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(yīng)用在絲綢、毛織物和棉織物的印染上。Ryuichi等通過研究發(fā)現(xiàn),雙氰胺-甲醛縮合物具有一定的絮凝性能,能對水中的帶負(fù)電性質(zhì)的膠體顆粒產(chǎn)生絮凝作用,國內(nèi)學(xué)者也陸續(xù)開展了相關(guān)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(chǎn)物的性質(zhì)差別很大,對印染廢水的脫色性能也各不相同,這主要是產(chǎn)物的水溶性、相對分子質(zhì)量大小、分子結(jié)構(gòu)的不同所致。以雙氰胺、甲醛的反應(yīng)為主反應(yīng),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(xiàng)工藝條件進(jìn)行單因素考察,再從整體上對各工藝條件進(jìn)行正交優(yōu)化尋找既有良好性能又能降低生產(chǎn)成本的改性絮凝脫色劑的制備條件。

　　實(shí)驗(yàn)用印染廢水

　　正交實(shí)驗(yàn)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(shí)際廢水為廣州美業(yè)針織印染有限公司廢水處理車間調(diào)節(jié)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(shí)驗(yàn)儀器廠;TL-1A型污水COD速測儀,承德市環(huán)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(xué)儀器廠;721型分光光度計(jì),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(nèi)溫度為32℃,反應(yīng)開始進(jìn)行,期間伴有放熱現(xiàn)象。停止加熱,依靠燒瓶內(nèi)反應(yīng)物產(chǎn)生的反應(yīng)熱使反應(yīng)溫度緩慢上升。待反應(yīng)熱釋放高峰過后再加入余下的甲醛水溶液,逐步升溫至預(yù)定的反應(yīng)溫度,反應(yīng)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(shí)驗(yàn)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(jù)實(shí)驗(yàn)要求加入相應(yīng)量的絮凝脫色劑,然后利用攪拌器進(jìn)行相同條件的攪拌混凝處理。攪拌條件是先以300r/min的轉(zhuǎn)速快速攪拌1min,再以50r/min的轉(zhuǎn)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(zhì)分析

　　分析方法

　　采用GB11903—89《水質(zhì)色度的測定》測定色度;采用催化快速法測定COD。具體聯(lián)系污水寶或參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)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(zhì)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(jìn)行絮凝脫色實(shí)驗(yàn),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?yàn)閷�廢水的絮凝脫色效果與染料在水中的存在狀態(tài)密切相關(guān),而染料在水中的存在狀態(tài)取決于它的分子結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)性質(zhì)�；钚匀玖显谒�中多以接近溶解的狀態(tài)存在,而分散染料分子結(jié)構(gòu)的基木骨架是相對分子質(zhì)量較大的多環(huán)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(wěn)定性較差,因而在處理時(shí)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(jìn)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(yīng)溫度65℃、反應(yīng)時(shí)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(yè)針織印染有限公司廢水處理車間調(diào)節(jié)池中的印染廢水進(jìn)行脫色處理。分別以不同的絮凝脫色劑加入量進(jìn)行絮凝脫色實(shí)驗(yàn)。

　　改性絮凝脫色劑對實(shí)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(dá)到99%及93.4%。在加入量為140mg/L時(shí)就達(dá)到了色度與COD兩項(xiàng)指標(biāo)的一級排放要求。隨著加入量的繼續(xù)增加,色度的去除效果在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)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(jī)藥劑,加入后會使水樣引入額外的有機(jī)物,在加入量大于500mg/L時(shí),處理后水樣的COD已超出了一級排放標(biāo)準(zhǔn)的限定值。因此從COD指標(biāo)考慮,用改性絮凝脫色劑處理實(shí)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(dá)到色度和COD兩項(xiàng)指標(biāo)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(jià)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(jīng)濟(jì)效益是顯而易見的。絮凝沉降產(chǎn)物可填埋或作有機(jī)肥料使用,不會對環(huán)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(shí)驗(yàn)優(yōu)化合成工藝條件,優(yōu)化的結(jié)果為:反應(yīng)溫度65℃,反應(yīng)時(shí)間3h,反應(yīng)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(yōu)劣順序?yàn)榉稚⑷玖蠌U水>酸性染料廢水>活性染料廢水;對實(shí)際印染廢水的最佳脫色率和COD去除率可分別達(dá)到99%和93.4%,其中脫色性能更優(yōu)異。