專利名稱：一種利用酚醛樹脂廢水制備混凝土減水劑裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混凝土減水劑制備方法的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種利用酚醛樹脂生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)生的廢水制備混凝土減水劑裝置與方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，酚醛樹脂制造過程中須大量反應(yīng)水，該樹脂合成后減壓脫水又要將大量廢水排放，該廢水中主要成分為苯酚、甲醛與水，該廢水毒性大、有機廢物多，任意排放造成對周圍環(huán)境嚴重污染，在環(huán)保工程中被列為主要毒物之一。目前，所述酚醛樹脂制造過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢水的處理方法通常是采用現(xiàn)行酸煮 (或堿煮)預(yù)處理，從中回收部分低分子量樹脂，但廢水經(jīng)預(yù)處理后仍含有苯酚，甲醛等有害物質(zhì)，以酚含量為例，一般濃度在數(shù)百至上千MG/L，這遠超過國家規(guī)定的廢水排放標準， 因此在這種預(yù)處理的基礎(chǔ)上，又提出了各種處理方法，主要有生物化學法，化學氧化法，吸附法，萃取法，液膜分離法，焚燒爐焚燒法和光催化法等。所述生化法，需在處理前加數(shù)倍新鮮水稀釋，工藝設(shè)備復(fù)雜，占地面積大、又費時
費工；所述化學沉淀法，在酚醛廢水中加入甲醛尿素，使之與有害物質(zhì)反應(yīng)生成沉淀廢渣，而該廢渣又會形成新的二次污染源；所述吸附法，目前應(yīng)用比較普遍，有些企業(yè)采用大孔樹脂吸附法或采用活性碳吸附法，其中吸附劑通常需再處理或者更換，工藝過程較復(fù)雜，處理費用也相對較高。所述離心萃取法，該方法處理酚醛廢水，需頻繁操作提取，萃取靜置分離、油相反萃取等步驟，工藝過程較長，而處理效果不太理想；所述液膜法，要經(jīng)過膜層制造，液膜分離靜電破乳，液液分離等步驟，其操作工藝和設(shè)備也較為復(fù)雜；綜上所述，現(xiàn)有的各式各樣處理所述酚醛樹脂廢水方法，其工藝過程較為復(fù)雜、又環(huán)保與經(jīng)濟效益尚有不足之處。此外，隨著混凝土技術(shù)的迅猛發(fā)展，當前混凝土外加劑已經(jīng)成為現(xiàn)代混凝土工程不可或缺的組分之一，其中混凝土減水劑是目前最常見的外加劑之一，用以改善混凝土的和易性與強度；節(jié)約水泥，方便施工。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的狀況，提供一種酚醛樹脂廢水直接用于生產(chǎn)氨基磺酸鹽類高效減水劑并實現(xiàn)廢水零排放的利用酚醛樹脂廢水制備混凝土減水劑裝置與方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種利用酚醛樹脂廢水反應(yīng)制備混凝土減水劑的裝置，包括一帶攪拌器的反應(yīng)鍋，該反應(yīng)鍋上端設(shè)有反應(yīng)組分入口，該反應(yīng)鍋下端設(shè)有生成物出口，其特征在于
該反應(yīng)鍋上端組分入口設(shè)置為第一組分入口與第二組分入口，所述第一組分入口分別與酚醛組分、甲醛組分、氨基磺酸組分、丙烯酰胺組分、尿素組分相連通，所述第二組分入口與酚醛樹脂廢水經(jīng)計量泵連通；所述反應(yīng)鍋上端還設(shè)有蒸汽通道、水通道、壓力表、與溫度計；所述蒸汽通道用于在反應(yīng)鍋中加溫并達到規(guī)定的加成和縮聚反應(yīng)溫度；所述反應(yīng)鍋上端通過第一支管還與氫氧化鈉組分相連通，該氫氧化鈉組分又通過第二支管與所述酚醛樹脂廢水相連通，它的作用是調(diào)節(jié)PH值達到工藝要求；所述反應(yīng)鍋下端的生成物出口設(shè)置為氨基磺酸鹽系列混凝土減水劑液態(tài)成品生成罐；該混凝土減水劑液態(tài)成品生成罐經(jīng)輸送泵與噴霧干燥塔連接，所述混凝土減水劑液態(tài)品噴霧干燥后進入混凝土減水劑粉劑產(chǎn)品桶。