公布日：2023.11.14
申請日：2023.10.12
分類號：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
本發明公開了一種復合絮凝劑及其在染料廢水處理中的應用，屬于復合絮凝劑技術領域，具體涉及采用N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺對雙氰胺進行改性，制備得到的改性雙氰胺，然后再與甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨進行聚合反應，在聚合的過程中還存在N,N-亞甲基雙丙烯酰作為交聯劑參與形成具有交聯結構的聚合物，即陽離子交聯絮凝劑，然后再與混凝劑復合，形成復合絮凝劑；混凝劑為堿式氯化鋁和硫酸鋁中的至少1種。本發明制備的復合絮凝劑對染料廢水的脫色效果好，脫色率高；將復合絮凝劑與固定化光合細菌共同應用于含有活性染料的印染廢水處理工藝中，可提高染料廢水的脫色率和CODcr去除率。
權利要求書
1.一種復合絮凝劑，包括：陽離子交聯絮凝劑和混凝劑，所述陽離子交聯絮凝劑中具有改性雙氰胺結構、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨結構和交聯結構；所述陽離子交聯絮凝劑的制備中，首先由N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺對雙氰胺在氮氣氛圍下以及110-130℃下反應2-8h制備得到改性雙氰胺，然后由改性雙氰胺與甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、交聯劑、增溶劑和引發劑混合后在氮氣氛圍、pH為5-8、溫度為20-40℃、反應時間為2-6h下聚合制成陽離子交聯絮凝劑；所述雙氰胺的使用量為N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺的80-120wt%；所述改性雙氰胺的制備中使用催化劑，催化劑為鹽酸，催化劑的使用量為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銨的使用量為改性雙氰胺的10-30wt%；交聯劑為N,N-亞甲基雙丙烯酰胺；交聯劑的使用量為改性雙氰胺的2-10wt%；增溶劑為尿素，增溶劑的使用量為改性雙氰胺的1-5wt%，引發劑為過硫酸銨，引發劑的使用量為改性雙氰胺的0.05-0.2wt%。
2.根據權利要求1所述的一種復合絮凝劑，其特征是：所述混凝劑為堿式氯化鋁和硫酸鋁中至少1種；或，所述混凝劑和陽離子交聯絮凝劑以質量比80-300：5-50的比例混合。
3.根據權利要求1所述的一種復合絮凝劑，其特征是：所述混凝劑為堿式氯化鋁和硫酸鋁；或，所述混凝劑和陽離子交聯絮凝劑以質量比150：30的比例混合。
4.一種復合絮凝劑的制備方法，包括：由N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺對雙氰胺在氮氣氛圍下以及110-130℃下反應2-8h制備得到改性雙氰胺，然后由改性雙氰胺與甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、交聯劑、增溶劑和引發劑混合后在氮氣氛圍、pH為5-8、溫度為20-40℃、反應時間為2-6h下聚合制成陽離子交聯絮凝劑，將陽離子交聯絮凝劑和混凝劑混合，制備得到復合絮凝劑；所述雙氰胺的使用量為N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺的80-120wt%；所述改性雙氰胺的制備中使用催化劑，催化劑為鹽酸，催化劑的使用量為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銨的使用量為改性雙氰胺的10-30wt%；交聯劑為N,N-亞甲基雙丙烯酰胺；交聯劑的使用量為改性雙氰胺的2-10wt%；增溶劑為尿素，增溶劑的使用量為改性雙氰胺的1-5wt%，引發劑為過硫酸銨，引發劑的使用量為改性雙氰胺的0.05-0.2wt%。
5.根據權利要求4所述的一種復合絮凝劑的制備方法，其特征是：所述陽離子交聯絮凝劑的制備中使用溶劑，溶劑為蒸餾水。
