專利名稱：一種纖維素基廢水絮凝劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢水絮凝劑的制備方法，特別涉及一種纖維素基廢水絮凝劑的制備方法，屬于制漿造紙工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在固液分離及水處理過程中，絮凝沉淀法作為一種較為有效的預(yù)處理方法已得到廣泛應(yīng)用。絮凝效果的優(yōu)劣直接決定著后續(xù)單元過程的運(yùn)行工況、處理費(fèi)用和最終出水水質(zhì)，絮凝劑的選擇同時(shí)又直接影響絮凝效果。深入開展絮凝基礎(chǔ)理論研究、開發(fā)新型高效絮凝劑、優(yōu)化絮凝過程控制是當(dāng)前絮凝劑領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。然而目前，水處理用絮凝劑大部分為合成高分子類絮凝劑，存在降解困難問題，還會(huì)造成環(huán)境污染。同時(shí)，高分子合成原料主要通過石油餾分裂解獲得。石油是不可再生資源，若不能找到合適的石油替代物，合成類高分子將會(huì)由于原料供應(yīng)不足而難以持續(xù)。在絮凝劑制備領(lǐng)域，中國專利(ZL200910229595.7) “一種陽離子高分子絮凝劑”將AM、DM、DMDAAC和去離子水按比例混合反應(yīng)，并加入氯化銨，攪拌混合均勻，加入過硫酸鉀和亞硫酸氫鈉引發(fā)，獲得高分子絮凝劑；中國專利(ZL200710091682.1) “兩性高分子絮凝劑”是通過陰離子高分子絮凝劑、陽離子高分子絮凝劑和非離子高分子絮凝劑溶解在其飽和濃度到達(dá)其臨界絮凝濃度的電解質(zhì)溶液中進(jìn)行制備的；中國專利(ZL200910063702.3) “復(fù)合型高分子絮凝劑”以榆皮草粉、仙人掌粉、羧甲基纖維素鈉和聚丙烯酰胺原料混合制備而成，主要應(yīng)用于污水處理、污泥濃縮、紙漿回收、石油開采等領(lǐng)域，可在較高溫度和較寬PH值條件下使用；美國專利(US4155847) “Cationic polymer f locculant prepared by reactingepichlorohydrin and a Mannich reaction product”通過聚環(huán)氧丙燒與苯酌 ，甲醒和二燒基胺的曼尼希反應(yīng)產(chǎn)物縮聚生成一種新型陽離子絮凝劑，適于各種懸浮液如工業(yè)廢水、紙漿淤漿中和等絮凝過程。截至目前，還未見到采用漂白紙漿纖維部分替代高分子材料，用以制備絮凝劑的相關(guān)工藝技術(shù)出現(xiàn)。`紙漿纖維素基廢水絮凝劑，是將漂白紙漿經(jīng)過充分溶解，加入引發(fā)劑，與丙烯酰胺接枝聚合制備而成的。在制備廢水絮凝劑原料中引入漂白紙漿纖維，作為分子基本骨架，部分替代原有高分子材料，可提高傳統(tǒng)高分子廢水絮凝劑的生物可降解性能，適用于造紙廢水、印染廢水和市政污水等處理過程，具有重要的環(huán)境和社會(huì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服傳統(tǒng)絮凝劑的來源依賴石油資源、存在不可自然降解、生產(chǎn)成本過高等實(shí)際問題，同時(shí)資源化利用現(xiàn)有漂白紙漿，制備高附加值、環(huán)境友好的廢水絮凝劑，本發(fā)明的目的是提供一種纖維素基廢水絮凝劑的制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是采用以下步驟:I)將漂白紙漿加入4°C預(yù)冷30min的氫氧化鈉和尿素混合溶液中，均勻攪拌，放置-12°C冷凍90 120min，取出置于冰浴中攪拌，得到均勻、透明的纖維素溶液；
