專利名稱：一種利用稻草制備季銨鹽陽離子絮凝劑處理印染廢水的技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于基干廢棄物資源利用領(lǐng)域，特別涉及一種利用陽離子季銨鹽制備全稻草秸稈絮凝劑處理印染廢水的技術(shù)。
背景技術(shù)：
我國秸稈總產(chǎn)量居世界首位，現(xiàn)實(shí)總產(chǎn)量達(dá)到8億t多，其中水稻秸稈約占25%。 作為農(nóng)作物進(jìn)行光合作用所形成的副產(chǎn)品，秸稈含有多種可被利用的有用成分，在石油資源日益枯竭和生態(tài)環(huán)境不斷惡化的形勢下，生物質(zhì)能源成為當(dāng)前越來越重要的發(fā)展領(lǐng)域， 使得秸稈資源利用受到了世界各國前所未有的重視。用廢棄的農(nóng)副產(chǎn)品例如水稻秸稈，小麥秸稈，芝麻秸稈，甘蔗渣等預(yù)處理得到纖維素，再對其進(jìn)行醚化，酯化，酰化或陽離子化等改性用于工業(yè)生產(chǎn)，化學(xué)材料或廢水處理已有報(bào)道。經(jīng)過預(yù)處理雖然可以提高水稻秸稈的反應(yīng)活性，但不僅使得水稻秸稈中的木質(zhì)素， 半纖維素等流失嚴(yán)重，而且其產(chǎn)生的黑液給環(huán)境凈化帶來了一定程度的負(fù)擔(dān)。我國是紡織行業(yè)大國，印染產(chǎn)品總量居世界第一。印染廢水對水體的污染非常嚴(yán)重，對其的處理變得越來越重要。利用絮凝劑處理印染廢水較其他方法有廉價(jià)，使用方便， 低耗能和不損傷染料的優(yōu)點(diǎn)，因此采用絮凝脫色技術(shù)處理工業(yè)廢水是目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一，其中季銨鹽陽離子絮凝劑得到了人們的極大關(guān)注。纖維素季銨鹽化后的產(chǎn)物具有良好的絮凝性能，可以有效地應(yīng)用于印染廢水的處理。本發(fā)明對主要成分為纖維素、木素和半纖維素的年生水稻秸稈進(jìn)行了季銨化改性研究，獲得了水溶性良好的陽離子改性稻草，將其應(yīng)用于活性染料印染廢水的處理，顯示了高的脫色率和COD去除率。改性稻草絮凝劑劑與其它絮凝劑相比不僅節(jié)約成本和資源，而且為廢棄稻草秸稈的高值化利用提供了一條途徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種稻草秸稈全利用改性合成有機(jī)高分子陽離子絮凝劑的方法及其應(yīng)用于處理印染廢水的工藝，該方法能夠使得稻草秸稈這一“放錯(cuò)了地方的”資源得到利用，且具有生產(chǎn)成本低，投藥量少、工藝簡單、效率高等優(yōu)點(diǎn)。在任何PH值范圍脫色率達(dá)93%以上，COD去除率超過86%。本發(fā)明提供的一種利用全稻草秸稈制備季銨鹽陽離子絮凝劑以及應(yīng)用其處理印染廢水的方法包括以下步驟1.全稻草秸稈絮凝劑的合成方法通過研究稻草季銨化反應(yīng)時(shí)間、催化劑用量以及改性試劑與稻草的質(zhì)量比對改性產(chǎn)物季銨化度的影響，獲得優(yōu)化的改性反應(yīng)條件如下催化劑NaOH，質(zhì)量濃度為；稻草粉與醚化劑(縮水甘油酯，縮寫為GTMAc)的質(zhì)量比1 9 ；反應(yīng)溫度85°C ；反應(yīng)時(shí)間6h。稻草絮凝劑的季銨化度用硝酸銀溶液電位滴定確定，在計(jì)算中將稻草看成全纖維素。取0. 2g產(chǎn)物用IOOmL去離子水溶解，攪拌均勻，用0. 01mol/L的AgNO3溶液通過電位滴定法測Cl—濃度，其季銨化度(D)按等式(1)計(jì)算。D/% =---Lxl00 Cl；C =AgNO3 溶液的濃度，mol/LV =AgNO3 溶液的體積，mL163 葡萄糖單元的摩爾質(zhì)量，mol/gM1, M2 為反應(yīng)前后的稻草的質(zhì)量，gm 被測樣品的質(zhì)量，g
具體實(shí)施方案實(shí)施例1在50mL質(zhì)量濃度為10A NaOH的溶液中，加入稻草粉5. OOg,醚化劑45. Og,在85°C 條件下反應(yīng)他，冷卻至室溫，向混合液中逐滴加入HCl溶液至中性，加入200mL無水乙醇，產(chǎn)物(季銨化稻草)析出，抽濾，固體用少量無水乙醇清洗四次。最終產(chǎn)物用真空干燥箱烘干后密封保存于干燥器中。產(chǎn)物的季銨化度為97. 1%。實(shí)施例2在25mL質(zhì)量濃度為10A NaOH的溶液中，加入稻草粉2. 50g,醚化劑22. 5g，在85°C 條件下反應(yīng)他，冷卻至室溫，向混合液中逐滴加入HCl溶液至中性，加入IOOmL無水乙醇，產(chǎn)物(季銨化稻草)析出，抽濾，固體用少量無水乙醇清洗四次。最終產(chǎn)物用真空干燥箱烘干后密封保存于干燥器中。產(chǎn)物的季銨化度為97.0%。合成得到的稻草季銨鹽在任何pH值的水溶液中均具有優(yōu)良的溶解性。 FT-IR(KBr, cm—1) :3400,2908,1636，1481，1110，1040,607.2全稻草季銨鹽絮凝劑處理活性染料印染廢水(1)模擬印染廢液的制備取100mg/L的活性橙K-GN或活性藍(lán)KN-R溶液，用稀HCl 溶液或NaOH溶液調(diào)節(jié)染液pH至相應(yīng)值。(2)絮凝脫色處理在廢液中加入一定量的稻草季銨鹽絮凝劑，用S212恒速攪拌器攪拌混合物。先以150rpm的速度快攪5min，再以50rpm的速度慢攪lOmin，靜置3h后， 用注射器取上層澄清液，使用紫外可見分光光度計(jì)測定上層清液在活性橙K-GN的最大吸收波長462nm處的吸光度，按公式(2)計(jì)算脫色率。
