公布日：2023.09.01
申请日：2023.06.02
分类号：C02F1/52(2023.01)I;C02F1/54(2023.01)I;C02F1/56(2023.01)I;C02F101/34(2006.01)N
摘要
本申请涉及含酚废水处理技术领域，具体公开了一种含酚废水活性炭处理用脱色助剂及其制备方法和应用。脱色助剂主要由以下重量份的原料制成：聚合氯化铝25‑35份、聚二甲基二烯丙基氯化铵20‑30份、改性壳聚糖9‑11份、聚乙烯吡咯烷酮13‑17份、聚丙烯酰胺13‑17份、氨基三甲叉膦酸6‑4份；所述改性壳聚糖为壳聚糖经过氢氧化钠、4‑氯乙酰乙酸乙酯、3‑氯‑2‑羟丙基三甲基氯化铵处理获得。该脱色助剂应用于含酚废水处理中，具有高色度去除率、高有机物去除率的优点，而且使硫酸铵纯度＞99.5%，满足市场需求。
权利要求书
1.一种含酚废水活性炭处理用脱色助剂，其特征在于：其主要由以下重量份的原料制成：聚合氯化铝25-35份、聚二甲基二烯丙基氯化铵20-30份、改性壳聚糖9-11份、聚乙烯吡咯烷酮13-17份、聚丙烯酰胺13-17份、氨基三甲叉膦酸6-4份；所述改性壳聚糖为壳聚糖经过氢氧化钠、4-氯乙酰乙酸乙酯、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵处理获得。
2.根据权利要求1所述的一种含酚废水活性炭处理用脱色助剂，其特征在于：所述改性壳聚糖采用以下方法制备：在水中添加氢氧化钠混合，添加异丙醇混合，升温至50-60℃，然后添加壳聚糖，搅拌处理3-5h，之后添加4-氯乙酰乙酸乙酯、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，搅拌处理20-24h，调节pH值为6-7，降温，过滤除滤液，洗涤，烘干至恒重，获得改性壳聚糖。
3.根据权利要求2所述的一种含酚废水活性炭处理用脱色助剂，其特征在于：所述壳聚糖、氢氧化钠、4-氯乙酰乙酸乙酯、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的重量配比为100:(95-105):(14-16):(14-16)。
4.根据权利要求3所述的一种含酚废水活性炭处理用脱色助剂，其特征在于：所述壳聚糖、水、异丙醇的重量配比为100:(170-230):(370-430)。
5.根据权利要求1所述的一种含酚废水活性炭处理用脱色助剂，其特征在于：所述壳聚糖的脱乙酰度≥85%。
6.一种如权利要求1-5中任一项所述的含酚废水活性炭处理用脱色助剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将聚合氯化铝、聚二甲基二烯丙基氯化铵、改性壳聚糖、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、氨基三甲叉膦酸混合，获得脱色助剂。
7.一种如权利要求1-5中任一项所述的含酚废水活性炭处理用脱色助剂的应用，其特征在于：所述脱色助剂应用于含酚废水处理方法中，含酚废水为间苯二胺酸性水解液分离含酚有机物过程中所产的含酚废水。
8.根据权利要求7所述的一种含酚废水活性炭处理用脱色助剂的应用，其特征在于：含酚废水处理方法，包括如下步骤：T1、准备含酚废水，升温至70-80℃，备用；T2、在固定床中添加固体填料，然后向固定床通入含酚废水，同步的，向固定床通入空气，含酚废水、空气于固定填料处混合并发生反应，之后经过固体填料后排出，获得预处理液；T3、在保持预处理液温度为70-80下，在预处理液中添加脱色助剂，搅拌处理50-70min，过滤除滤渣，然后添加活性炭，搅拌处理50-70min，过滤除滤渣，获得处理液；S3、将处理液蒸发浓缩，降温，过滤除滤液，烘干至恒重，获得硫酸铵。
9.根据权利要求8所述的一种含酚废水活性炭处理用脱色助剂的应用，其特征在于：所述预处理液、脱色助剂、活性炭的重量配比为2000:(1-3):(0.3-0.7)。
10.根据权利要求8所述的一种含酚废水活性炭处理用脱色助剂的应用，其特征在于：所述含酚废水的色度为10000-30000度、pH值为6-7；含酚废水中含有硫酸铵、间氨基苯酚、间苯二胺、间苯二酚，且硫酸铵占含酚废水总量的30-40wt%、间氨基苯酚的含量为100-1000mg/L、间苯二胺的含量为100-300mg/L、间苯二酚的含量为100-800mg/L。