2)將步驟I)得到的纖維素溶液在機(jī)械攪拌作用下，通入氮?dú)?0min后，50 70°C加入引發(fā)劑引發(fā)15 25min，加入丙烯酰胺進(jìn)行接枝聚合，加入蒸餾水控制整個(gè)反應(yīng)溶液與漂白紙漿的質(zhì)量比為70 90:1，反應(yīng)90 150min，得到均勻的乳白色溶液，即纖維素基廢水絮凝劑。所述的氫氧化鈉和尿素混合溶液,其中氫氧化鈉和尿素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為7wt%和12wt%，上述氫氧化鈉和尿素混合溶液與漂白紙漿的質(zhì)量比為60 80:1 ;引發(fā)劑為過硫酸銨，引發(fā)劑與漂白紙漿的質(zhì)量比為0.2 0.4:1 ;丙烯酰胺與漂白紙漿的質(zhì)量比為2 4:1。所述的漂白紙漿為針葉木漂白紙漿、闊葉木漂白紙漿和竹子漂白紙漿中的一種。與背景技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是:本發(fā)明打破傳統(tǒng)制備廢水絮凝劑的純高分子合成模式，在制備廢水絮凝劑的原料中引入漂白紙漿纖維，作為分子基本骨架，部分替代原有高分子材料，可以降低傳統(tǒng)高分子廢水絮凝劑對(duì)于石油資源的依賴，提高傳統(tǒng)絮凝劑的生物可降解性能，降低廢水絮凝劑的生產(chǎn)成本，具有重要的環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1:I)將針葉木漂白紙漿加入4°C預(yù)冷30min的氫氧化鈉和尿素混合溶液中，其中氫氧化鈉和尿素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為7wt% 和12wt%,氫氧化鈉和尿素混合溶液與針葉木漂白紙漿的質(zhì)量比為80:1，均勻攪拌，放置-12°C冷凍90min，取出置于冰浴中攪拌，得到均勻、透明的纖維素溶液；2)將步驟I)得到的纖維素溶液在機(jī)械攪拌作用下，通入氮?dú)?0min后，70°C加入過硫酸銨引發(fā)15min，過硫酸銨與針葉木漂白紙漿的質(zhì)量比為0.4:1，加入丙烯酰胺進(jìn)行接枝聚合，丙烯酰胺與針葉木漂白紙漿的質(zhì)量比為4:1，加入蒸餾水控制整個(gè)反應(yīng)溶液與針葉木漂白紙漿的質(zhì)量比為90:1，反應(yīng)150min，得到均勻的乳白色溶液，即纖維素基廢水絮凝劑(a)。實(shí)施例2:I)將闊葉木漂白紙漿加入4°C預(yù)冷30min的氫氧化鈉和尿素混合溶液中，其中氫氧化鈉和尿素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為7wt%和12wt%,氫氧化鈉和尿素混合溶液與闊葉木漂白紙漿的質(zhì)量比為70:1，均勻攪拌，放置-121:冷凍120min，取出置于冰浴中攪拌，得到均勻、透明的纖維素溶液；2)將步驟I)得到的纖維素溶液在機(jī)械攪拌作用下，通入氮?dú)?0min后，60°C加入過硫酸銨引發(fā)20min，過硫酸銨與闊葉木漂白紙漿的質(zhì)量比為0.3:1，加入丙烯酰胺進(jìn)行接枝聚合，丙烯酰胺與闊葉木漂白紙漿的質(zhì)量比為3:1，加入蒸餾水控制整個(gè)反應(yīng)溶液與闊葉木漂白紙漿的質(zhì)量比為80:1，反應(yīng)120min，得到均勻的乳白色溶液，即纖維素基廢水絮凝劑(b)。實(shí)施例3:I)將竹子漂白紙漿加入4°C預(yù)冷30min的氫氧化鈉和尿素混合溶液中，其中氫氧化鈉和尿素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為7wt%和12wt%,氫氧化鈉和尿素混合溶液與竹子漂白紙衆(zhòng)的質(zhì)量比為60:1，均勻攪拌，放置-12°C冷凍120min，取出置于冰浴中攪拌，得到均勻、透明的纖維素溶液；2)將步驟I)得到的纖維素溶液在機(jī)械攪拌作用下，通入氮?dú)?0min后，50°C加入過硫酸銨引發(fā)25min，過硫酸銨與竹子漂白紙漿的質(zhì)量比為0.2:1，加入丙烯酰胺進(jìn)行接枝聚合，丙烯酰胺與竹子漂白紙漿的質(zhì)量比為2:1，加入蒸餾水控制整個(gè)反應(yīng)溶液與竹子漂白紙漿的質(zhì)量比為70:1，反應(yīng)90min，得到均勻的乳白色溶液，即纖維素基廢水絮凝劑(C)。