公布日：2023.09.01
申請日：2023.06.02
分類號：C02F1/52(2023.01)I;C02F1/54(2023.01)I;C02F1/56(2023.01)I;C02F101/34(2006.01)N
摘要
本申請涉及含酚廢水處理技術(shù)領域，具體公開了一種含酚廢水活性炭處理用脫色助劑及其制備方法和應用。脫色助劑主要由以下重量份的原料制成：聚合氯化鋁25‑35份、聚二甲基二烯丙基氯化銨20‑30份、改性殼聚糖9‑11份、聚乙烯吡咯烷酮13‑17份、聚丙烯酰胺13‑17份、氨基三甲叉膦酸6‑4份；所述改性殼聚糖為殼聚糖經(jīng)過氫氧化鈉、4‑氯乙酰乙酸乙酯、3‑氯‑2‑羥丙基三甲基氯化銨處理獲得。該脫色助劑應用于含酚廢水處理中，具有高色度去除率、高有機物去除率的優(yōu)點，而且使硫酸銨純度＞99.5%，滿足市場需求。
權(quán)利要求書
1.一種含酚廢水活性炭處理用脫色助劑，其特征在于：其主要由以下重量份的原料制成：聚合氯化鋁25-35份、聚二甲基二烯丙基氯化銨20-30份、改性殼聚糖9-11份、聚乙烯吡咯烷酮13-17份、聚丙烯酰胺13-17份、氨基三甲叉膦酸6-4份；所述改性殼聚糖為殼聚糖經(jīng)過氫氧化鈉、4-氯乙酰乙酸乙酯、3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨處理獲得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含酚廢水活性炭處理用脫色助劑，其特征在于：所述改性殼聚糖采用以下方法制備：在水中添加氫氧化鈉混合，添加異丙醇混合，升溫至50-60℃，然后添加殼聚糖，攪拌處理3-5h，之后添加4-氯乙酰乙酸乙酯、3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，攪拌處理20-24h，調(diào)節(jié)pH值為6-7，降溫，過濾除濾液，洗滌，烘干至恒重，獲得改性殼聚糖。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含酚廢水活性炭處理用脫色助劑，其特征在于：所述殼聚糖、氫氧化鈉、4-氯乙酰乙酸乙酯、3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨的重量配比為100:(95-105):(14-16):(14-16)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種含酚廢水活性炭處理用脫色助劑，其特征在于：所述殼聚糖、水、異丙醇的重量配比為100:(170-230):(370-430)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含酚廢水活性炭處理用脫色助劑，其特征在于：所述殼聚糖的脫乙酰度≥85%。
6.一種如權(quán)利要求1-5中任一項所述的含酚廢水活性炭處理用脫色助劑的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：將聚合氯化鋁、聚二甲基二烯丙基氯化銨、改性殼聚糖、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、氨基三甲叉膦酸混合，獲得脫色助劑。
7.一種如權(quán)利要求1-5中任一項所述的含酚廢水活性炭處理用脫色助劑的應用，其特征在于：所述脫色助劑應用于含酚廢水處理方法中，含酚廢水為間苯二胺酸性水解液分離含酚有機物過程中所產(chǎn)的含酚廢水。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種含酚廢水活性炭處理用脫色助劑的應用，其特征在于：含酚廢水處理方法，包括如下步驟：T1、準備含酚廢水，升溫至70-80℃，備用；T2、在固定床中添加固體填料，然后向固定床通入含酚廢水，同步的，向固定床通入空氣，含酚廢水、空氣于固定填料處混合并發(fā)生反應，之后經(jīng)過固體填料后排出，獲得預處理液；T3、在保持預處理液溫度為70-80下，在預處理液中添加脫色助劑，攪拌處理50-70min，過濾除濾渣，然后添加活性炭，攪拌處理50-70min，過濾除濾渣，獲得處理液；S3、將處理液蒸發(fā)濃縮，降溫，過濾除濾液，烘干至恒重，獲得硫酸銨。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種含酚廢水活性炭處理用脫色助劑的應用，其特征在于：所述預處理液、脫色助劑、活性炭的重量配比為2000:(1-3):(0.3-0.7)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種含酚廢水活性炭處理用脫色助劑的應用，其特征在于：所述含酚廢水的色度為10000-30000度、pH值為6-7；含酚廢水中含有硫酸銨、間氨基苯酚、間苯二胺、間苯二酚，且硫酸銨占含酚廢水總量的30-40wt%、間氨基苯酚的含量為100-1000mg/L、間苯二胺的含量為100-300mg/L、間苯二酚的含量為100-800mg/L。
