雙氰胺—甲醛絮凝劑的合成及脫色效果研究

張勤++劉培

摘要：以雙氰胺、甲醛為原料合成高分子絮凝劑，系統考察了絮凝劑的加入量、pH值、攪拌速度、攪拌時間和沉降時間對麗春紅溶液脫色效果的影響，并研究了絮凝劑對實際印染廢水的脫色效果。實驗結果表明，處理150 mL麗春紅（100 mg/L）染料廢水的最佳工藝條件為：絮凝劑加入量為5 g，pH值為8，沉降時間為120 min，攪拌速度為 120 r/min，攪拌時間為20 min；在上述工藝條件下，該絮凝劑對實際印染廢水的脫色率為67.48%。

關鍵詞：雙氰胺-甲醛絮凝劑；脫色；印染廢水；合成

中圖分類號： X703文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）12-0499-02

收稿日期：2015-10-31

作者簡介：[JP2]張勤（1967—），男，江蘇泰州人，高級工程師，主要從事有機合成研究。Tel：（0523）86150056；E-mail：903386438@qq.com。

印染廢水是難處理的工業廢水之一，絮凝沉降法是其脫色的重要方法[1]。雙氰胺-甲醛縮聚物作為一種新型高效脫色劑，它具有脫除印染廢水顏色的特殊功效，通過提供大量陽離子，使染料分子上所帶的負電荷被中和而失穩，與此同時加入的高效脫色絮凝劑因水解生成大量的絮狀物，可吸附、網羅脫穩后的染料分子，從水體中分離，達到脫色的目的[2]。本試驗合成了雙氰胺-甲醛高分子絮凝劑，研究了該絮凝劑在印染廢水中的脫色效果，考察了絮凝劑用量、絮凝時間、攪拌等對脫色效果的影響，從而得出處理印染廢水的最佳工藝。

1材料與方法

1.1試驗藥品、儀器

試驗藥品：雙氰胺（二氰二胺）、甲醛、硫酸鋁、硫酸銨，均為AR級；麗春紅，為GR級。

試驗儀器：JJ-4A六棱同步自動升降攪拌器，722N可見分光光度計。

1.2絮凝劑的合成

在裝有電動攪拌器、溫度計、回流冷凝管的四頸燒瓶中，依次加入29.5 g雙氰胺、6 g硫酸鋁、18.6 g硫酸銨、59.8 g甲醛，攪拌溶解后，控制溫度為70 ℃，保溫反應3 h，冷卻至室溫即制得高分子絮凝劑產品，烘干，研成白色粉末。

1.3脫色

常溫下，取一定量的麗春紅模擬印染廢水，用10%（質量分數）的氫氧化鈉溶液調節溶液的pH為8，加入一定量上述合成的絮凝劑，使用JJ-4A六棱同步自動升降攪拌器以一定的速度攪拌一定時間，再靜置一定時間，取上層清液用722N可見分光光度計測量反應后水樣的吸光度，研究各工藝條件對脫色效果的影響[3-9]。

2結果與分析

2.1雙氰胺-甲醛絮凝劑加入量對脫色效果的影響

調節溶液的pH值為8，沉降時間120 min，攪拌速度 120 r/min，攪拌時間20 min。只改變雙氰胺-甲醛絮凝劑的加入量，絮凝劑對麗春紅溶液脫色率的影響如圖1所示。

[TPZQ1.tif]

[JP2]如圖1所示，加入絮凝劑時，麗春紅溶液中微粒的表面電位降低，相互之間的排斥力降低，使得微粒開始凝結，繼續加入絮凝劑，微粒表面的電位逐漸降至零，微粒之間排斥力最小，絮凝速度最快，脫色效果最好，此時絮凝劑用量為5 g，再增加絮凝劑的量，溶液中的微粒為絮凝劑包圍著，與其他微粒接觸困難，微粒表面的電位上升，相互之間的排斥力增加，不利于絮凝，因而脫色效果變化不大。以下試驗絮凝劑用量為5 g。

