一种铁系破乳脱色剂及其制备方法和应用

1.本发明涉及废水处理制剂技术领域，特别涉及一种铁系破乳脱色剂及其制备方法和应用。


背景技术：

2.在当下，印刷行业的发展是十分的蓬勃，更是推动着全球工业化、现代化的发展，印刷行业的发展同时也使得油墨的消耗量不断增大。但在印刷行业带来便利的同时，其产生的印染废水对全球环境的污染危害更是日益增大。油墨废水是常见的一种印染废水，具有高色度、高cod的特点，油墨废水不能直接排放，可见对油墨废水的脱色处理极为重要。
3.油墨废水中的污染成分主要为芳香烃化合物、杂环化合物、有色基团、水溶性丙烯酸树脂、大分子量的醇基或苯基分散剂。国外针对油墨废水的处理大多采用物理化学法，其中化学混凝、吸附、膜工艺、化学氧化、电化学为主要处理工艺。现在国内常见的处理方法有微电解法、絮凝吸附法、混凝沉淀法、酸析电催化法等。陈菲儿等利用有机、无机絮凝剂制备的复合型絮凝剂(pmsf)，其处理油墨废水后色度去除率可达94.6％。而破乳脱色剂是一种更为有效又节约成本的药品，市售的铝系破乳脱色剂处理油墨废水的脱色效果显著，脱色率高达99％以上，但是进行破乳脱色时，使用量大，沉降速度慢。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明目的在于提供一种铁系破乳脱色剂及其制备方法与应用，本发明提供的铁系破乳脱色剂可以在少量添加时达到较高的脱色效果，使脱色生成的矾花密实度高、沉降速度快。
5.为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种铁系破乳脱色剂，按重量份数计，由以下原料组成：高锰酸钾0.01～0.03份、次氯酸钙0.1～1.0份、六水合三氯化铁0.3～0.6份、聚二甲基二烯丙基氯化铵0.1～0.25份、聚丙烯酰胺0.1～0.25份和水85～100份。
6.优选的，所述铁系破乳脱色剂，按重量份数计，由以下原料组成：高锰酸钾0.01～0.02份、次氯酸钙0.3～0.7份、六水合三氯化铁0.4～0.5份、聚二甲基二烯丙基氯化铵0.15～0.2份、聚丙烯酰胺0.15～0.2份和水90～100份。
7.本发明还提供了上述技术方案所述铁系破乳脱色剂的制备方法，将高锰酸钾溶于水后，边搅拌边加入次氯酸钙后继续搅拌，静置后取上清液加入六水合三氯化铁、聚二甲基二烯丙基氯化铵和聚丙烯酰胺，待其完全溶解后即得铁系破乳脱色剂。
8.优选的，所述加入次氯酸钙后继续搅拌时间为15～25min。
9.本发明还提供了上述技术方案所述铁系破乳脱色剂在脱除油墨废水中的应用，应用方法为：将油墨废水ph调至2以下，再投入权利要求1所述铁系破乳脱色剂进行搅拌，搅拌完成后，调节ph至7～9，静置沉淀。
10.优选的，所述铁系破乳脱色剂的加入量为每80ml上清液加入5ml铁系破乳脱色剂。
11.优选的，所述搅拌时间为20～25min。
12.优选的，所述静置沉淀时间大于8h。
13.有益技术效果：
14.本发明添加的聚二甲基二烯丙基氯化铵可提供大量的阳离子，从而使废水中的染料分子上所附带的负电荷被中和从而失稳，添加的聚丙烯酰胺分子有许多化学活性基团，它们能和沉淀微粒产生很多连接而形成较大的絮凝物，高锰酸钾、次氯酸钙、六水合三氯化铁具有很强的氧化性能够快速氧化废水中的有机物，通过吸附和氧化的协同作用，能够在少量添加时达到较高的脱色效果，使脱色生成的矾花密实度高、沉降速度快，对油墨废水的脱色率能达到96％以上，并且色度均显著下降。
附图说明
15.图1为本发明所述铁系破乳脱色剂脱色试验机理图；
16.图2为实施例9铁系破乳脱色剂与铝系破乳脱色剂脱色试验对比图，其中，a是静置沉淀刚开始时对比图，b是静置沉淀12h后对比图，c是静置沉淀后油墨废水上清液对比图；
17.图3为实施例9铁系破乳脱色剂处理前后的油墨废水滤渣的红外光谱图。
具体实施方式
18.本发明原理如图1所示，将油墨废水调至强酸性可降低水溶性丙烯酸树脂的水溶性，同时使得铁系破乳脱色剂中的高锰酸钾和次氯酸钙发挥出强氧化性，将芳香烃化合物氧化生成苯甲酸，破坏带色基团。同时，水溶性丙烯酸树脂的甲基被高锰酸钾氧化成羧基。
19.六合水三氯化铁在铁系破乳脱色剂中的作用主要在于将油墨废水调碱后，fe
3+
