组成的组份如下：
4.一种用于造纸工业制浆污水的处理剂的制备方法，其特征在于，该制备方法的具体包括以下步骤：
①将上述比例的含氟阳离子表面活性剂和聚丙烯酰胺混合放置到第一烧杯中，加入上述比例的水的三分之一，边搅拌边加热，搅拌速率为500～550ppm，加热温度为35～45℃，加热时间为25～40min，加热时间结束后自然降温至室温得到混合溶液A;
②将上述比例的聚合氯化铝和硫酸铝混合放入第二烧杯中，加入上述比例的水的三分之一，边搅拌边加热，搅拌速率为300～400ppm，加热温度为50～55℃，加热时间为20～30min，加热时间结束后自然降温至室温得到混合物B;
③将上述混合溶液B缓慢倒入混合溶液A中，加入上述比例的水的三分之一，边搅拌边加热，搅拌速率为400～450rpm，加热温度为60～65℃，加热时间为30～60min，加热时间结束后自然降温至室温得到本发明的处理剂。
说明书
一种用于造纸工业制浆污水的处理剂
技术领域
本发明属于造纸污水处理技术领域，具体涉及一种用于造纸工业制浆污水的处理剂。
背景技术
造纸废水主要来自造纸工业生产中的制浆和抄纸两个生产过程。制浆是把植物原料中的纤维分离出来，制成浆料，再经漂白，这个过程会产生大量的造纸废水;抄纸是把浆料稀释、成型、压榨、烘干，制成纸张，这个过程也容易产生造纸废水，制浆产生的造纸废水，污染最为严重。我国传统的造纸工业主要是以草浆为主，结合木浆用化学方法制浆，为适应书报印刷要求，也有磨石磨木制浆。对环境影响最大，污水最难治理的是非木化学制浆，如麦草浆等。随着我国不断地引进国外的先进技术，我国现在有DIP、TMP、CTMP和APMP等多种先进的制浆技术，同时也引进国外先进的BKP技术。国外这些先进的制浆技术的共造纸工业能耗、物耗高，是对环境污染严重的行业之一。
化学制浆的特点是：纤维质量好，但资源消耗大，环境污染严重。由于保证纤维的质量，在蒸煮过程将原料中大量的木素、部分的半纤维素和少量的纤维素溶出，因此浆的得率较低(40%-45%)，吨纸需要消耗3-4立方米的木材或4-6吨的草浆，同时生产过程消耗大量的水资源(100-300m3/t浆)。
我国化学制浆的原料有木浆、竹浆和各种草浆，有不同的蒸煮和漂白方法，但大多数是采用碱性蒸煮和氯气漂白。化学制浆过程产生的污水主要来自于蒸煮后的间歇喷放、洗涤和漂白过程、蒸发污冷凝水等。
对于木浆和竹浆原料的化学制浆都有成熟和完善的碱回收系统，黑液提取率都在80-90%以上。对于碱性蒸煮和含氯漂白木浆产生的污水，虽然能够用好氧生物方法处理，但由于水中含有代氯的苯环状有机物，这部分有机物颜色深，可生化性差，因此生物处理过程的可溶性COD去除率只有40%左右，处理后的COD浓度在200-300mg/L以上，对于排放要求高的地方，还必须增加三级处理。
而草浆除了部分能上碱回收系统，回收率能达到70%以外，大多数草浆蒸煮后的黑液不能有效地利用。因为这些草类原料在碱性化学制浆过程，蒸煮后的黑液含硅量高，浆强度低，过滤性能差，细小纤维多，使黑液较难提取，黑液浓度低。由于黑液浓度低，蒸发能耗大，若黑液浓度提高，粘度就会变大，较难输送和贮存。因此进入碱回收炉的黑液浓度低，燃烧发热量低，碱回收率也低。目前草浆碱回收技术仍存在大量的问题，而其它的黑液处理技术也不成熟，处理成本高，又由于草浆黑液COD浓度高，pH值高，气味臭，可降解性差，而且含有大量的硫化物和氯化物等有毒物质，因此无法用生物方法处理。因此许多草浆造纸企业的黑液直接排入水体，严重污染了水环境。因此需要一种使用简单、效果好、费用低的治理方法。
肖子冰的“一种阳离子型氟表面活性剂的合成及性能研究”一文提到一种含有氟元素的阳离子表面活性剂，该表面活性剂具有更低的临界胶束浓度，同时，该表面活性剂具有更好的润湿性和凝聚性，因此该表面活性剂可以应用于造纸工业制浆污水的处理。
发明内容
本发明针对现有技术的不足而提供一种用于造纸工业制浆污水的处理剂，本发明的污水处理剂具有制备工艺简单、成本低，耐温耐盐性能强和凝聚效果好的特点，耐温达220℃、耐矿化度达200000mg/L，经过本发明处理剂处理后的污水COD小于50mg/L、BOD小于10mg/L和SS小于10mg/L，达到城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准。
本发明公开了一种用于造纸工业制浆污水的处理剂，所述的处理剂是由含氟阳离子表面活性剂、聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、硫酸铝和水复配而成，所述的含氟阳离子表面活性剂是一种具有含氟长碳链烷基非极性基团、季铵盐极性基团的分子，其分子式如下：
所述的处理剂的组份如下：
优选地，所述的处理剂各组成的组份如下：
本发明的另一个目的在于提供一种用于造纸工业制浆污水的处理剂的制备方法，该处理剂的制备方法具体包括以下步骤：