2.2pH值對脫色效果的影響

雙氰胺-甲醛絮凝劑的加入量為5 g，其他條件不變，只調節溶液的pH值，絮凝劑對麗春紅溶液脫色率的影響結果如圖2所示。

如圖2所示，在酸性條件下，H+離子和其他酸根離子會對絮凝劑和染料微粒進行包圍，從而降低脫色率。在堿性條件下，隨著堿性的增強，絮凝劑中帶正電荷的季胺基與OH-發生中和反應，從而降低了絮凝劑的脫色效果。當pH值為8時，脫色效果最佳。以下試驗pH值調節為8。

2.3沉降時間對脫色效果的影響

調節溶液pH值為8，其他條件不變，只改變沉降時間，絮凝劑對麗春紅溶液脫色率的影響結果如圖3、污泥量如圖4所示。

[CM（24]如圖3所示，沉降時間在40～120 min時，絮凝劑對麗春紅溶液脫色率顯著提高，120 min后，脫色率變化很小，說明在攪拌靜置120 min后，絮凝過程基本完成，所以沉降時間為120 min時，脫色率最高。同時120 min后，污泥量基本上沒有變化，說明攪拌靜置120 min后，溶液中的絮凝過程基本結束，而且從40～100 min時間段內所產生的污泥量可以看出，該絮凝劑對麗春紅溶液脫色的沉降速度較快。以下試驗沉降時間為120 min。

2.4攪拌速度對脫色效果的影響

試驗沉降時間為120 min，其他條件不變，只改變攪拌速度，絮凝劑對麗春紅溶液脫色率的影響結果如圖5所示。

由圖5可知，隨著攪拌速度的增加，絮凝劑對麗春紅溶液的脫色率先升后降。攪拌速度慢，攪拌不充分，絮凝劑無法與溶液中的染料充分接觸，導致脫色效果差；攪拌速度過快，又會使絮凝劑從固體粒子表面脫落，也不利于絮凝脫色。120 r/min 時脫色率最大，以下試驗攪拌速度為120 r/min。

2.5攪拌時間對脫色效果的影響

試驗攪拌速度為120 r/min，其他條件不變，只改變攪拌時間，絮凝劑對麗春紅脫色率的影響結果如圖6所示。

由圖6可知，隨著攪拌時間的增加，絮凝劑對麗春紅溶液的脫色率先升后降，20 min達最大值。攪拌時間過短，絮凝劑對麗春紅溶液中的染料分子凝結沒有足夠的時間，導致絮凝不充分；攪拌時間過長，又會對已經形成的凝結體造成破壞，同樣不利于絮凝劑脫色。攪拌時間為20 min時脫色率最大。

2.6實際染料廢水的脫色試驗

（1）印染廢水最大吸收波長的確定。

用10 mL的移液管移取10 mL某印染廠的廢水于 100 mL 的容量瓶中，定容至刻度線，用722N可見分光光度計測其最大吸光波長。

如圖7所示，當波長為410 nm時，吸光度最大。

[TPZQ7.tif]

（2）取150 mL稀釋10倍的印染廢水，調pH值為8，加入 5 g 的雙氰胺-甲醛絮凝劑，調攪拌速度為120 r/min，攪拌 20 min，靜置沉降120 min。在410 nm的波長下，測得處理后的廢水的吸光度為0.080，脫色率為67.48%。

3結論

[CM（24]雙氰胺-甲醛縮聚物是一種高效脫色劑，對印染廢水有較好的脫色效果。

用所合成的雙氰胺-甲醛絮凝劑處理150 mL麗春紅（100 mg/L）染料廢水的最佳工藝條件是：絮凝劑的加入量為5 g，pH值為8，沉降時間為120 min，攪拌速度為 120 r/min，攪拌時間為20 min。

用該工藝處理實際印染廢水，脫色率為67.48%。

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