一種利用酚醛樹脂廢水反應(yīng)制備混凝土減水劑的方法，包括化學加成反應(yīng)、縮聚反應(yīng)及噴霧干燥三個步驟，所述酚醛樹脂廢水是該酚醛樹脂制備過程得到的，該酚醛樹脂廢水中具有苯酚含量與甲醛含量，其特征在于所述化學加成反應(yīng)、所述縮聚反應(yīng)是在帶攪拌器的反應(yīng)鍋中進行的，參予反應(yīng)的主要組分及組分含量為酚醛樹脂廢水100 2000重量份苯酚(包括所述酚醛樹脂廢水中的苯酚含量) 200 275重量份甲醛(包括所述酚醛樹脂廢水中的甲醛含量) 36 45重量份氨基磺酸26-40重量份丙烯酰胺(與酚醛和甲醛反應(yīng)用的催化劑)0. 3-6. 5重量份水(包括酚醛樹脂廢水經(jīng)過化學反應(yīng)后分離水) 140-200重量份反應(yīng)條件為縮聚反應(yīng)溫度70 100°C，反應(yīng)時間120 240分鐘，PH值為彡7 ；反應(yīng)后分離得到的液態(tài)生成物液體減水劑可直接用在混凝土生產(chǎn)中，固態(tài)須于160 250°C 條件下噴霧干燥，構(gòu)成氨基磺酸鹽系混凝土減水劑固態(tài)粉狀品。由于采取上述在酚醛廢水中加氨基磺酸，苯酚，甲醛以及關(guān)聯(lián)抑制劑尿素，經(jīng)合成縮聚、中和等工藝方法，實現(xiàn)了酚醛樹脂的無廢水排放，廢水污染物變成有用原料，用于生產(chǎn)氨基磺酸鹽類高效減水劑，從而具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。所述酚醛樹脂廢水中預(yù)先測定的酚醛含量為90 110克/升，所述酚醛樹脂廢水中的測定的甲醛含量為35 40克/升；以上酚醛樹脂廢水中的酚醛與甲醛含量已計入所述參予反應(yīng)的主要組分及組分含量中，即可抵一部分原料苯酚和甲醛，不足部分按配方計算補加，酚醛樹脂所得廢水部分直接用作生產(chǎn)水。所述酚醛樹脂廢水的PH值是采用氫氧化鈉20 40%溶液來調(diào)節(jié)，并達到該PH值為》7，其作用是使得反應(yīng)體系PH值達到理想狀態(tài)。所述制備過程是①先將所述苯酚、所述甲醛和所述丙烯酰胺加入反應(yīng)鍋中，采用氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH 值為彡7，然后，升溫到70 80°C，反應(yīng)2 3小時；②加入所述酚醛樹脂廢水、所述氨基磺酸，在100 110°C溫度下，反應(yīng)1 2小時；③加入交聯(lián)抑制劑尿素，在100 110°C溫度下，繼續(xù)反應(yīng)5 6小時；④將上述組分溫度達到100-110°C后冷卻到40 50°C，加入氫氧化鈉中和至PH值為> 9，即構(gòu)成所述氨基磺酸鹽系混凝土減水劑液態(tài)成品。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點是1.實現(xiàn)了酚醛樹脂生產(chǎn)廢水零排放，免除了其廢水對周圍環(huán)境的污染；2.原有的廢水污染物變成有用原料，用于生產(chǎn)氨基磺酸鹽類高效減水劑；3.由于廢水直接利用，免去了現(xiàn)有技術(shù)中的各種復(fù)雜的廢水處理工程，從而節(jié)省了工程費用與處理費用；4.本發(fā)明綜合利用所生產(chǎn)的高效減水劑的成本比常規(guī)同類產(chǎn)品明顯降低，因而具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