發(fā)明內(nèi)容
為了提高含酚廢水色度去除率以及有機物去除率，本申請?zhí)峁┮环N含酚廢水活性炭處理用脫色助劑及其制備方法和應用。
第一方面，本申請?zhí)峁┮环N含酚廢水活性炭處理用脫色助劑，采用如下的技術(shù)方案：一種含酚廢水活性炭處理用脫色助劑，其主要由以下重量份的原料制成：聚合氯化鋁25-35份、聚二甲基二烯丙基氯化銨20-30份、改性殼聚糖9-11份、聚乙烯吡咯烷酮13-17份、聚丙烯酰胺13-17份、氨基三甲叉膦酸6-4份；所述改性殼聚糖為殼聚糖經(jīng)過氫氧化鈉、4-氯乙酰乙酸乙酯、3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨處理獲得。
通過采用上述技術(shù)方案，本申請的脫色助劑應用于含酚廢水處理中，使含酚廢水的色度去除率＞98％、間氨基苯酚去除率＞94％、間苯二胺去除率＞96％、間苯二酚去除率＞91％，有效的增加含酚廢水色度去除率以及有機物去除率。進一步的，還使硫酸銨純度＞99.5％，滿足市場需求。
在原料中添加聚合氯化鋁，其對有色物質(zhì)具有良好的去除效果，而且對有機物還具有一定的去除效果，能夠有效的降低含酚廢水的色度以及有機物含量。在原料中添加聚二甲基二烯丙基氯化銨，其能夠和有色物質(zhì)形成沉淀物，降低含酚廢水的色度。在原料中添加改性殼聚糖，殼聚糖經(jīng)過氫氧化鈉、4-氯乙酰乙酸乙酯、3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨處理，并在殼聚糖表面引入陽離子基團、極性基團，大大增加了殼聚糖對色度和有機物的去除效果。通過改性殼聚糖、聚二甲基二烯丙基氯化銨之間的協(xié)同增效，配合聚合氯化鋁，有效的降低含酚廢水有機物含量以及色度，增加含酚廢水的處理效果。
同時，在原料中還添加聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、氨基三甲叉膦酸，并配合聚合氯化鋁、聚二甲基二烯丙基氯化銨、改性殼聚糖，不僅使沉淀物快速聚集，而且增加沉淀物的密度，加速沉淀物的沉淀，提高含酚廢水的處理效率，也減少沉淀物體積。
可選的，所述改性殼聚糖采用以下方法制備：在水中添加氫氧化鈉混合，添加異丙醇混合，升溫至50-60℃，然后添加殼聚糖，攪拌處理3-5h，之后添加4-氯乙酰乙酸乙酯、3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，攪拌處理20-24h，調(diào)節(jié)pH值為6-7，降溫，過濾除濾液，洗滌，烘干至恒重，獲得改性殼聚糖。
可選的，所述殼聚糖、氫氧化鈉、4-氯乙酰乙酸乙酯、3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨的重量配比為100:(95-105):(14-16):(14-16)。
通過采用上述技術(shù)方案，首先利用氫氧化鈉對殼聚糖進行堿處理，增加殼聚糖表面的活性基團，便于殼聚糖的接枝。然后添加4-氯乙酰乙酸乙酯、3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，并進行接枝，在殼聚糖表面引入陽離子基團、極性基團，增加改性殼聚糖的使用效果，提高含酚廢水有機物去除率以及色度去除率。
可選的，所述殼聚糖、水、異丙醇的重量配比為100:(170-230):(370-430)。
通過采用上述技術(shù)方案，對水、異丙醇的添加量進行優(yōu)化，便于改性殼聚糖的制備。
可選的，所述殼聚糖的脫乙酰度≥85％。
通過采用上述技術(shù)方案，殼聚糖的脫乙酰度是殼聚糖中沒有乙酰單體的數(shù)量占單體總量的比例。而殼聚糖的脫乙酰度越高，殼聚糖的活性越好，因此，對殼聚糖的脫乙酰度進行優(yōu)化，便于殼聚糖的接枝以及改性。
第二方面，本申請?zhí)峁┮环N上述所述的含酚廢水活性炭處理用脫色助劑的制備方法，采用如下的技術(shù)方案：一種上述所述的含酚廢水活性炭處理用脫色助劑的制備方法，包括如下步驟：將聚合氯化鋁、聚二甲基二烯丙基氯化銨、改性殼聚糖、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、氨基三甲叉膦酸混合，獲得脫色助劑。