測(cè)定實(shí)施例1、2、3制備的三種纖維素基廢水絮凝劑的接枝率，同時(shí)將其應(yīng)用于廢紙制漿造紙綜合廢水的絮凝處理過程。表I為實(shí)施例1、2、3制備的三種纖維素基廢水絮凝劑的接枝率測(cè)定結(jié)果和應(yīng)用于廢紙制漿造紙綜合廢水絮凝過程的處理效果。由表I中數(shù)據(jù)可知，采用本發(fā)明所述的制備方法獲得的纖維素基廢水絮凝劑(a)、(b)、(C)接枝率在35.7 45.5%，接枝聚合較為理想。將其應(yīng)用于廢紙制漿造紙綜合廢水的絮凝處理，廢水濁度去除率在78.0 85.2%，CODCr去除率在38.2 56.7%，說明制備的纖維素基廢水絮凝劑對(duì)廢紙制漿造紙綜合廢水具有較好的絮凝沉淀效果。本發(fā)明制備的產(chǎn)品在水溶液中分散均勻、溶解性好，未出現(xiàn)自身絮聚、交聯(lián)等現(xiàn)象，適于稀釋到所需濃度，添加至目標(biāo)廢水中進(jìn)行絮凝處理。表I
權(quán)利要求
1.一種纖維素基廢水絮凝劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將漂白紙漿加入4°C預(yù)冷30min的氫氧化鈉和尿素混合溶液中，均勻攪拌，放置于-12°C條件下，冷凍90 120min后取出，置于冰浴中攪拌，得到均勻、透明的纖維素溶液； 2)將步驟I)得到的纖維素溶液在機(jī)械攪拌作用下，通入氮?dú)?0min后，50 70°C加入引發(fā)劑引發(fā)15 25min，加入丙烯酰胺進(jìn)行接枝聚合，加入蒸餾水控制整個(gè)反應(yīng)溶液與漂白紙漿的質(zhì)量比為70 90:1，反應(yīng)90 150min，得到均勻的乳白色溶液，即纖維素基廢水絮凝劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維素基廢水絮凝劑的制備方法，其特征在于:所述的氫氧化鈉和尿素混合溶液，其中氫氧化鈉和尿素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為7wt%和12wt%,上述氫氧化鈉和尿素混合溶液與漂白紙漿的質(zhì)量比為60 80:1 ;引發(fā)劑為過硫酸銨，引發(fā)劑與漂白紙漿的質(zhì)量比為0.2 0.4:1 ;丙烯酰胺與漂白紙漿的質(zhì)量比為2 4:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維素基廢水絮凝劑的制備方法，其特征在于:所述的漂白紙漿為針葉木漂白紙漿、闊葉木漂白紙漿和竹子漂白紙漿中的一種，優(yōu)選針葉木漂白紙漿 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種纖維素基廢水絮凝劑的制備方法。采用方法的要點(diǎn)是將漂白紙漿經(jīng)過充分溶解，加入引發(fā)劑，與丙烯酰胺接枝聚合制備纖維素基廢水絮凝劑。該方法簡易、快速、高效，特別適用于易于生物降解的纖維素基廢水絮凝劑制備。本發(fā)明在制備廢水絮凝劑的原料中引入漂白紙漿纖維，作為分子基本骨架，部分替代了原有高分子材料，降低了傳統(tǒng)高分子廢水絮凝劑對(duì)石油資源的依賴，提高了傳統(tǒng)絮凝劑的生物可降解性能，適于造紙廢水、印染廢水和市政污水等處理過程，具有重要的環(huán)境和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)C08F251/02GK103183780SQ20131011681
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者姚菊明, 劉虹奕, 張勇, 沈小創(chuàng) 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)