具體實施例方式所述酚醛樹脂制造過程排放廢水中主要成分苯酚、甲醛與水恰恰是制作氨基磺酸鹽系混凝土減水劑的主要原材料，并通過特定的工藝流程，成就了爾棄我用的好事，從而變廢為寶造福人民，與此同時創(chuàng)造了社會效益和經(jīng)濟效益。本發(fā)明的酚醛樹脂廢水是該酚醛樹脂制備過程得到的，該酚醛樹脂廢水中具有苯酚含量和甲醛含量。通過酚醛樹脂廢水中再加入氨基磺酸、苯酚、甲醛以及關(guān)聯(lián)抑制劑尿素，經(jīng)加成縮聚、中和等一系列的反應(yīng)工藝方法來實現(xiàn)。本發(fā)明是利用酚醛樹脂廢水直接用于生產(chǎn)氨基磺酸鹽類高效減水劑的生產(chǎn)；即是將酚醛樹脂廢水處理過程變?yōu)榘被撬猁}系高效減水劑的生產(chǎn)過程，使酚醛樹脂的生產(chǎn)實現(xiàn)無廢液排放，免除廢水對環(huán)境的污染，同時又節(jié)約了水資源。該氨基磺酸鹽系高效減水劑為芳香族氨基酸鹽醛類縮合物，以氨基苯磺酸、苯酚為主要原料，在加熱條件下與甲醛聚合而成。其制造過程中，加入水作為溶劑，苯酚與甲醛為主要原料。本發(fā)明的目的是將酚醛樹脂廢水直接加以利用。以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。如圖1所示，一種利用酚醛樹脂廢水反應(yīng)制備混凝土減水劑的裝置，包括一帶攪拌器7的反應(yīng)鍋，該反應(yīng)鍋上端設(shè)有反應(yīng)組分入口，該反應(yīng)鍋下端設(shè)有生成物出口。該反應(yīng)鍋10上端組分入口設(shè)置為第一組分入口 11與第二組分入口 14，該第一組分入口分別與酚醛組分1、甲醛組分2、氨基磺酸組分3、丙烯酰胺組分4、尿素組分5相連通，第二組分入口與酚醛樹脂廢水21經(jīng)計量泵15連通；反應(yīng)鍋10上端還設(shè)有蒸汽通道8、水通道6、壓力表12、與溫度計13 ；該蒸汽通道 8用于在反應(yīng)鍋中加溫并達到規(guī)定的縮聚反應(yīng)溫度；該蒸汽通道8是盤管式裝置在反應(yīng)鍋中。反應(yīng)鍋10上端通過第一支管91還與氫氧化鈉組分9相連通，該氫氧化鈉組分又通過第二支管92與酚醛樹脂廢水21相連通；用以調(diào)節(jié)PH值達到工藝參數(shù)；反應(yīng)鍋下端的生成物出口設(shè)置為氨基磺酸鹽系混凝土減水劑液態(tài)成品生成罐16 ； 該混凝土減水劑液態(tài)成品生成罐經(jīng)輸送泵18與噴霧干燥塔19連接，混凝土減水劑液態(tài)成品噴霧干燥后便制成并進入混凝土減水劑粉劑產(chǎn)品灌入筒22。所述氨基磺酸鹽類減水劑的合成主要包括以下反應(yīng)其一是酚類單體與甲醛的加成反應(yīng)；其二是氨基、芳基、磺化劑與甲醛的加成反應(yīng)；其三是以上兩種加成反應(yīng)產(chǎn)生物間的縮聚反應(yīng)。適當調(diào)整原料配方以及工藝參數(shù)，就可以制備出不同規(guī)格的氨基磺酸鹽系列高效減水劑。以下列出氨基磺酸鹽系高效減水劑主要原料配方組分及組分含量酚醛樹脂廢水 100 2000重量份苯酚(包括所述酚醛樹脂廢水中的苯酚含量) 200 275重量份 甲醛(包括所述酚醛樹脂廢水中的甲醛含量)36 45重量份 氨基磺酸 26 40 重量份丙烯酰胺(與酚醛、甲醛反應(yīng)的催化劑)0.3 6.5重量份水(包括酚醛樹脂廢水經(jīng)過化學反應(yīng)后分離水) 140 550重量份尿素0. 4 0. 5重量份反應(yīng)條件為縮聚反應(yīng)溫度70 100°C，反應(yīng)時間120 240分鐘，PH值為彡7 ； 反應(yīng)后分離得到的液態(tài)生成物于160 250°C條件下噴霧干燥，構(gòu)成氨基磺酸鹽系混凝土減水劑固態(tài)粉狀品。所述酚醛樹脂廢水中預(yù)先測定的苯酚含量為90 110克/升(所述配方組分酚醛樹脂廢水)，所述酚醛樹脂廢水中預(yù)先測定的甲醛含量為35 40克/升(所述配方組分酚醛樹脂廢水)。酚醛樹脂廢水的PH值是采用氫氧化鈉20 40%溶液來調(diào)節(jié)，并達到該PH值為彡7。