本申請涉及染料廢水脫色處理，特別是涉及一種雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑及其制備方法與應用。

背景技術：

1、合成染料用于各種行業(yè)，包括紡織加工、食品生產(chǎn)和制藥行業(yè)，產(chǎn)生的染料廢水水量大、殘留染料含量高、可生物降解性差、堿度高、水質(zhì)變化大，處理難度大，是一個主要的環(huán)境問題，約80％往往未經(jīng)處理就排入水道或者直接用于灌溉，對人類健康和生態(tài)系統(tǒng)造成有害影響。未經(jīng)處理的合成染料會使接收水體變色，阻礙可見光到達光臭氧的程度，并具有致癌、誘變和致畸的特性，對植物、動物和人類都有毒性影響。開發(fā)高效、經(jīng)濟的污水處理技術易引起了環(huán)境保護領域的廣泛關注。絮凝沉降技術因其成熟、實用、效率較高，是目前廣泛采用的一種經(jīng)濟可行的染料脫除技術，絮凝劑高效和絮體形成是有效去除染料的關鍵。一系列常規(guī)無機絮凝劑已被用于脫除染料廢水，已有研究表明，適當聚合的無機絮凝劑可提高染料廢水的脫色應用能力，但是，這個過程受到高濃度染料廢水所需的高劑量無機絮凝劑的極大限制，并且觀察到處理過的染料廢水的絮體的沉降性較差，這都是限制其工業(yè)應用的關鍵問題。

2、高分子絮凝劑具有更好的穩(wěn)定性、更低的生物降解性和更好的橋接性能，相同處理效果下所需的投加量更低的優(yōu)勢，其中陽離子高分子絮凝劑具有聚集和絮凝的雙重功能，能夠更好的解決的上述問題。雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑具有脫色效果好、適用范圍廣、受廢水ph影響小、加入量少和產(chǎn)生的污泥量少等優(yōu)點，能夠脫除染料廢水顏色的特殊功效，通過提供大量的陽離子，使染料分子上所帶的負電荷被中和而失穩(wěn)。與此同時，加入的高效脫色絮凝劑因水解生成大量的絮狀物，吸附、網(wǎng)羅脫穩(wěn)后的染料分子，并一起從水體中分離出來，從而達到廢水脫色的目的。

技術實現(xiàn)思路

1、解決的技術問題：

2、本申請需要解決的技術問題是用于紡織加工、食品生產(chǎn)和制藥行業(yè)產(chǎn)生的染料廢水水量大、殘留染料含量高、可生物降解性差、堿度高、水質(zhì)變化大，處理難度大，未經(jīng)處理的合成染料會使接收水體變色，阻礙可見光到達光臭氧的程度，并具有致癌、誘變和致畸的特性，對植物、動物和人類都有毒性影響；絮凝沉降技術因其成熟、實用、效率較高，是目前廣泛采用的一種經(jīng)濟可行的染料脫除技術，但絮凝劑高效和絮體形成是有效去除染料的關鍵，且無機絮凝劑使用過程會受到高濃度染料廢水所需的高劑量無機絮凝劑的極大限制，并且觀察到處理過的染料廢水的絮體的沉降性較差等問題，基于現(xiàn)有技術的不足，本申請?zhí)峁┮环N雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑及其制備方法與應用，以雙氰胺、甲醛、氯化銨、尿素為原料制備了一種雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑yt-x，采用染料廢水為處理對象，以yt-x脫色能力為標準，系統(tǒng)地討論了yt-x的制備條件(物料摩爾比、反應溫度、反應時間等)和yt-x脫色應用的條件(yt-x的投加量、染料廢水溶液的ph值和溫度、脫色應用的攪拌速度和攪拌時間等)對yt-x脫色應用的影響。研究表明，制備的雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑具有脫色效果好、適用范圍廣、受廢水ph影響小、加入量少和產(chǎn)生的污泥量少等優(yōu)點，對染料廢水具有優(yōu)良的脫色應用能力，是一種有發(fā)展前途和開發(fā)價值的脫色絮凝劑，擁有廣闊的應用前景。

3、技術方案：

4、一種雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑，其分子結(jié)構如下：

5、

6、一種雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑的制備方法，具體包括以下步驟：

7、第一步：按摩爾比雙氰胺：甲醛：氯化銨：尿素＝0.2-1:1～4:0.5～3:0.1～1，取雙氰胺、甲醛、氯化銨和尿素，在裝有冷凝回流管和溫度計的反應器中，加入雙氰胺、甲醛、尿素及1/2質(zhì)量的氯化銨，打開冷凝水并開始攪拌，直至攪拌混勻；

8、第二步：升溫到20～40℃，保溫反應10～30min后，加入剩余1/2質(zhì)量的氯化銨；

9、第三步：將溫度設定到50～90℃，保溫反應1～3h后，停止加熱，將產(chǎn)品自然冷卻，即得到雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑，命名為yt-x。

