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造纸污泥专用脱水剂的制备办法与运用

所属分类: 造纸废水 | 发布日期:2020-01-14 02:01:18

摘要 本创造触及一种造纸污泥专用脱水剂的开发与运用。质料主要成分部分采用高分子原材料,属再生资源,经过对其与丙烯酰胺单体进行接枝共聚改性,再对产品进行阳离子化或引进阳离子链段,在必定条件下反响生...

产品详情

摘要

本创造触及一种造纸污泥专用脱水剂的开发与运用。质料主要成分部分采用高分子原材料,属再生资源,经过对其与丙烯酰胺单体进行接枝共聚改性,再对产品进行阳离子化或引进阳离子链段,在必定条件下反响生成一种强阳离子两性高分子脱水剂。该产品在酸性介质、碱性介质中均可运用。该产品生产过程简单易控,易于操作。该脱水剂能使造纸污泥的含水率由80%降至70%以下,大大进步污泥的收回运用率。该脱水剂易生化降解,不会形成二次污染,属环境友好型产品。


权利要求书

1、一种造纸污泥专用脱水剂的制备办法,其特征在于,制备过程为:

用高分子原材料,经过化学改性组成出接枝共聚产品,再以该共聚物为质料,经过 Mannich反响和水解反响或/和Mannich反响磺基化反响制备两性型接枝共聚物,然后进 一步交联反响,制备出阳离子型两性高分子絮凝剂;具体过程如下:

1)接枝共聚物的制备:将带有电动搅拌器、温度计、氮气进出口管的四颈玻璃反响 瓶置于恒温水浴锅中,升至50℃~65℃,然后参加精确称量的高分子材料和反响介质, 通氮气维护,搅拌1h后,冷却至20℃~30℃,参加引发剂,反响30min后,参加精确称 量的丙烯酰胺单体,反响2~4h;产品用甲醇、丙酮、乙醚分别洗刷,并用体积比为1∶ 1的N,N-二甲基甲酰胺和冰醋酸混合液抽提除掉均聚物,真空枯燥至质量不变,得到接 枝共聚物;

2)接枝共聚物的改性处理:称取定量的接枝共聚物和去离子水,参加装有搅拌器、 温度计和回流冷凝器的三口烧瓶中,在室温下搅拌、溶解后,用无机碱溶液调理pH值; 参加甲醛在30℃~50℃下羟甲基化反响1~2h,再参加二甲胺在60℃~85℃温度下胺甲 基化2~3h,调理温度,参加水解剂持续反响2~4h后降温出料,既得到反响产品。

2、如权利要求1所述的造纸污泥专用脱水剂的制备办法,其特征在于,所述的高分 子原材料为可再生资源,如淀粉类、纤维素类、木质素类或植物胶类,优选的玉米原淀 粉、羧甲基淀粉、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、微晶纤维素、木质素、F691粉。

3、如权利要求1所述的造纸污泥专用脱水剂的制备办法,其特征在于,过程1)中 所述的反响介质为水、水-乙二醇(V/V=1∶1)或水-N,N-二甲基甲酰胺(V/V=1∶1), 优选的反响介质为水。

4、如权利要求1所述的造纸污泥专用脱水剂的制备办法,其特征在于,过程1)中 所述的引发剂优选自硝酸铈铵、偶氮二异丁腈、高锰酸钾、过硫酸钾/亚硫酸氢钾、过氧 化氢/亚铁离子或过硫酸铵/亚硫酸氢钠中的一种或组合等,引发剂的最佳浓度为(0.8~ 1.2)×10-3mol/L。

5、如权利要求1所述的造纸污泥专用脱水剂的制备办法,其特征在于,过程1)中 所述的丙烯酰胺单体可所以市售的普通商品,单体的用量与高分子原材料的最佳质量比 为(0.25~2)∶1。

6、如权利要求1所述的造纸污泥专用脱水剂的制备办法,其特征在于,过程2)中 所述的无机碱溶液为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或其组合,无机碱溶液调理pH值的范 围应控制在8~12,优选的9~11。