通過采用上述技術(shù)方案，便于脫色助劑的制備。
第三方面，本申請?zhí)峁┮环N上述所述的含酚廢水活性炭處理用脫色助劑的應用，采用如下的技術(shù)方案：一種上述所述的含酚廢水活性炭處理用脫色助劑的應用，所述脫色助劑應用于含酚廢水處理方法中，含酚廢水為間苯二胺酸性水解液分離含酚有機物過程中所產(chǎn)的含酚廢水。
可選的，含酚廢水處理方法，包括如下步驟：T1、準備含酚廢水，升溫至70-80℃，備用；T2、在固定床中添加固體填料，然后向固定床通入含酚廢水，同步的，向固定床通入空氣，含酚廢水、空氣于固定填料處混合并發(fā)生反應，之后經(jīng)過固體填料后排出，獲得預處理液；T3、在保持預處理液溫度為70-80下，在預處理液中添加脫色助劑，攪拌處理50-70min，過濾除濾渣，然后添加活性炭，攪拌處理50-70min，過濾除濾渣，獲得處理液；S3、將處理液蒸發(fā)濃縮，降溫，過濾除濾液，烘干至恒重，獲得硫酸銨。
通過采用上述技術(shù)方案，首先對含酚廢水中的有機物進行氧化，使其轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩镔|(zhì)，并獲得預處理液。然后添加脫色助劑，利用脫色助劑去除預處理液中的有機物以及色度。之后添加活性炭，利用活性炭深度去除預處理液中的有機物以及色度。本申請中，利用脫色助劑、活性炭的協(xié)同增效，提高含酚廢水有機物去除率以及色度去除率。進一步的，對處理液進行蒸發(fā)濃縮，降溫，獲得硫酸銨，提高硫酸銨的純度。
同時，先添加脫色助劑，然后添加活性炭，即將脫色助劑和活性炭分開添加。此時，能夠有效的降低脫色助劑產(chǎn)生沉淀物對活性炭的影響，也降低沉淀物于活性炭表面的積累。待活性炭進行處理時，活性炭對有色物質(zhì)以及有機物進行吸附后，獲得處理活性炭�？梢赃M一步的對處理活性炭進行高溫活化，除去活性炭吸附的有色物質(zhì)以及有機物，實現(xiàn)活性炭的回收利用。
可選的，所述預處理液、脫色助劑、活性炭的重量配比為2000:(1-3):(0.3-0.7)。
通過采用上述技術(shù)方案，對脫色助劑、活性炭的添加量進行優(yōu)化，增加含酚廢水處理的穩(wěn)定性。
在一個實施例中，預處理液、脫色助劑、活性炭的重量配比為2000:2:0.5。其也可以根據(jù)需要設計為2000:1:0.7、2000:3:0.3、2000:1:0.3、2000:3:0.7中的一種。
可選的，所述含酚廢水的色度為10000-30000度、pH值為6-7；含酚廢水中含有硫酸銨、間氨基苯酚、間苯二胺、間苯二酚，且硫酸銨占含酚廢水總量的30-40wt％、間氨基苯酚的含量為100-1000mg/L、間苯二胺的含量為100-300mg/L、間苯二酚的含量為100-800mg/L。
通過采用上述技術(shù)方案，對含酚廢水的色度、pH值、有機物含量以及硫酸銨含量進行優(yōu)化，且含酚廢水在上述范圍內(nèi)波動時，均具有良好的有機物去除率以及色度去除率，增加含酚廢水處理的穩(wěn)定性。
在一個實施方案中，含酚廢水的色度為15200度、pH值為6.8，含酚廢水中硫酸銨占含酚廢水總量的33wt％、間氨基苯酚的含量為610mg/L、間苯二胺的含量為190mg/L、間苯二酚的含量為420mg/L。
進一步的，步驟T2中，固體填料的填充高度為400-600mm、填充體積為1500-2500mL，固體填料的平均粒度為1-10mm。優(yōu)選的，固體填料的填充高度為500mm、填充體積為2000mL，固體填料的平均粒度為5mm。
再進一步的，空氣的通入量為100-200mL/min、含酚廢水的通入量為50-150mL/min。優(yōu)選的，空氣的通入量為150mL/min、含酚廢水的通入量為100mL/min。
綜上所述，本申請至少具有以下有益效果：本申請的含酚廢水活性炭脫色用脫色助劑，在原料中添加聚合氯化鋁，增加含酚廢水的處理效果。同步還添加聚二甲基二烯丙基氯化銨、改性殼聚糖。改性殼聚糖中利用氫氧化鈉、4-氯乙酰乙酸乙酯、3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，增加殼聚糖表面的陽離子基團、極性基團。并利用聚二甲基二烯丙基氯化銨、改性殼聚糖之間的協(xié)同增效，配合活性炭吸附。在處理含酚廢水中，使含酚廢水的色度去除率＞98％、間氨基苯酚去除率＞94％、間苯二胺去除率＞96％、間苯二酚去除率＞91％，有效的增加色度去除率以及有機物去除率，進一步的，提高硫酸銨的純度，且使硫酸銨純度＞99.5％，滿足市場需求。
（發(fā)明人：貢晗;張玉寶;倪曉峰;吳中禮;萬德貴;湯德忠）
