双氰胺甲醛改性脱色剂在模拟染料废水中的应用


近年来,随着我国印染行业的迅速发展,水资源消耗巨大,同时也产生了大量有色废水。印染废水具有色度深、难脱色、可生化性差等特点,已成为国内外公认的难处理废水之一。目前,对印染废水的处理方法主要有物理法、膜过滤法、化学氧化法、絮凝沉降法等。其中,絮凝沉降法由于处理工艺简单、操作方便、脱色高效等优点受到广泛关注。
双氰胺甲醛聚合物最早是应用在固色剂方面,后由日本学者发现其在废水脱色方面具有优异的性能。原因在于它能提供较多的正电荷,能与带负电荷的染料分子发生电中和、氢键、架桥吸附、卷扫网扑等作用,将染料分子沉降下来。但是,双氰胺与甲醛形成的初聚物分子量小,分子链上的活性官能团数目不足,导致其与染料分子作用形成的絮体细小,澄清比较困难,因此对其聚合物的改性成为科技工作者的研究重点。涂盛辉等[8]以丙烯酰胺对双氰胺甲醛聚合物进行改性,确定了其最佳合成条件,用其处理的焦化废水达到污水排放一级标准。黎载波等[9]以尿素部分取代双氰胺制备了一种改性脱色剂,并通过正交试验确定了其最佳合成条件。以乙二胺为改性剂合成了双氰胺甲醛型改性脱色剂,其对活性、酸性及分散三种染料废水都有较好的脱色效果。
本文作者选用尿素、三聚氰胺为改性剂合成了双氰胺甲醛型改性脱色剂。其原因在于尿素、三聚氰胺分子结构中都含有氨基,和双氰胺的性质相似,而且都能够与甲醛反应,生成羟甲基聚合物进而缩聚成线性大分子。本文探讨了物料配比、反应温度、反应时间以及与PAC 复配对产品脱色性能的影响,并对产品进行红外光谱表征。
 由于双氰胺与甲醛的反应是剧烈的放热反应,因此采用氯化铵分批次加入。在装有回流冷凝管和温度计的三口烧瓶中,加入一定物料配比的双氰胺、甲醛、尿素、三聚氰胺及1/2 量的氯化铵,加冷凝水并开始搅拌,升温到50℃,停止加热,10min 后,加入剩余的氯化铵,然后将温度设定到预定温度,反应一定时间后,停止加热,将产品冷却至室温,得到无色透明、带有黏性且流动性良好的液体,即为双氰胺甲醛阳离子改性脱色絮凝剂。
 通过实验得到的结论是: 双氰胺甲醛型絮凝剂对印染废水脱色很有效果,但存在问题是其与染料分子作用形成的絮体细小,澄清比较困难。为弥补这些不足,提升脱色效率,本实验以尿素、三聚氰胺为改性剂合成了双氰胺甲醛型改性脱色剂,研究了物料摩尔配比、反应温度、反应时间对改性脱色剂脱色性能的影响,并探讨了与聚合氯化铝(PAC)复配使用情况。改性后的产品活性官能团充足,与染料形成絮体粗大,澄清容易,脱色性能优于未改性产品。通过单因素试验可知,其最佳的反应条件为:物料摩尔比为双氰胺∶甲醛∶氯化铵∶尿素∶三聚氰胺=13.50.750.130.03,反应温度为80℃,反应时间为3h。改性脱色剂与PAC 的复配使用,能弥补二者的不足,不仅能提升脱色性能,并可减少有机脱色剂使用量,降低处理成本。