7、如权利要求1所述的造纸污泥专用脱水剂的制备办法,其特征在于,过程2)中 所述的接枝共聚物与甲醛、二甲胺的物质的量比优选为1∶(1~1.2)∶(1.4~1.6), 优选的1∶1.2∶1.5;接枝共聚物与甲醛、亚硫酸氢钠的物质的量比优选为1∶(0.4~ 0.6)∶(0.7~0.9),优选的1∶0.5∶0.7。

8、如权利要求1所述的造纸污泥专用脱水剂的制备办法,其特征在于,过程2)中 所述的水解剂挑选为碳酸钠和氢氧化钠的混合物,质量比1.2~1.6∶1,优选的1.4∶1, 水解反响温度优选的65℃~85℃,反响时间2~4h,优选的3h。

9、如权利要求1所述的造纸污泥专用脱水剂的制备办法,其特征在于,过程2)中 所述的羟甲基化反响温度优选为30℃~50℃,优选的35℃~45℃,反响时间为1~2h, 优选的2h;胺甲基化反响温度优选为60℃~85℃,优选的65℃~75℃,反响时间为2~ 3h,优选的3h。

10、一种造纸污泥专用脱水剂的运用,其特征在于,用权利要求1制备的造纸污泥 专用脱水剂在酸性介质、碱性介质中均可运用。

说明书

造纸污泥专用脱水剂的制备办法与运用

技术领域

本创造触及一种造纸污泥专用脱水剂的开发与运用。

背景技术

跟着我国经济的高速发展,环境问题也日益突出,摆在咱们面前的环境管理问题以 及环境废物的资源化运用问题显得日益突出。山东省是我国的经济大省,同时也是我国 造纸业会集的省份。造纸厂发生的造纸污泥的处理问题是一个技术难题,造纸污泥一般 含有很高的含水率,其间污泥絮体是水中悬浮固体经不同方式胶结凝集而成的,具有结 构松懈、形状不规则、高度非均匀、比表面积与孔隙率极高级特点,该絮体还具有分形 结构,外观上具有类似绒毛的分支与网状结构。因为污泥组分杂乱,变异性大,水量高 达80%以上,不可能直接燃烧,故增加了处理上的困难。只要将其间的水分去除,就会大 大缩小活性污泥的体积,但因为其脱水功能很差,给其处理和处置带来许多问题。因而, 脱水处理是对污泥处理的要害。现在,污泥脱水已成为污泥处理及处置流程中一个非常 重要的环节,经过减少污泥体积来节约后续运输、填埋、燃烧等处理成本具有重大含义。 现在,造纸厂所用的污泥脱水剂,质量好的根本上都是进口的,这些脱水剂价格非常高, 到达7~8万元/t,使企业的成本费用都增加很大一部分。

现在国内外采用的污泥脱水剂主要有两性高分子脱水剂或者阳离子型脱水剂。其间 又以两性高分子脱水剂的研讨制备为主。现在国内与国外发展差别悬殊。国外重组成类 产品的开发,美国、德国、日本等国家对两性聚丙烯酰胺PAN-DCD型两性高分子的研讨 较多、也较为成熟,已有工业化产品供给市场。国内虽然对天然高分子改性和化学组成 两类产品均有报道,但仅限于实验室组成,对功能的开始研讨,并没有成熟的、功能完 善的产品供给市场,对两性高分子脱水剂的运用功能规模和作用机理研讨的不够深化。 现在的各种脱水剂对于造纸污泥的作用均不甚理想。

创造内容

为克服现有技术的缺陷,苯创造一种对污泥脱水不只有电性中和,吸附架桥,并且 有分子间的“环绕”包裹作用,脱水功能好,适用规模广,在酸性介质、碱性介质中均 可运用,生产过程简单易控,能有用将污泥含水率降至30%以下,可大大缩小了污泥的体 积,并且使污泥团渣的燃值大大进步,使其再次作为燃料运用,即经济又环保的造纸污 泥专用脱水剂的开发与运用。

造纸污泥专用脱水剂的制备过程为:

用高分子原材料,经过化学改性组成出接枝共聚产品,再以该共聚物为质料,经过 Mannich反响和水解反响或/和Mannich反响磺基化反响制备两性型接枝共聚物,然后进 一步交联反响,制备出阳离子型两性高分子絮凝剂;具体过程如下:

1)接枝共聚物的制备:将带有电动搅拌器、温度计、氮气进出口管的四颈玻璃反响 瓶置于恒温水浴锅中,升50℃~65℃,然后参加精确称量的高分子材料和反响介质,通 氮气维护,搅拌1.0h后,冷却至20℃~30℃,参加引发剂,反响30min后,参加精确称 量的丙烯酰胺单体,反响2.0~4.0h;产品用甲醇、丙酮、乙醚分别洗刷,并用体积比为 1∶1的N,N-二甲基甲酰胺和冰醋酸混合液抽提除掉均聚物,真空枯燥至质量不变,得到 接枝共聚物;

2)接枝共聚物的改性处理:称取定量的接枝共聚物和去离子水,参加装有搅拌器、 温度计和回流冷凝器的三口烧瓶中,在室温下搅拌、溶解后,用无机碱溶液调理pH值; 参加甲醛在30℃~50℃下羟甲基化反响1~2h,再参加二甲胺在60℃~85℃温度下胺甲 基化2~3h,调理温度,参加水解剂持续反响2~4h后降温出料,既得到反响产品。

所述的高分子原材料为可再生资源,如淀粉类、纤维素类、木质素类或植物胶类, 优选的玉米原淀粉、羧甲基淀粉、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、微晶纤维素、木质素、 F691粉。

过程1)中所述的反响介质为水、水-乙二醇(V/V=1∶1)或水-N,N-二甲基甲酰胺 (V/V=1∶1),优选的反响介质为水。

过程1)中所述的引发剂优选自硝酸铈铵、偶氮二异丁腈、高锰酸钾、过硫酸钾/亚 硫酸氢钾、过氧化氢/亚铁离子或过硫酸铵/亚硫酸氢钠中的一种或组合等,引发剂的最 佳浓度为(0.8~1.2)×10-3mol/L。

过程1)中所述的丙烯酰胺单体可所以市售的普通商品,单体的用量与高分子原材料 的最佳质量比为(0.25~2)∶1。

过程2)中所述的无机碱溶液为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或其组合,无机碱溶液 调理pH值的规模应控制在8~12,优选的9~11。

过程2)中所述的接枝共聚物与甲醛、二甲胺的物质的量比优选为1∶(1~1.2)∶ (1.4~1.6),优选的1∶1.2∶1.5;接枝共聚物与甲醛、亚硫酸氢钠的物质的量比优选 为1∶(0.4~0.6)∶(0.7~0.9),优选的1∶0.5∶0.7。

过程2)中所述的水解剂挑选为碳酸钠和氢氧化钠的混合物,质量比1.2~1.6∶1, 优选的1.4∶1,水解反响温度优选的65℃~85℃,反响时间2~4h,优选的3h。

过程2)中所述的羟甲基化反响温度优选为30~50℃,优选的35~45℃,反响时间 为1~2h,优选的2h;胺甲基化反响温度优选为60~85℃,优选的65~75℃,反响时间 为2~3h,优选的3h。

造纸污泥专用脱水剂在酸性介质、碱性介质中均可运用。

本创造的高效脱水剂具有许多长处:(1)质料属可再生,因而改性产品制备成本低、 价格便宜。这在能源日渐缺少的今天,运用可再生资源作质料尤为可取;(2)脱水剂根本 无毒,且易生化降解,不形成二次污染;(3)结构多样,分子内活性基团多,可挑选性大, 易于根据需要采用不同的制备办法进行改性。该高分子脱水剂在污泥处理时,可以有用 地去除渣中的缝隙水,渣的成团形好,然后进步污泥的脱水作用。本创造得到的二次复 合高分子-阳离子型造纸污泥专用脱水剂,在相同药剂投加量的条件下,可使污泥的含水 率由80%下降到70%,处理作用要好于现有药剂。因而,对此种造纸污泥专用高效脱水剂 的研讨和运用具有重要的含义。

本创造的强阳离子型两性高分子脱水剂对污泥脱水不只有电性中和,吸附架桥,而 且有分子间的“环绕”包裹作用,脱水功能好。并且适用规模广,在酸性介质、碱性介 质中均可运用。生产过程简单易控,能有用将污泥含水率降至70%以下,大大缩小了污泥 的体积,并且使污泥团渣的燃值大大进步,使其再次作为燃料运用,即经济又环保。当 然在运用过程中还可以添加本领域的其他有机或无机絮凝剂。

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