6.根據權利要求4所述的一種復合絮凝劑的制備方法，其特征是：所述混凝劑為堿式氯化鋁和硫酸鋁中至少1種；或，所述混凝劑和陽離子交聯絮凝劑以質量比80-300：5-50的比例混合。
7.權利要求1所述的一種復合絮凝劑在染料廢水處理中的用途。
發明內容
本發明的目的在于提供一種脫色率和CODcr去除率高的復合絮凝劑的制備方法及其在染料廢水處理中的應用。
本發明為實現上述目的所采取的技術方案為：
一種復合絮凝劑，包括：陽離子交聯絮凝劑和混凝劑，陽離子交聯絮凝劑中具有改性雙氰胺結構、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨結構和交聯結構，改性雙氰胺中具有N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺基團。本發明首先由N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺對雙氰胺進行改性制備得到改性雙氰胺，然后與甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、交聯劑制成陽離子交聯絮凝劑，在甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的結構、改性雙氰胺的結構、N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺的基團及混凝劑的作用下，提高了對染料廢水的脫色效果，將復合絮凝劑與固定化光合細菌共同應用于含有活性染料的印染廢水處理方法中，可以提高印染廢水的脫色率和CODcr去除率。本發明發現，陽離子交聯絮凝劑的交聯程度在與混凝劑復配時，只有在交聯程度達到特定的量下，才具有優異的提升性能的效果，即交聯劑的使用量過少或過高，均不能達到較好的提升性能的效果。
優選地，混凝劑為堿式氯化鋁和硫酸鋁中至少1種；或，混凝劑和陽離子交聯絮凝劑以質量比80-300：5-50的比例混合。
優選地，混凝劑為堿式氯化鋁和硫酸鋁；或，混凝劑和陽離子交聯絮凝劑以質量比150：30的比例混合。
優選地，交聯結構由N,N-亞甲基雙丙烯酰胺形成。
本發明公開了一種復合絮凝劑的制備方法，包括：由N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺對雙氰胺進行改性制備得到改性雙氰胺，然后由改性雙氰胺與甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、交聯劑聚合制備得到陽離子交聯絮凝劑，將陽離子交聯絮凝劑和混凝劑混合，制備得到復合絮凝劑。
優選地，雙氰胺的使用量為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銨的使用量為改性雙氰胺的10-30wt%；或，交聯劑為N,N-亞甲基雙丙烯酰胺；或，交聯劑的使用量為改性雙氰胺的2-10wt%。
優選地，改性雙氰胺的制備中使用催化劑，催化劑為鹽酸，催化劑的使用量為N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺的10-30wt%；或，陽離子交聯絮凝劑的制備中使用溶劑，溶劑為蒸餾水；或，陽離子交聯絮凝劑的制備中使用增溶劑，增溶劑為尿素。
優選地，混凝劑為堿式氯化鋁和硫酸鋁中至少1種；或，混凝劑和陽離子交聯絮凝劑以質量比80-300：5-50的比例混合。
優選地，改性雙氰胺的制備中，將N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺和雙氰胺加入蒸餾水中，攪拌混合后再加入催化劑，在氮氣氛圍下，在110-130℃下反應2-8h，反應完成后，無水乙醇提純以及洗滌，干燥，得到改性雙氰胺。
更優選地，改性雙氰胺的制備中，N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺的使用量為蒸餾水的2-8wt%。
更優選地，改性雙氰胺的制備中，雙氰胺的使用量為N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺的80-120wt%。
更優選地，改性雙氰胺的制備中，催化劑為鹽酸，催化劑的使用量為N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺的10-30wt%。