脫色率/% = (I--^)XlOO (2)A0, A分別表示脫色前后染液的吸光度，V0, V分別表示脫色前后溶液的體積。采用國標(biāo)法(GB/T 11914-1989)測定染液脫色后水的COD去除率。 當(dāng)30mL濃度為100mg/L的活性橙K-GN溶液中，加入^ig稻草季銨鹽絮凝劑，在攪拌結(jié)束后溶液顏色明顯改變，且在20分鐘內(nèi)完全絮凝沉淀。脫色率大于98%，COD去除率幾乎達(dá)到100%。同樣濃度的活性藍(lán)KN-R在相同條件下也能快速絮凝，脫色率大于94%， COD去除率大于86%。
具體實(shí)施方案實(shí)施例1取30mL配制的染液于錐形瓶中，pH = 7。投入合成的絮凝劑％ig，150rpm的速度攪拌5min，繼續(xù)以50rpm的速度攪拌lOmin，靜置池后，取上層澄清液，測其脫色率和COD 去除率。活性橙分別為98. 01%和99. 4% ；活性藍(lán)分別為94. 和86. 3%。實(shí)施例2取30mL配制的染液于錐形瓶中，pH = 7。投入合成的絮凝劑3. 2mg, 150rpm的速度攪拌5min，繼續(xù)以50rpm的速度攪拌lOmin，靜置池后，取上層澄清液，測得活性橙廢水脫色率和COD去除率分別為92. 23%和98. 6%。實(shí)施例3取30mL配制的染液于錐形瓶中，pH = 1. 7。投入合成的絮凝劑％ig，150rpm的速度攪拌5min，繼續(xù)以50rpm的速度攪拌lOmin，靜置池后，取上層澄清液，測得活性橙脫色率和COD去除率分別為98. 81%和99. 9%。實(shí)施例4取30mL配制的染液于錐形瓶中，pH = 10. I0投入合成的絮凝劑％ig，150rpm的速度攪拌5min，繼續(xù)以50rpm的速度攪拌lOmin，靜置池后，取上層澄清液，測得活性橙脫色率和COD去除率分別為98. 21%和99. 7%。取30mL配制的染液于錐形瓶中，pH = 7。投入合成的絮凝劑％ig，150rpm的速度攪拌5min，繼續(xù)以50rpm的速度攪拌lOmin，靜置池后，取上層澄清液，測得活性橙脫色率和COD去除率分別為92. 23%和95. 2%0
權(quán)利要求
1.一種利用稻草制備季銨鹽陽離子絮凝劑處理印染廢水的技術(shù)。其特征包括以下步驟將整株稻草秸稈粉碎至 80目，稻草粉末與縮水甘油酯(GTMAc)質(zhì)量比為1 (3 10)，加入50ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 10%的NaOH水溶液。于85°C反應(yīng)3 M個(gè)小時(shí)。反應(yīng)液冷卻至室溫，滴加HCl溶液調(diào)節(jié)體系的pH值至中性后，加入IOOmL無水乙醇，產(chǎn)物(季銨化稻草)析出，抽濾，固體用少量無水乙醇清洗四次。最終產(chǎn)物用真空干燥箱烘干，并測季銨化度。
2.稻草季銨鹽絮凝劑對活性染料廢水的處理工藝。其特征在于染液濃度為100mg/L， 處理染液量為30mL，廢液pH值1. 5 10. 7，投入絮凝劑量％ig，攪拌15min后，形成的礬花快速沉降，測定脫色率和COD去除率分別大于94%和86%。
全文摘要
一種利用稻草制備季銨鹽陽離子絮凝劑及處理印染廢水的技術(shù)，屬于生物質(zhì)資源的綜合利用及染整廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明將全稻草秸稈進(jìn)行粉碎后直接與2，3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(GTMAc)反應(yīng)。制備了一種水溶性良好的陽離子型高分子絮凝劑。將合成的絮凝劑用于模擬印染廢水活性橙K-GN和活性藍(lán)的絮凝處理，當(dāng)染液濃度為100mg/L時(shí)，在任何pH值條件下均具有高的脫色效果和COD去除率。該絮凝劑具有原料來源廣泛，制備成本低廉，生態(tài)，環(huán)保；在印染廢水處理中投藥量少、工藝簡單、效率高和pH使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C08B15/06GK102295337SQ20111016194
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月4日
發(fā)明者閻映娣, 黃丹, 黃凱 申請人:江南大學(xué)