利用酚醛樹脂廢水直接用于生產(chǎn)氨基磺酸鹽類高效減水劑制備過程是①先將苯酚、甲醛和丙烯酰胺加入反應(yīng)鍋中，采用氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH值為> 7，然后，升溫到70 80°C，反應(yīng)2 3小時；②加入所述酚醛樹脂廢水、所述氨基磺酸，在100 110°C溫度下，反應(yīng)1 2小時；③加入交聯(lián)抑制劑尿素，在100 110°C溫度下，繼續(xù)反應(yīng)5 6小時；④將上述組分溫度達到100 110°C后，冷卻到40 50°C，加入氫氧化鈉中和至 PH值為> 9，即構(gòu)成所述氨基磺酸鹽系混凝土減水劑液態(tài)減水劑產(chǎn)品；再經(jīng)噴霧干燥即可制成粉劑產(chǎn)品。本發(fā)明利用酚醛樹脂廢水作為氨基磺酸鹽系高效減水劑的生產(chǎn)原料，該酚醛樹脂廢水中含酚量和含醛量可抵一部分所述組分含量中的苯酚和甲醛，不足部分按配方計算補加，廢水直接用作生產(chǎn)水。所述反應(yīng)體系中的酸堿度，可以選擇加入一定濃度的無機堿溶液作為反應(yīng)催化劑，使反應(yīng)體系PH值達到理想狀態(tài)，一般PH值為> 7。反應(yīng)物的濃度過高或過低都會對反應(yīng)產(chǎn)生影響，反應(yīng)物的濃度過低，則反應(yīng)物分子碰撞的概率低，縮合不易進行，分子量低影響減水劑質(zhì)量；反應(yīng)物的濃度過高，則縮合反應(yīng)加快，易凝膠化，反應(yīng)不易控制；所以，反應(yīng)物與水的比約為1 4左右。以下是本發(fā)明第一個實施例按所述氨基磺酸鹽系減水劑主要組分及組分含量，將苯酚、甲醛和丙烯酰胺加入帶有回流冷凝器、溫度計和攪拌器的反應(yīng)鍋中，在攪拌的情況下，加入氫氧化鈉，調(diào)節(jié)PH值為7 11，升溫至回流溫度反應(yīng)2 3小時后，加入氨基磺酸和酚醛樹脂廢水于回流溫度反應(yīng)1 3小時，再加入尿素，然后升溫至回流溫度1 5小時，即得所述氨基磺酸鹽系高效減水劑的產(chǎn)品。以下是本發(fā)明第二個實施例第一步，按所述氨基磺酸鹽系減水劑的組分及組分含量，將尿素，苯酚，氨基苯磺酸，氨基磺酸鈉和酚醛樹脂廢水加入反應(yīng)鍋中，用氨基磺酸的加量控制PH值，使PH值在 2 4之間；第二步，將第一步所得的物料加溫，溫度控制在85 90°C，在1. 5 2小時內(nèi)滴加甲醛，保溫8 10小時；第三步，第二步所得的物料迅速降溫到40 50°C，加入氫氧化鈉溶液，將PH值調(diào)節(jié)至8 10，保溫至少1. 5小時；即得所述氨基磺酸鹽系減水劑的產(chǎn)品。本發(fā)明的減水性能達到GB8076-1997中普通減水劑的質(zhì)量要求。本發(fā)明實現(xiàn)了從制備酚醛樹脂而產(chǎn)生的廢水用來制造氨基磺酸鹽類高效減水劑的方法，與此同時，又可使酚醛樹脂生產(chǎn)過程實現(xiàn)廢液零排放，免除了廢水對環(huán)境的污染， 并節(jié)省污水處理設(shè)備投資及污水處理費用和節(jié)約水資源，因而具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。本發(fā)明適當調(diào)整所述原料配方組分與組分含量以及工藝參數(shù)，可以制造出各種各樣不同規(guī)格的氨基磺酸鹽系列高效減水劑。
權(quán)利要求
1.一種利用酚醛樹脂廢水制備混凝土減水劑的裝置，包括一反應(yīng)鍋，該反應(yīng)鍋上端設(shè)有反應(yīng)組分入口，該反應(yīng)鍋下端設(shè)有生成物出口，其特征在于所述反應(yīng)鍋(10)組分入口設(shè)置為第一組分入口(11)與第二組分入口(14)，所述第一組分入口(11)分別與苯酚組分(1)、甲醛組分O)、氨基磺酸組分(3)、丙烯酰胺組分0)、 尿素組分(5)相連通，所述第二組分入口(14)與所述酚醛樹脂廢水經(jīng)計量泵(15)連通；所述反應(yīng)鍋(10)上端還設(shè)有蒸汽通道(8)、水通道(6)、壓力表(12)、與溫度計(13)；所述反應(yīng)鍋(10)上端通過第一支管(91)還與氫氧化鈉組分(9)相連通，該氫氧化鈉組分(9)又通過第二支管(9 與所述酚醛樹脂廢水相連通；所述反應(yīng)鍋(10)下端的生成物出口設(shè)置為氨基磺酸鹽系列混凝土減水劑液態(tài)成品生成罐(16)；該混凝土減水劑液態(tài)成品生成罐(16)經(jīng)輸送泵(18)與噴霧干燥塔(19)連接， 所述混凝土減水劑液態(tài)成品噴霧干燥后進入混凝土減水劑粉劑產(chǎn)品灌入桶02)。