更優選地，改性雙氰胺的制備中，蒸餾水的使用量為100g，N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺的使用量為5g，雙氰胺的使用量為5g，催化劑為鹽酸，催化劑的使用量為1g。
優選地，陽離子交聯絮凝劑的制備中，將改性雙氰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DMC）加入蒸餾水中攪拌混合，然后加入增溶劑和交聯劑攪拌混合，調節pH至5-8，在氮氣氛圍下，加入引發劑，在20-40℃下反應2-6h，反應完成后，無水乙醇提純以及洗滌，干燥，得到陽離子交聯絮凝劑。
更優選地，陽離子交聯絮凝劑的制備中，改性雙氰胺的使用量為蒸餾水的10-30wt%。
更優選地，陽離子交聯絮凝劑的制備中，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的使用量為改性雙氰胺的10-30wt%。
更優選地，陽離子交聯絮凝劑的制備中，增溶劑為尿素，增溶劑的使用量為改性雙氰胺的1-5wt%。
更優選地，陽離子交聯絮凝劑的制備中，交聯劑為N,N-亞甲基雙丙烯酰胺，交聯劑的使用量為改性雙氰胺的2-10wt%。
更優選地，陽離子交聯絮凝劑的制備中，引發劑為過硫酸銨，引發劑的使用量為改性雙氰胺的0.05-0.2wt%。
更優選地，陽離子交聯絮凝劑的制備中，蒸餾水的使用量為100g，改性雙氰胺的使用量為20g，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨的使用量為4g，增溶劑為尿素，增溶劑的使用量為0.6g，交聯劑為N,N-亞甲基雙丙烯酰胺，交聯劑的使用量為1g，引發劑為過硫酸銨，引發劑的使用量為0.02g。
優選地，一種復合絮凝劑，包括混凝劑和陽離子交聯絮凝劑。
更優選地，混凝劑為堿式氯化鋁和硫酸鋁中的至少1種。
更優選地，混凝劑和陽離子交聯絮凝劑以質量比80-300：5-50的比例混合。
更優選地，混凝劑是堿式氯化鋁，混凝劑和陽離子交聯絮凝劑以質量比200：20的比例混合。
更優選地，混凝劑是堿式氯化鋁和硫酸鋁，混凝劑中堿式氯化鋁和硫酸鋁以質量比1：0.1-10的比例混合，混凝劑和陽離子交聯絮凝劑以質量比80-300：5-50的比例混合。
更優選地，混凝劑是堿式氯化鋁和硫酸鋁，混凝劑中堿式氯化鋁和硫酸鋁以質量比1：1的比例混合，混凝劑和陽離子交聯絮凝劑以質量比200：20的比例混合。
更優選地，復合絮凝劑中還包括甲基月桂酰基牛磺酸鈉，甲基月桂�；；撬徕c的使用量為混凝劑的0.2-3wt%。在復合絮凝劑中存在陽離子交聯絮凝劑和混凝劑時，還可以加入甲基月桂酰基�；撬徕c，在改性雙氰胺結構、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨結構、交聯結構以及混凝劑相互作用，提高對對染料廢水的脫色效果，將復合絮凝劑與固定化光合細菌共同應用于含有活性染料的印染廢水處理方法中，可以提高印染廢水的脫色率和CODcr去除率。
本發明公開了一種復合絮凝劑在染料廢水處理中的用途，復合絮凝劑中含有陽離子交聯絮凝劑，陽離子交聯絮凝劑中具有改性雙氰胺結構、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨結構和交聯結構，改性雙氰胺中具有N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺基團。
本發明由于采用N-(3-氨基苯基)丙烯酰胺對雙氰胺進行改性，制備得到的改性雙氰胺，然后再與甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨進行聚合反應，在聚合的過程中還存在N,N-亞甲基雙丙烯酰作為交聯劑參與形成具有交聯結構的聚合物，即陽離子交聯絮凝劑，然后再與混凝劑混合，形成復合絮凝劑；混凝劑為堿式氯化鋁和硫酸鋁中的至少1種，因而具有如下有益效果：復合絮凝劑對染料廢水的脫色效果好，脫色率高；將復合絮凝劑與固定化光合細菌共同應用于含有活性染料的印染廢水處理方法中，可以提高印染廢水的脫色率和CODcr去除率。因此，本發明是一種可用于染料廢水處理、脫色率好、提高染料廢水中CODcr去除率的復合絮凝劑及其在染料廢水處理中的應用。
（發明人：董亞梅;周衛華;陳謙）