10、作為本申請的一種優(yōu)選技術方案：所述第一步中雙氰胺物質(zhì)的量濃度為0.1～1mol/l。

11、本申請還公開了一種雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑在印染廢水中脫色的應用，于一組燒杯中分別加入ph值為1～14、溫度為15～70℃的染料廢水，放在絮凝攪拌儀上，雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑yt-x的投加量分別為10、50、75、100、125、150、175、200mg/l；所述染料廢水包括紡織加工廢水、食品生產(chǎn)廢水和制藥行業(yè)廢水；所述脫色應用為先以50～200r/min的速度快速攪拌，攪拌時間為1～5min，再以50～90r/min的速度慢速攪拌，攪拌時間為5～20min。

12、作為本申請的一種優(yōu)選技術方案：一種雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑合成反應步驟為：

13、s1，多個雙氰胺分子可以通過氰基與胺基反應生成的亞胺基鍵而連接成為羥甲基衍生物

14、s2，兩個分子間通過與甲醛反應生成的羥甲基進行脫水縮聚反應生成網(wǎng)狀的高聚物，即得到雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑，命名為yt-x。

15、作為本申請的一種優(yōu)選技術方案：s1反應式為：

16、

17、作為本申請的一種優(yōu)選技術方案：s2反應式為：

18、

19、有益效果：

20、本申請所述一種雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑及其制備方法與應用采用以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，具有以下技術效果：

21、1、一種雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑yt-x的投加量為10～200mg/l，該絮凝劑脫色應用能力都為優(yōu)異，雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑具有脫色效果好、適用范圍廣、受廢水ph影響小、加入量少和產(chǎn)生的污泥量少等優(yōu)點；

22、2、投加量過大在保證絮凝劑脫色應用能力穩(wěn)定優(yōu)秀的前提下，會造成codcr去除率下降，為了得到理想的處理效果，同時降低處理成本，絮凝劑的投加量不宜過大；

23、3、溫度對脫色絮凝劑脫色應用能力的影響較小，說明合成的脫色絮凝劑不受地域和季節(jié)的限制，而且它是無色透明、帶有粘性并且流動相良好的高濃度液體產(chǎn)品，便于儲運；

24、4、制備的yt-x絮凝劑對染料廢水具有優(yōu)良的脫色應用能力，是一種有發(fā)展前途和開發(fā)價值的脫色絮凝劑。

技術特征：

1.一種雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑，其分子結(jié)構如下：

2.一種權利要求1所述的一種雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

3.根據(jù)權利要求2所述的一種雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑的制備方法，其特征在于：所述第一步中雙氰胺物質(zhì)的量濃度為0.1～1mol/l。

4.一種權利要求1所述的一種雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑在印染廢水中脫色的應用，其特征在于：于一組燒杯中分別加入ph值為1～14、溫度為15～70℃的染料廢水，放在絮凝攪拌儀上，雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑yt-x的投加量分別為10、50、75、100、125、150、175、200mg/l；所述染料廢水包括紡織加工廢水、食品生產(chǎn)廢水和制藥行業(yè)廢水；所述脫色應用為先以50～200r/min的速度快速攪拌，攪拌時間為1～5min，再以50～90r/min的速度慢速攪拌，攪拌時間為5～20min。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑，其特征在于，所述雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑合成反應步驟為：

6.根據(jù)權利要求5所述的一種雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑，其特征在于，所述s1反應式為：

7.根據(jù)權利要求5所述的一種雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑，其特征在于，所述s2反應式為：

技術總結(jié)
本申請公開了一種雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑及其制備方法與應用，取雙氰胺、甲醛、氯化銨和尿素，在裝有冷凝回流管和溫度計的反應器中，加入雙氰胺、甲醛、尿素及1/2質(zhì)量的氯化銨，打開冷凝水并開始攪拌，直至攪拌混勻；升溫到20～40℃，保溫反應10～30min后，加入剩余1/2質(zhì)量的氯化銨；將溫度設定到50～90℃，保溫反應1～3h后，停止加熱，將產(chǎn)品自然冷卻，即得到雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑；該絮凝劑脫色應用能力都為優(yōu)異，雙氰胺甲醛陽離子絮凝劑具有脫色效果好、適用范圍廣、受廢水pH影響小、加入量少和產(chǎn)生的污泥量少等優(yōu)點，制備的絮凝劑對染料廢水具有優(yōu)良的脫色應用能力，是一種有發(fā)展前途和開發(fā)價值的脫色絮凝劑。

技術研發(fā)人員：潘文秀,王家雷,文玉太,涂新海,梅衛(wèi)民
受保護的技術使用者：江蘇宜凈水處理化學品有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/10