发明内容
为了提高含酚废水色度去除率以及有机物去除率，本申请提供一种含酚废水活性炭处理用脱色助剂及其制备方法和应用。
第一方面，本申请提供一种含酚废水活性炭处理用脱色助剂，采用如下的技术方案：一种含酚废水活性炭处理用脱色助剂，其主要由以下重量份的原料制成：聚合氯化铝25-35份、聚二甲基二烯丙基氯化铵20-30份、改性壳聚糖9-11份、聚乙烯吡咯烷酮13-17份、聚丙烯酰胺13-17份、氨基三甲叉膦酸6-4份；所述改性壳聚糖为壳聚糖经过氢氧化钠、4-氯乙酰乙酸乙酯、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵处理获得。
通过采用上述技术方案，本申请的脱色助剂应用于含酚废水处理中，使含酚废水的色度去除率＞98％、间氨基苯酚去除率＞94％、间苯二胺去除率＞96％、间苯二酚去除率＞91％，有效的增加含酚废水色度去除率以及有机物去除率。进一步的，还使硫酸铵纯度＞99.5％，满足市场需求。
在原料中添加聚合氯化铝，其对有色物质具有良好的去除效果，而且对有机物还具有一定的去除效果，能够有效的降低含酚废水的色度以及有机物含量。在原料中添加聚二甲基二烯丙基氯化铵，其能够和有色物质形成沉淀物，降低含酚废水的色度。在原料中添加改性壳聚糖，壳聚糖经过氢氧化钠、4-氯乙酰乙酸乙酯、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵处理，并在壳聚糖表面引入阳离子基团、极性基团，大大增加了壳聚糖对色度和有机物的去除效果。通过改性壳聚糖、聚二甲基二烯丙基氯化铵之间的协同增效，配合聚合氯化铝，有效的降低含酚废水有机物含量以及色度，增加含酚废水的处理效果。
同时，在原料中还添加聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、氨基三甲叉膦酸，并配合聚合氯化铝、聚二甲基二烯丙基氯化铵、改性壳聚糖，不仅使沉淀物快速聚集，而且增加沉淀物的密度，加速沉淀物的沉淀，提高含酚废水的处理效率，也减少沉淀物体积。
可选的，所述改性壳聚糖采用以下方法制备：在水中添加氢氧化钠混合，添加异丙醇混合，升温至50-60℃，然后添加壳聚糖，搅拌处理3-5h，之后添加4-氯乙酰乙酸乙酯、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，搅拌处理20-24h，调节pH值为6-7，降温，过滤除滤液，洗涤，烘干至恒重，获得改性壳聚糖。
可选的，所述壳聚糖、氢氧化钠、4-氯乙酰乙酸乙酯、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的重量配比为100:(95-105):(14-16):(14-16)。
通过采用上述技术方案，首先利用氢氧化钠对壳聚糖进行碱处理，增加壳聚糖表面的活性基团，便于壳聚糖的接枝。然后添加4-氯乙酰乙酸乙酯、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，并进行接枝，在壳聚糖表面引入阳离子基团、极性基团，增加改性壳聚糖的使用效果，提高含酚废水有机物去除率以及色度去除率。
可选的，所述壳聚糖、水、异丙醇的重量配比为100:(170-230):(370-430)。
通过采用上述技术方案，对水、异丙醇的添加量进行优化，便于改性壳聚糖的制备。
可选的，所述壳聚糖的脱乙酰度≥85％。
通过采用上述技术方案，壳聚糖的脱乙酰度是壳聚糖中没有乙酰单体的数量占单体总量的比例。而壳聚糖的脱乙酰度越高，壳聚糖的活性越好，因此，对壳聚糖的脱乙酰度进行优化，便于壳聚糖的接枝以及改性。
第二方面，本申请提供一种上述所述的含酚废水活性炭处理用脱色助剂的制备方法，采用如下的技术方案：一种上述所述的含酚废水活性炭处理用脱色助剂的制备方法，包括如下步骤：将聚合氯化铝、聚二甲基二烯丙基氯化铵、改性壳聚糖、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、氨基三甲叉膦酸混合，获得脱色助剂。
