雙氰胺-甲醛縮合物屬一種水溶性陽離子樹脂,最早是作為一種印染助劑,廣泛應用在絲綢、毛織物和棉織物的印染上。Ryuichi等通過研究發現,雙氰胺-甲醛縮合物具有一定的絮凝性能,能對水中的帶負電性質的膠體顆粒產生絮凝作用,國內學者也陸續開展了相關的研究。雙氰胺-甲醛縮合物對印染廢水有一定的脫色效果,不同條件下合成的縮合產物的性質差別很大,對印染廢水的脫色性能也各不相同,這主要是產物的水溶性、相對分子質量大小、分子結構的不同所致。以雙氰胺、甲醛的反應為主反應,通過引入可改變縮合物性能的添加劑,改變合成條件,可提高其綜合性能。本工作通過用尿素部分取代雙氰胺制得改性雙氰胺-甲醛絮凝脫色劑(改性絮凝脫色劑),先對合成改性絮凝脫色劑的各項工藝條件進行單因素考察,再從整體上對各工藝條件進行正交優化尋找既有良好性能又能降低生產成本的改性絮凝脫色劑的制備條件。

　　實驗用印染廢水

　　正交實驗用模擬印染廢水是由固體染料直接溶于水中配制而得,用于考察改性絮凝脫色劑的絮凝脫色性能。固體染料由幾種具有代表性的染料混合而成,它們是活性艷紅X-3B、酸性大紅G、分散大紅2GFL,模擬廢水的色度為960倍,COD為544mg/L。實際廢水為廣州美業針織印染有限公司廢水處理車間調節池中的印染廢水,色度550倍,COD1087mg/L。

　　試劑和儀器

　　雙氰胺,甲醛,氯化銨,尿素,鄰苯二甲酸氫鉀,皆為分析純。固體染料(活性艷紅X-3B、酸性大紅G、分散大紅2GFL),市售。501型超級恒溫器,上海實驗儀器廠;TL-1A型污水COD速測儀,承德市環保儀器廠;JJ-1型精密電動攪拌器,深圳市沙頭角國華儀器廠;DT-100型光電天平,北京光學儀器廠;721型分光光度計,上海第三分析儀器廠。

　　絮凝脫色劑的制備方法

　　在裝有回流冷凝管及攪拌器的三頸燒瓶中加入雙氰胺、尿素及氯化銨,攪拌,開通冷凝水,分批加入甲醛水溶液,水浴升溫使三頸燒瓶內溫度為32℃,反應開始進行,期間伴有放熱現象。停止加熱,依靠燒瓶內反應物產生的反應熱使反應溫度緩慢上升。待反應熱釋放高峰過后再加入余下的甲醛水溶液,逐步升溫至預定的反應溫度,反應后冷卻,得無色透明、易溶于水、帶有黏性、流動性良好的液體即為改性絮凝脫色劑。

　　絮凝實驗方法

　　在一系列400mL的燒杯中加入相同量混合均勻的待處理廢水,根據實驗要求加入相應量的絮凝脫色劑,然后利用攪拌器進行相同條件的攪拌混凝處理。攪拌條件是先以300r/min的轉速快速攪拌1min,再以50r/min的轉速攪拌2min。對攪拌混凝處理后的水樣靜置4h,取上層水樣作水質分析

　　分析方法

　　采用GB11903—89《水質色度的測定》測定色度;采用催化快速法測定COD。具體聯系污水寶或參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。

　　改性絮凝脫色劑加入量對模擬印染廢水處理效果的影響

　　分別取活性艷紅X-3B、酸性大紅G、分散大紅2GFL3種具有代表性的染料直接溶于水中配制成3種模擬印染廢水(染料質量濃度各為250mg/L),用最佳合成條件下制備的改性絮凝脫色劑對其進行絮凝脫色實驗,各種廢水的適宜改性絮凝脫色劑加入量范圍不盡相同,這是因為對廢水的絮凝脫色效果與染料在水中的存在狀態密切相關,而染料在水中的存在狀態取決于它的分子結構及物理化學性質。活性染料在水中多以接近溶解的狀態存在,而分散染料分子結構的基木骨架是相對分子質量較大的多環芳烴族化合物,這種非離子型的疏水性染料在水中溶解度很差,主要以疏水性的懸浮微粒存在,穩定性較差,因而在處理時所需要的絮凝脫色劑的量較少。

　　改性前后絮凝脫色劑的性能比較

　　為考察用尿素對絮凝脫色劑進行改性前后的性能差異,在n(雙氰胺)∶n(氯化銨)∶n(甲醛)為1∶0.9∶1.4、反應溫度65℃、反應時間3h的條件下制得未改性絮凝脫色劑,與最佳合成條件下制備的改性絮凝脫色劑做比較,對廣州美業針織印染有限公司廢水處理車間調節池中的印染廢水進行脫色處理。分別以不同的絮凝脫色劑加入量進行絮凝脫色實驗。

　　改性絮凝脫色劑對實際印染廢水有非常好的處理效果,最高脫色率和COD去除率可分別達到99%及93.4%。在加入量為140mg/L時就達到了色度與COD兩項指標的一級排放要求。隨著加入量的繼續增加,色度的去除效果在相當寬的范圍內能保持在最高脫色率不變,具有很寬的適宜加入量范圍;由于改性絮凝脫色劑是有機藥劑,加入后會使水樣引入額外的有機物,在加入量大于500mg/L時,處理后水樣的COD已超出了一級排放標準的限定值。因此從COD指標考慮,用改性絮凝脫色劑處理實際印染廢水的使用范圍比滿足色度要求的使用范圍要窄。

　　與未改性絮凝脫色劑相比,改性絮凝脫色劑在脫色性能和COD去除性能上并無明顯的差別。改性絮凝脫色劑達到色度和COD兩項指標的一級排放要求的最小加藥量比未改性絮凝脫色劑的加入量多15mg/L。但由于尿素的價格僅約為雙氰胺的1/10,改性絮凝脫色劑的原料成本因尿素的使用可下降1/5,經濟效益是顯而易見的。絮凝沉降產物可填埋或作有機肥料使用,不會對環境造成二次污染。

　　利用尿素部分取代雙氰胺合成改性雙氰胺-甲醛絮凝脫色劑的方法是可行的,利用正交實驗優化合成工藝條件,優化的結果為:反應溫度65℃,反應時間3h,反應物配比n(雙氰胺)∶n(尿素)∶n(氯化銨)∶n(甲醛)為0.714∶0.286∶0.9∶1.4。改性雙氰胺-甲醛絮凝脫色劑對活性艷紅X-3B、酸性大紅G、分散大紅2GFL3種模擬印染廢水的處理效果優劣順序為分散染料廢水>酸性染料廢水>活性染料廢水;對實際印染廢水的最佳脫色率和COD去除率可分別達到99%和93.4%,其中脫色性能更優異。