申请日2015.05.19
公开(公告)日2016.12.07
IPC分类号C02F1/54; C02F1/56; C02F103/30
摘要
本发明公开了一种用于印染废水处理的复合絮凝剂，是由A、B、C三种成分组成，其中A为一种低分子量的有机天然阴离子絮凝剂‑木质素磺酸钠，B为树枝状有机高分子絮凝剂‑烯丙醇聚氧乙烯醚磺酸盐/马来酰亚胺三甲基磺酸盐/丙烯磺酸盐共聚物，C为沸石类金属有机框架材料。本发明絮凝剂的絮凝性主要来自于有机高分子絮凝剂B，B的树枝状结构在水中溶胀撑开，空间体积大，对悬浮体系中的颗粒有很强的卷扫捕集效果。A可加快絮凝剂在悬浮颗粒表面的电荷吸附，实现小絮体的快速凝聚;C的比表面积大、孔隙率高，对亲水性染料具有很好的吸附性能。本发明中的三种组分协同作用，实现了大絮体的快速絮凝沉降，有效去除了印染废水中的亲水性有机染料。
权利要求书
1.一种用于印染废水处理的复合絮凝剂，其特征在于：所述复合絮凝剂由A、B、C三种成分组成，其中A为一种低分子量的有机天然阴离子絮凝剂-木质素磺酸钠，B为树枝状有机高分子絮凝剂-烯丙醇聚氧乙烯醚磺酸盐/马来酰亚胺三甲基磺酸盐/丙烯磺酸盐共聚物，C为沸石类金属有机框架材料。
2.根据权利要求1所述的用于印染废水处理的复合絮凝剂，其特征在于：所述复合絮凝剂各组分的配比如下：A:B:C=10~50%:30~70%:5~25%。
3.根据权利要求1所述的用于印染废水处理的复合絮凝剂，其特征在于：所述复合絮凝剂的B成分中的烯丙醇聚氧乙烯醚磺酸盐/马来酰亚胺三甲基磺酸盐/丙烯磺酸盐共聚物三种单体组分的摩尔含量如下：
烯丙醇聚氧乙烯醚磺酸盐所占比例20~60%;马来酰亚胺三甲基磺酸盐所占比例20~60%;丙烯磺酸盐所占比例20~60%。
4.根据权利要求3所述的用于印染废水处理的复合絮凝剂，其特征在于：所述合成共聚物用的单体烯丙醇聚氧乙烯醚磺酸盐的分子量为500~10000。
5.根据权利要求1所述的用于印染废水处理的复合絮凝剂，其特征在于：所述复合絮凝剂中的成分C-沸石类金属有机框架材料的合成单体是咪唑或吡啶类衍生物中的一种或几种;金属离子簇是过渡金属离子中的一种或几种。
说明书
一种用于印染废水处理的复合絮凝剂
技术领域
本发明涉及印染废水处理领域，尤其是涉及一种用于印染废水处理的复合絮凝剂。
背景技术
我国是水资源比较贫乏的国家,水资源短缺和废水污染已经成为制约我国经济发展的主要因素。印染行业是耗水大户，废水排放量和污染物总量分别位居全国工业部门的第二位和第四位，是我国重点污染行业之一。如何将印染废水有效处理及资源化回用成为印染行业研究的一个重要任务。
印染废水具有排放量大、污染物多等特点，废水中通常含有染料、浆料、助剂、油剂、酸碱、纤维杂质、砂类物质、无机盐等，因此，印染废水的处理较困难。目前，废水处理方法主要有生化处理法和物化处理法两类。生化法的研究成熟、应用广泛，但存在出水水质不稳定的现象。物化法通常作为生化法的预处理过程，确保生化法出水水质稳定。混凝法作为物化处理法的一种，它是通过向废水中投加化学絮凝剂,使印染废水中大部分非水溶性的染料颗粒和胶体有机物互相凝聚成大的颗粒然后去除的过程。相比于其他处理方法，混凝法具有工艺流程简单、操作维护方便、设备投资低、占地面积小等优势，悬浮性有机污染物的脱除率达80%以上，色度的去除率也可达到50%以上。但是，传统的化学混凝工艺对印染废水的处理效果不是很理想，絮凝剂亲水性染料处理效果差、絮凝沉淀泥渣量大且脱水困难。高效的絮凝剂是混凝处理工艺在印染废水处理中广泛应用的前提。
单一絮凝剂很难满足印染废水处理的需要，由多种组分组合、各组分功能相互补充的复合絮凝剂是现在印染废水处理用絮凝剂研究的重点。有学者研究指出，树状高分子聚合物做絮凝剂，卷扫、捕集能力更强，絮凝剂间的相互缠绕、吸附能力也更强。
针对絮凝处理工艺对亲水性染料处理效果差的问题，制备对亲水性燃料吸附效果好的材料是关键。金属-有机骨架材料(MOFs)是一类新型的多孔材料，比表面积大、孔隙率高，晶体表面具有不饱和的金属活性位。与分子筛、活性炭等多孔材料不同，MOFs是有机配体与金属离子的复合，即与有机物有较好的相容性又具有很好的亲水性，对亲水性有机物具有很好的吸附性。
发明内容
本发明的目的在于针对目前印染废水混凝处理工艺存在的一些问题，提供一种用于印染废水处理时高效、快速絮凝沉降的复合絮凝剂，该复合絮凝剂不仅悬浮物脱出能力强，对亲水性染料也具有很高的去除能力，在印染行业具有很好的应用前景。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