在废水中发生水解，六合水三氯化铁的水解过程较为复杂，其反应式如公式3-1、3-2所示：
[0020][0021][0022]
与此同时还发生了一系列的聚合反应，生成了多核聚合物，其反应式如公式3-3所示：
[0023][0024]
由于fe
3+
的水解和聚合反应生成的多核聚合物带有较多的正电荷，使得油墨废水中的阳离子浓度变大，压缩了胶体表面的双电层，还能吸附油墨废水中带负电的胶体颗粒，使得油墨废水中的胶体颗粒脱稳，微粒之间产生碰撞从而形成较大的絮体，随着重力作用沉降，并卷扫其它胶体颗粒一起下沉，从而使得油墨废水的脱色完全。
[0025]
根据上述所述原理，本发明提供了一种铁系破乳脱色剂，按重量份数计，由以下原料组成：高锰酸钾0.01～0.03份、次氯酸钙0.1～1.0份、六水合三氯化铁0.3～0.6份、聚二甲基二烯丙基氯化铵0.1～0.25份、聚丙烯酰胺0.1～0.25份和水85～100份。
[0026]
在一些实施方式中，按重量份数计，高锰酸钾0.01～0.03份，优选为0.01～0.02份。由于高锰酸钾的强氧化性，高锰酸钾添加量的增大会使得脱色率和色度都随之增强，当投加量大于0.02份时，废水的色度基本稳定，而投加量超过0.03g后，脱色率开始出现下滑，
这是由于高锰酸钾溶液添加过量，导致其本身的紫红色残留在废水中无法褪去，因此，高锰酸钾为0.01～0.03份。
[0027]
在一些实施方式中，以高锰酸钾的用量为基准，按重量份数计，次氯酸钙0.1～1.0份，优选为0.3～0.7份。次氯酸钙对脱色率和色度的显著效果主要体现在微量和少量之间，过量的次氯酸钙会降低脱色效率，这是因为次氯酸钙的量越多，反而会导致脱色剂出现大量沉淀，无法使得铁系破乳脱色剂的药效完全发挥出来，油墨废水的脱色率和色度就随之逐渐下降，因此，次氯酸钙的投加量为0.1～1.0份。
[0028]
在一些实施方式中，以高锰酸钾的用量为基准，按重量份数计，六水合三氯化铁0.3～0.6份，优选为0.4～0.5份。六水合三氯化铁的用量对脱色率和色度的影响很大，微量的六水合三氯化铁对油墨废水的脱色效果十分不稳定，当添加量超过0.5份时，色度基本稳定，脱色率涨幅变小。因此，六水合三氯化铁的投加量为0.3～0.6份。
[0029]
在一些实施方式中，以高锰酸钾的用量为基准，按重量份数计，聚二甲基二烯丙基氯化铵0.1～0.25份，优选为0.15～0.2份。
[0030]
在一些实施方式中，以高锰酸钾的用量为基准，按重量份数计聚丙烯酰胺0.1～0.25份，优选为0.15～0.2份。
[0031]
本发明还提供了上述技术方案所述铁系破乳脱色剂的制备方法，将高锰酸钾溶于水后，边搅拌边加入次氯酸钙后继续搅拌，静置后取上清液加入六水合三氯化铁、聚二甲基二烯丙基氯化铵和聚丙烯酰胺，待其完全溶解后即得铁系破乳脱色剂。
[0032]
本发明还提供了上述技术方案所述铁系破乳脱色剂在脱除油墨废水中的应用，应用方法为：将油墨废水ph调至2以下，再投入所述铁系破乳脱色剂进行搅拌20～25min，搅拌完成后，调节ph至7～9，静置沉淀大于8h；所述铁系破乳脱色剂的加入量为每80ml上清液加入5ml铁系破乳脱色剂。
[0033]
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0034]
实施例1～9铁系破乳脱色剂的制备
[0035]
铁系破乳脱色剂的制备
[0036]
将高锰酸钾溶于100ml水后，边搅拌边加入次氯酸钙后继续搅拌20min，静置后取上清液加入六水合三氯化铁、聚二甲基二烯丙基氯化铵和聚丙烯酰胺，待其完全溶解后即得铁系破乳脱色剂。实施例1～9铁系破乳脱色剂的原料组成见表1。
[0037]
表1实施例1～9铁系破乳脱色剂的原料组成数据
[0038][0039]
试验例
[0040]
将实施例1～9的铁系破乳脱色剂进行油墨废水(色度2000倍)脱色处理试验，试验结果见表2所示。
[0041]
表2实施例1～9的铁系破乳脱色剂对油墨废水脱色处理试验数据
[0042][0043][0044]
由表2可知，经铁系破乳脱色剂处理后的油墨废水的脱色率均能达到96％以上，并且色度均显著下降。
[0045]