(1)将上述比例的含氟阳离子表面活性剂和聚丙烯酰胺混合放置到第一烧杯中，加入上述比例的水的三分之一，边搅拌边加热，搅拌速率为500～550ppm，加热温度为35～45℃，加热时间为25～40min，加热时间结束后自然降温至室温得到混合溶液A;
(2)将上述比例的聚合氯化铝和硫酸铝混合放入第二烧杯中，加入上述比例的水的三分之一，边搅拌边加热，搅拌速率为300～400ppm，加热温度为50～55℃，加热时间为20～30min，加热时间结束后自然降温至室温得到混合物B;
(3)将上述混合溶液B缓慢倒入混合溶液A中，加入上述比例的水的三分之一，边搅拌边加热，搅拌速率为400～450rpm，加热温度为60～65℃，加热时间为30～60min，加热时间结束后自然降温至室温得到本发明的处理剂。
本发明提供的用于造纸工业制浆污水的处理剂，所述的含氟阳离子表面活性剂带有一个正电荷，与阴离子型的聚丙烯酰胺复合使用，可以与污水中的阴、阳离子中和，通过架桥作用，凝聚成大块的絮体沉淀下来。聚合氯化铝具有絮凝快，沉降速度快的特点，与硫酸铝仪器使用，有利于离子交换处理和高纯制水，对于源水温度及矿化度的适应性较好。
本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：
(1)本发明的处理剂的原料来源广泛，制备工艺简单和用量少的特点;
(2)本发明的处理剂具有较强的耐温抗盐性能，可耐温达230℃，耐矿化度达到220000mg/L;
(3)本发明的处理剂现场应用工艺简单，只需要添加到造纸工业制浆污水中搅拌即可;
(4)本发明的处理剂能够大大降低造纸工业制浆污水中的COD、BOD和SS等指标，达到城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准，提高了水质、保护了环境。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，并参照数据进一步详细描述本发明。应理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。
实施例1：处理剂G1的组成、组份及其制备方法
(1)处理剂G1的组成以及组份如下：
根据已有文献，所述的含氟阳离子表面活性剂的制备方法如下：
(2)处理剂G1的制备方法如下：
①将10份的含氟阳离子表面活性剂和1份聚丙烯酰胺混合放置到第一烧杯中，加入20份的水，边搅拌边加热，搅拌速率为500ppm，加热温度为40℃，加热时间为25min，加热时间结束后自然降温至室温得到混合溶液A;
②将10份的聚合氯化铝和5份硫酸铝混合放入第二烧杯中，加入20份的水，边搅拌边加热，搅拌速率为300ppm，加热温度为50℃，加热时间为20min，加热时间结束后自然降温至室温得到混合物B;
③将上述混合溶液B缓慢倒入混合溶液A中，加入20份的水，边搅拌边加热，搅拌速率为400rpm，加热温度为62℃，加热时间为30min，加热时间结束后自然降温至室温得到本发明的处理剂G1。
实施例2：处理剂G2的组成、组份及其制备方法
(1)处理剂G2的组成以及组份如下：
根据已有文献，所述的含氟阳离子表面活性剂的制备方法如下：
(2)处理剂G2的制备方法如下：
①将10份的含氟阳离子表面活性剂和2份聚丙烯酰胺混合放置到第一烧杯中，加入30份的水，边搅拌边加热，搅拌速率为520ppm，加热温度为35℃，加热时间为30min，加热时间结束后自然降温至室温得到混合溶液A;
②将12份的聚合氯化铝和8份硫酸铝混合放入第二烧杯中，加入30份的水，边搅拌边加热，搅拌速率为350ppm，加热温度为53℃，加热时间为26min，加热时间结束后自然降温至室温得到混合物B;
③将上述混合溶液B缓慢倒入混合溶液A中，加入30份的水，边搅拌边加热，搅拌速率为420rpm，加热温度为60℃，加热时间为60min，加热时间结束后自然降温至室温得到本发明的处理剂G2。
实施例3：处理剂G3的组成、组份及其制备方法
(1)处理剂G3的组成以及组份如下：
根据已有文献，所述的含氟阳离子表面活性剂的制备方法如下：
(2)处理剂G3的制备方法如下：
①将10份的含氟阳离子表面活性剂和3份聚丙烯酰胺混合放置到第一烧杯中，加入40份的水，边搅拌边加热，搅拌速率为550ppm，加热温度为45℃，加热时间为40min，加热时间结束后自然降温至室温得到混合溶液A;
②将15份的聚合氯化铝和10份硫酸铝混合放入第二烧杯中，加入40份的水，边搅拌边加热，搅拌速率为400ppm，加热温度为55℃，加热时间为30min，加热时间结束后自然降温至室温得到混合物B;
③将上述混合溶液B缓慢倒入混合溶液A中，加入40份的水，边搅拌边加热，搅拌速率为450rpm，加热温度为65℃，加热时间为50min，加热时间结束后自然降温至室温得到本发明的处理剂G3。