2.一種利用酚醛樹脂廢水制備混凝土減水劑的方法，包括化學加成反應(yīng)、縮聚反應(yīng)與噴霧干燥三個步驟，所述酚醛樹脂廢水是該酚醛樹脂制備過程得到的，該酚醛樹脂廢水中具有苯酚含量與甲醛含量，其特征在于所述化學加成反應(yīng)、所述縮聚反應(yīng)是帶攪拌器的反應(yīng)鍋中進行的，參予反應(yīng)的主要組分及組分含量為酚醛樹脂廢水苯酚(包括所述酚醛樹脂廢水中的苯酚含量)甲醛(包括所述酚醛樹脂廢水中的甲醛含量)氨基磺酸丙烯酰胺水(包括酚醛樹脂廢水經(jīng)過化學反應(yīng)后分離水)尿素反應(yīng)條件為縮聚反應(yīng)溫度70 100°C，反應(yīng)時間120 240分鐘；，PH值為彡7 ；反應(yīng)后分離得到的液態(tài)生成物于160 250°C條件下噴霧干燥，構(gòu)成固態(tài)粉狀品的氨基磺酸鹽系混凝土減水劑。
3.如權(quán)利要求2所述的利用酚醛樹脂廢水制備混凝土減水劑的方法，其特征在于所述酚醛樹脂廢水中預(yù)先測定的苯酚含量為90 110克/升，所述酚醛樹脂廢水中預(yù)先測定的甲醛含量為35 40克/升。
4.如權(quán)利要求3所述的利用酚醛樹脂廢水制備混凝土減水劑的方法，其特征在于所述酚醛樹脂廢水的PH值是采用氫氧化鈉20 40%溶液來調(diào)節(jié)，并達到該PH值為> 7，使得反應(yīng)體系PH值達到理想狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求2所述的利用酚醛樹脂廢水制備混凝土減水劑的方法，其特征在于所述制備過程如下①先將所述苯酚、所述甲醛和所述丙烯酰胺加入反應(yīng)鍋中，采用氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH值為彡7，然后，升溫到70 80°C，反應(yīng)2 3小時；②加入所述酚醛樹脂廢水與所述氨基磺酸在100 110°C溫度下，反應(yīng)1 2小時；③加入交聯(lián)抑制劑尿素，在100 110°C溫度下，繼續(xù)反應(yīng)5 6小時；④將上述組分溫度達到100 110°C后，冷卻到40 50°C，加入氫氧化鈉中和至PH值100 2000重量份 200 275重量份 36 45重量份 26-40重量份 0. 3 6. 5重量份140 550重量份 0. 4 0. 5重量份為> 9，即構(gòu)成所述氨基磺酸鹽系混凝土減水劑液態(tài)品。
全文摘要
一種利用酚醛樹脂廢水制備混凝土減水劑的方法，包括化學加成與縮聚反應(yīng)，并在帶攪拌器的反應(yīng)鍋中進行，所述酚醛樹脂廢水是酚醛樹脂制備過程得到的，該酚醛樹脂廢水中具有苯酚含量與甲醛含量，參予減水劑制備主要組分有酚醛樹脂廢水、苯酚、甲醛及氨基磺酸，反應(yīng)溫度70～100℃，反應(yīng)時間120～240分鐘；反應(yīng)后分離得到的液態(tài)生成物于160～250℃條件下噴霧干燥，構(gòu)成固態(tài)粉狀成品的氨基磺酸鹽系混凝土減水劑；本發(fā)明優(yōu)點是實現(xiàn)了酚醛樹脂生產(chǎn)完全無廢水排放，免除廢水處理工程與環(huán)境的污染；其次是原有的廢水污染物變成有用原料，用于生產(chǎn)氨基磺酸鹽系混凝土減水劑，因而具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。
文檔編號C04B24/22GK102173636SQ20111003531
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月27日
發(fā)明者何偉卿 申請人:何偉卿