通过采用上述技术方案，便于脱色助剂的制备。
第三方面，本申请提供一种上述所述的含酚废水活性炭处理用脱色助剂的应用，采用如下的技术方案：一种上述所述的含酚废水活性炭处理用脱色助剂的应用，所述脱色助剂应用于含酚废水处理方法中，含酚废水为间苯二胺酸性水解液分离含酚有机物过程中所产的含酚废水。
可选的，含酚废水处理方法，包括如下步骤：T1、准备含酚废水，升温至70-80℃，备用；T2、在固定床中添加固体填料，然后向固定床通入含酚废水，同步的，向固定床通入空气，含酚废水、空气于固定填料处混合并发生反应，之后经过固体填料后排出，获得预处理液；T3、在保持预处理液温度为70-80下，在预处理液中添加脱色助剂，搅拌处理50-70min，过滤除滤渣，然后添加活性炭，搅拌处理50-70min，过滤除滤渣，获得处理液；S3、将处理液蒸发浓缩，降温，过滤除滤液，烘干至恒重，获得硫酸铵。
通过采用上述技术方案，首先对含酚废水中的有机物进行氧化，使其转变为有色物质，并获得预处理液。然后添加脱色助剂，利用脱色助剂去除预处理液中的有机物以及色度。之后添加活性炭，利用活性炭深度去除预处理液中的有机物以及色度。本申请中，利用脱色助剂、活性炭的协同增效，提高含酚废水有机物去除率以及色度去除率。进一步的，对处理液进行蒸发浓缩，降温，获得硫酸铵，提高硫酸铵的纯度。
同时，先添加脱色助剂，然后添加活性炭，即将脱色助剂和活性炭分开添加。此时，能够有效的降低脱色助剂产生沉淀物对活性炭的影响，也降低沉淀物于活性炭表面的积累。待活性炭进行处理时，活性炭对有色物质以及有机物进行吸附后，获得处理活性炭。可以进一步的对处理活性炭进行高温活化，除去活性炭吸附的有色物质以及有机物，实现活性炭的回收利用。
可选的，所述预处理液、脱色助剂、活性炭的重量配比为2000:(1-3):(0.3-0.7)。
通过采用上述技术方案，对脱色助剂、活性炭的添加量进行优化，增加含酚废水处理的稳定性。
在一个实施例中，预处理液、脱色助剂、活性炭的重量配比为2000:2:0.5。其也可以根据需要设计为2000:1:0.7、2000:3:0.3、2000:1:0.3、2000:3:0.7中的一种。
可选的，所述含酚废水的色度为10000-30000度、pH值为6-7；含酚废水中含有硫酸铵、间氨基苯酚、间苯二胺、间苯二酚，且硫酸铵占含酚废水总量的30-40wt％、间氨基苯酚的含量为100-1000mg/L、间苯二胺的含量为100-300mg/L、间苯二酚的含量为100-800mg/L。
通过采用上述技术方案，对含酚废水的色度、pH值、有机物含量以及硫酸铵含量进行优化，且含酚废水在上述范围内波动时，均具有良好的有机物去除率以及色度去除率，增加含酚废水处理的稳定性。
在一个实施方案中，含酚废水的色度为15200度、pH值为6.8，含酚废水中硫酸铵占含酚废水总量的33wt％、间氨基苯酚的含量为610mg/L、间苯二胺的含量为190mg/L、间苯二酚的含量为420mg/L。
进一步的，步骤T2中，固体填料的填充高度为400-600mm、填充体积为1500-2500mL，固体填料的平均粒度为1-10mm。优选的，固体填料的填充高度为500mm、填充体积为2000mL，固体填料的平均粒度为5mm。
再进一步的，空气的通入量为100-200mL/min、含酚废水的通入量为50-150mL/min。优选的，空气的通入量为150mL/min、含酚废水的通入量为100mL/min。
综上所述，本申请至少具有以下有益效果：本申请的含酚废水活性炭脱色用脱色助剂，在原料中添加聚合氯化铝，增加含酚废水的处理效果。同步还添加聚二甲基二烯丙基氯化铵、改性壳聚糖。改性壳聚糖中利用氢氧化钠、4-氯乙酰乙酸乙酯、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，增加壳聚糖表面的阳离子基团、极性基团。并利用聚二甲基二烯丙基氯化铵、改性壳聚糖之间的协同增效，配合活性炭吸附。在处理含酚废水中，使含酚废水的色度去除率＞98％、间氨基苯酚去除率＞94％、间苯二胺去除率＞96％、间苯二酚去除率＞91％，有效的增加色度去除率以及有机物去除率，进一步的，提高硫酸铵的纯度，且使硫酸铵纯度＞99.5％，满足市场需求。
（发明人：贡晗;张玉宝;倪晓峰;吴中礼;万德贵;汤德忠）
