双氰胺—甲醛絮凝剂的合成及脱色效果研究

2017-04-05张勤刘培

江苏农业科学 2016年12期

张勤++刘培

摘要：以双氰胺、甲醛为原料合成高分子絮凝剂，系统考察了絮凝剂的加入量、pH值、搅拌速度、搅拌时间和沉降时间对丽春红溶液脱色效果的影响，并研究了絮凝剂对实际印染废水的脱色效果。实验结果表明，处理150 mL丽春红（100 mg/L）染料废水的最佳工艺条件为：絮凝剂加入量为5 g，pH值为8，沉降时间为120 min，搅拌速度为 120 r/min，搅拌时间为20 min；在上述工艺条件下，该絮凝剂对实际印染废水的脱色率为67.48%。

关键词：双氰胺-甲醛絮凝剂；脱色；印染废水；合成

中圖分类号： X703文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2016）12-0499-02

收稿日期：2015-10-31

作者简介：[JP2]张勤（1967—），男，江苏泰州人，高级工程师，主要从事有机合成研究。Tel：（0523）86150056；E-mail：903386438@qq.com。

印染废水是难处理的工业废水之一，絮凝沉降法是其脱色的重要方法[1]。双氰胺-甲醛缩聚物作为一种新型高效脱色剂，它具有脱除印染废水颜色的特殊功效，通过提供大量阳离子，使染料分子上所带的负电荷被中和而失稳，与此同时加入的高效脱色絮凝剂因水解生成大量的絮状物，可吸附、网罗脱稳后的染料分子，从水体中分离，达到脱色的目的[2]。本试验合成了双氰胺-甲醛高分子絮凝剂，研究了该絮凝剂在印染废水中的脱色效果，考察了絮凝剂用量、絮凝时间、搅拌等对脱色效果的影响，从而得出处理印染废水的最佳工艺。

1材料与方法

1.1试验药品、仪器

试验药品：双氰胺（二氰二胺）、甲醛、硫酸铝、硫酸铵，均为AR级；丽春红，为GR级。

试验仪器：JJ-4A六棱同步自动升降搅拌器，722N可见分光光度计。

1.2絮凝剂的合成

在装有电动搅拌器、温度计、回流冷凝管的四颈烧瓶中，依次加入29.5 g双氰胺、6 g硫酸铝、18.6 g硫酸铵、59.8 g甲醛，搅拌溶解后，控制温度为70 ℃，保温反应3 h，冷却至室温即制得高分子絮凝剂产品，烘干，研成白色粉末。

1.3脱色

常温下，取一定量的丽春红模拟印染废水，用10%（质量分数）的氢氧化钠溶液调节溶液的pH为8，加入一定量上述合成的絮凝剂，使用JJ-4A六棱同步自动升降搅拌器以一定的速度搅拌一定时间，再静置一定时间，取上层清液用722N可见分光光度计测量反应后水样的吸光度，研究各工艺条件对脱色效果的影响[3-9]。

2结果与分析

2.1双氰胺-甲醛絮凝剂加入量对脱色效果的影响

调节溶液的pH值为8，沉降时间120 min，搅拌速度 120 r/min，搅拌时间20 min。只改变双氰胺-甲醛絮凝剂的加入量，絮凝剂对丽春红溶液脱色率的影响如图1所示。

[TPZQ1.tif]

[JP2]如图1所示，加入絮凝剂时，丽春红溶液中微粒的表面电位降低，相互之间的排斥力降低，使得微粒开始凝结，继续加入絮凝剂，微粒表面的电位逐渐降至零，微粒之间排斥力最小，絮凝速度最快，脱色效果最好，此时絮凝剂用量为5 g，再增加絮凝剂的量，溶液中的微粒为絮凝剂包围着，与其他微粒接触困难，微粒表面的电位上升，相互之间的排斥力增加，不利于絮凝，因而脱色效果变化不大。以下试验絮凝剂用量为5 g。

2.2pH值对脱色效果的影响

双氰胺-甲醛絮凝剂的加入量为5 g，其他条件不变，只调节溶液的pH值，絮凝剂对丽春红溶液脱色率的影响结果如图2所示。

如图2所示，在酸性条件下，H+离子和其他酸根离子会对絮凝剂和染料微粒进行包围，从而降低脱色率。在碱性条件下，随着碱性的增强，絮凝剂中带正电荷的季胺基与OH-发生中和反应，从而降低了絮凝剂的脱色效果。当pH值为8时，脱色效果最佳。以下试验pH值调节为8。

2.3沉降时间对脱色效果的影响

调节溶液pH值为8，其他条件不变，只改变沉降时间，絮凝剂对丽春红溶液脱色率的影响结果如图3、污泥量如图4所示。

[CM（24]如图3所示，沉降时间在40～120 min时，絮凝剂对丽春红溶液脱色率显著提高，120 min后，脱色率变化很小，说明在搅拌静置120 min后，絮凝过程基本完成，所以沉降时间为120 min时，脱色率最高。同时120 min后，污泥量基本上没有变化，说明搅拌静置120 min后，溶液中的絮凝过程基本结束，而且从40～100 min时间段内所产生的污泥量可以看出，该絮凝剂对丽春红溶液脱色的沉降速度较快。以下试验沉降时间为120 min。

2.4搅拌速度对脱色效果的影响

试验沉降时间为120 min，其他条件不变，只改变搅拌速度，絮凝剂对丽春红溶液脱色率的影响结果如图5所示。

由图5可知，随着搅拌速度的增加，絮凝剂对丽春红溶液的脱色率先升后降。搅拌速度慢，搅拌不充分，絮凝剂无法与溶液中的染料充分接触，导致脱色效果差；搅拌速度过快，又会使絮凝剂从固体粒子表面脱落，也不利于絮凝脱色。120 r/min 时脱色率最大，以下试验搅拌速度为120 r/min。

2.5搅拌时间对脱色效果的影响

试验搅拌速度为120 r/min，其他条件不变，只改变搅拌时间，絮凝剂对丽春红脱色率的影响结果如图6所示。

由图6可知，随着搅拌时间的增加，絮凝剂对丽春红溶液的脱色率先升后降，20 min达最大值。搅拌时间过短，絮凝剂对丽春红溶液中的染料分子凝结没有足够的时间，导致絮凝不充分；搅拌时间过长，又会对已经形成的凝结体造成破坏，同样不利于絮凝剂脱色。搅拌时间为20 min时脱色率最大。

2.6实际染料废水的脱色试验

（1）印染废水最大吸收波长的确定。

用10 mL的移液管移取10 mL某印染厂的废水于 100 mL 的容量瓶中，定容至刻度线，用722N可见分光光度计测其最大吸光波长。

如圖7所示，当波长为410 nm时，吸光度最大。

[TPZQ7.tif]

（2）取150 mL稀释10倍的印染废水，调pH值为8，加入 5 g 的双氰胺-甲醛絮凝剂，调搅拌速度为120 r/min，搅拌 20 min，静置沉降120 min。在410 nm的波长下，测得处理后的废水的吸光度为0.080，脱色率为67.48%。