对实施例9处理前后的油墨废水滤渣进行红外光谱分析，由图3可知，处理后油墨废水在3610cm-1
处比处理前多出了一个o-h的伸缩振动吸收峰。处理前油墨废水在2960cm-1
附近存在-ch2基团的吸收峰，而处理后的油墨废水虽然也有吸收峰，但强度明显变弱，可见油墨废水中丙烯酸的-ch2被氧化。处理前后油墨废水在1639cm-1
附近均有n＝n的吸收峰，说明存在有色基团。处理前油墨废水在1319cm-1
附近的醇基吸收峰在处理后强度减弱，可见处理后油墨废水的醇基分散剂被氧化。观察指纹区，可以看到处理后油墨废水在872cm-1
和701cm-1
处出现了单取代苯环的c-h面外弯曲振动吸收峰。
[0046]
对比例
[0047]
选取实施例9铁系破乳脱色剂与市售的铝系破乳脱色剂进行对比试验，脱色剂相应成分及试验结果如表3所示，油墨废水脱色后静置沉淀前后对比以及沉淀后上清液的对比如图2所示。
[0048]
表3脱色剂相应成分
[0049][0050][0051]
从表3中可以看出，两种破乳脱色剂处理的油墨废水脱色率均高达99％以上，色度均低于50倍，符合国家一级污水综合排放标准。其中铁系破乳脱色剂的脱色效果比起市售的铝系破乳脱色剂的脱色效果要较为显著。
[0052]
如图2的a、b所示，从矾花的沉降效果来看，铁系破乳脱色剂所反应生成的矾花颗粒离散性强，密实度高，所以沉降速度快，而铝系破乳脱色剂所反应生成的矾花颗粒离散性弱，像是疏松的毛绒，沉降速度极慢。
[0053]
如图2的c所示，铁系破乳脱色剂的成效在视觉上比铝系破乳脱色剂更加明确。
[0054]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种铁系破乳脱色剂，其特征在于，按重量份数计，由以下原料组成：高锰酸钾0.01～0.03份、次氯酸钙0.1～1.0份、六水合三氯化铁0.3～0.6份、聚二甲基二烯丙基氯化铵0.1～0.25份、聚丙烯酰胺0.1～0.25份和水85～100份。2.根据权利要求1所述的脱色剂，其特征在于，按重量份数计，由以下原料组成：高锰酸钾0.01～0.02份、次氯酸钙0.3～0.7份、六水合三氯化铁0.4～0.5份、聚二甲基二烯丙基氯化铵0.15～0.2、聚丙烯酰胺0.15～0.2份和水90～100份。3.权利要求1所述铁系破乳脱色剂的制备方法，其特征在于，将高锰酸钾溶于水后，边搅拌边加入次氯酸钙后继续搅拌，静置后取上清液加入六水合三氯化铁、聚二甲基二烯丙基氯化铵和聚丙烯酰胺，待其完全溶解后即得铁系破乳脱色剂。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述加入次氯酸钙后继续搅拌时间为15～25min。5.权利要求1所述铁系破乳脱色剂在脱除油墨废水中的应用，其特征在于，应用方法为：将油墨废水ph调至2以下，再投入权利要求1或2所述铁系破乳脱色剂进行搅拌，搅拌完成后，调节ph至7～9，静置沉淀。6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述铁系破乳脱色剂的加入量为每80ml油墨废水加入5ml铁系破乳脱色剂。7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述搅拌时间为20～25min。8.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述静置沉淀时间大于8h。

技术总结
本发明提供了一种铁系破乳脱色剂及其制备方法与应用，属于废水处理制剂技术领域。本发明提供的铁系破乳脱色剂按重量份数计，由高锰酸钾0.01～0.03份、次氯酸钙0.1～1.0份、六水合三氯化铁0.3～0.6份、聚二甲基二烯丙基氯化铵0.1～0.25份、聚丙烯酰胺0.1～0.25份和水85～100份组成。本发明提供的铁系破乳脱色剂可以在少量添加时达到较高的脱色效果，使脱色生成的矾花密实度高、沉降速度快，对油墨废水的脱色率能达到96％以上，并且色度均显著下降。降。


技术研发人员：杨文卿 柯俊沐 卓倩 陈潇川 林代峰 许志鸿 蔡聪育 陈志涛 胡军 李薇
受保护的技术使用者：福建技术师范学院
技术研发日：2023.05.24
技术公布日：2023/7/22