本发明所述的用于印染废水处理的复合絮凝剂，是由A、B、C三种成分组成，其中A为一种低分子量的有机天然阴离子絮凝剂-木质素磺酸钠，B为树枝状有机高分子絮凝剂-烯丙醇聚氧乙烯醚磺酸盐/马来酰亚胺三甲基磺酸盐/丙烯磺酸盐共聚物，C为沸石类金属有机框架材料(ZIF系列)。
所述复合絮凝剂各组分的配比如下：A:B:C=10~50%:30~70%:5~25%。
所述复合絮凝剂的B成分中的烯丙醇聚氧乙烯醚磺酸盐/马来酰亚胺三甲基磺酸盐/丙烯磺酸盐共聚物三种单体组分的摩尔含量如下：烯丙醇聚氧乙烯醚磺酸盐所占摩尔百分比20~60%;马来酰亚胺三甲基磺酸盐所占摩尔百分比20~60%;丙烯磺酸盐所占摩尔百分比20~60%。
所述合成共聚物B所用的单体烯丙醇聚氧乙烯醚磺酸盐的分子量为500~10000。
所述复合絮凝剂中的成分C-沸石类金属有机框架材料的合成单体可以是咪唑或吡啶类衍生物中的一种或几种;金属离子簇是过渡金属离子中的一种或几种。
本发明的复合絮凝剂的絮凝性主要来自于有机高分子絮凝剂B，B的树枝状结构在水中溶胀撑开，空间体积大，对悬浮体系中的颗粒有很强的卷扫捕集效果，促进大絮凝颗粒的快速形成。B单独做絮凝剂已具有较好对絮凝效果，A的加入主要是加快絮凝剂在悬浮颗粒表面的电荷吸附，实现小絮体的快速凝聚;另一方面木质素是由四种醇单体形成的一种复杂酚类聚合物，与有机高分子絮凝剂B具有很好的相容性，可促进B絮凝剂的卷扫捕集、加速小絮凝体的絮凝过程。C的比表面积大、孔隙率高，表面既带负电、又有较好的亲水性，对亲水性染料具有很好的吸附性能。并且C框架结构中的有机组分使其与A和B吸附缠绕，形成超大絮体，进一步加速絮体沉降。本发明复合絮凝剂中的三种组分A、B、C协同作用，不仅实现了大絮体的快速絮凝沉降，而且有效去除了印染废水中的亲水性有机染料，絮凝过程效果好、速度快。
本发明的优点主要体现在以下几点：
(1) 自合成的树状共聚高分子絮凝剂本身已具有较高的絮凝性能，可单独用作絮凝剂;
(2)引入同时具有亲水性和亲有机性的MOFs材料，改善了传统絮凝剂对亲水性染料去除效果差的问题;
(3) 复合絮凝剂中三种组分之间相互吸附缠绕，形成的絮体大而密实，絮凝沉降速度快。该复合絮凝剂用于染料废水处理，悬浮物、色度和COD去除率高。并且，该复合絮凝剂制备简单，用量少，因而产生的污泥少、二次污染低，具有巨大的应用潜力。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步详细的说明。本实施例是以发明技术方案为前提给出的，但是本发明的保护范围不局限于下述实施例。
实施例1
对某造纸厂的印染废水进行处理：
采用的复合絮凝剂是由A、B、C三种成分按下述质量百分比配制而成：A:B:C=30%:60%:10%;其中B中的三种组分的摩尔比为烯丙醇聚氧乙烯醚磺酸盐:马来酰亚胺三甲基磺酸盐:丙烯磺酸盐共聚物 = 1:1:1。
首先将印染废水的pH值调节至6~9之间，水温保持在30~45oC。然后按照1L待处理的废水中投加300mg组分A、600mg组分B和100mg组分C的比例，将A、B、C依次加入废水中，加药过程伴随搅拌，每次加药间隔30s。待絮凝剂投加完毕，再缓慢搅拌1min后静置，絮凝沉降时间3.5min。COD脱除率可达92%，脱色率高达98.5%。形成的絮体大、沉降速度快。
实施例2：
对与实施例1相同印染厂的印染废水进行处理：
采用的复合絮凝剂是由A、B、C三种成分按下述质量百分比配制而成：A:B:C=40%:45%:15%;其中B中的三种组分的摩尔比仍为 1:1:1。
首先将印染废水的pH值调节至6~9之间，水温保持在30~45oC。然后按照1L待处理的废水中投加400mg组分A、450mg组分B和150mg组分C的比例，将A、B、C依次加入废水中，加药过程伴随搅拌，每次加药间隔30s。待絮凝剂投加完毕，再缓慢搅拌1min后静置，絮凝沉降时间5min。COD脱除率可达86%，脱色率高达99%。形成的絮体大、沉降速度快。
实施例3：
对来自不同于实施例1的印染厂的印染废水进行处理，此厂印染废水中的COD含量和色度均高于实施例1中的印染废水。
采用的复合絮凝剂是由A、B、C三种成分按下述质量百分比配制而成：A:B:C=25%:60%:15%;其中B中的三种组分的摩尔比仍为 1:1:1。
首先将印染废水的pH值调节至6~9之间，水温保持在30~45oC。然后按照1L待处理的废水中投加250mg组分A、600mg组分B和150mg组分C的比例，将A、B、C依次加入废水中，加药过程伴随搅拌，每次加药间隔30s。待絮凝剂投加完毕，再缓慢搅拌1.5min后静置，絮凝沉降时间4min。COD脱除率可达87%，脱色率高达98%。形成的絮体大、沉降速度快。
