一种适用于酸性染料和活性染料脱色的絮凝剂WK1制备方法.pdf

本发明涉及的是一种适用于酸性染料和活性染料印染废水脱色絮凝剂WK-1的研制，属于环境污染与治理、资源回收及利用的领域。一种适用于酸性染料和活性染料脱色的絮凝剂WK-1制备方法，采用如下步骤：A.将草耔毛用60％的硫酸室温酸化处理1～1.5小时，使草耔毛部分水解，滤去多余的硫酸，得到的水解羊毛待用；B.将脱乙酰度为85％的壳聚糖缓慢溶解在100ml的1％醋酸溶液中，充分搅拌，制成壳聚糖醋酸溶液；C.逐渐将水解羊毛加入壳聚糖醋酸溶液中，搅拌30min，D.边搅拌边滴加5％NaOH溶液，将pH调节为9～10，继续慢速搅拌20min得成品。本发明简单易行、成本低廉、排污量少，是一种具有较大实用意义的方法和工艺。

1.  一种适用于酸性染料和活性染料脱色的絮凝剂WK-1制备方法，其特征是采用如下步骤：
A、收集毛纺厂的梳毛和精梳下来的草耔毛，用质量百分比为60％的硫酸室温酸化处理1～1.5小时，使草耔毛部分水解，滤去多余的硫酸，得到的水解羊毛待用；
B、将脱乙酰度为85％的壳聚糖缓慢溶解在100ml的质量百分比为1％醋酸溶液中，充分搅拌，制成壳聚糖醋酸溶液；
C、逐渐将水解羊毛加入壳聚糖醋酸溶液中，搅拌30min；
D、边搅拌边滴加质量百分比为5％的NaOH溶液，将pH调节为9～10，继续慢速搅拌20min，制得成品

2.  根据权利要求1所述的一种适用于酸性染料和活性染料脱色的絮凝剂WK-1制备方法，其特征是：D步骤制得的成品还可在60℃以下进行脱水干燥备用。

一种适用于酸性染料和活性染料脱色的絮凝剂WK-1制备方法
技术领域
本发明涉及的是一种适用于酸性染料和活性染料印染废水脱色絮凝剂WK-1的研制，属于环境污染与治理、资源回收及利用的领域。
背景技术
我国是纺织印染的第一大国，而纺织印染行业又是工业废水排放的大户，约占整个工业废水排放量的35％。由此造成的生态破坏及经济损失是不可估量的。因而要实现印染行业的可持续发展，必须首先解决印染行业的污染问题。
印染废水具有色度高、颜色多变的特点，带有染料的废水色度、COD值含量较高，会妨碍水体的自净，对水体微生物和鱼类都有毒害作用，影响了水的正常使用价值。所以印染废水处理的瓶颈在于色度、COD和氨氮的去除。在印染废水的脱色处理方面，既经济又具有工业化应用潜力的处理方法是物化预处理与生化处理相结合的方法。所以絮凝剂在水处理中得到了广泛的应用。
絮凝剂根据材料的不同可分为无机和有机两大类：其中无机高分子絮凝剂以铝盐、铁盐等为代表，由于价格低廉、絮凝效果较好而广受欢迎；有机高分子类以聚丙烯酰胺为代表，由于效果较好、投加量少而受到广泛的应用。但这些絮凝剂不能有效处理水中分子量较小的可溶性的酸性染料、活性染料等；而且会对水体造成二次污染。特别是聚丙烯酰胺类絮凝剂不仅合成成本较高，合成原料是石油等不可再生的资源，合成中所用单体丙烯酰胺对人体健康危害较大，使用后绝大部分的聚丙烯酰胺难以生化降解，在环境中大量积累，给环境带来巨大的压力，小部分聚丙烯酰胺被降解后的小分子丙烯酰胺单体是一种神经性强毒物，而且具有强致癌性，对水生生态具有极大的影响；用铝盐作混凝剂时，进入环境的铝盐对植物的毒性主要表现在阻止植物对P、Ca²⁺、和Mg²⁺的吸收消化，其中可溶性的Al³⁺毒性最大，会使机体中这些营养元素处于平均水平以下。另外酸雨和高浓度的残铝引起的土壤酸化及铝毒也是全球森林衰退的重要原因。当水中含铝量大于0.2～0.5mg/L会使水体中的鲑鱼致死。水中含铝量增加不仅直接对动植物、水生生物、微生物产生影响，而且可以通过食物链进一步影响人体。世界卫生组织的研究表明：人体每公斤体重每天允许摄入的铝不能超过1毫克。否则容易引起人体记忆力减退，智力低下，行动迟钝，催人衰老。当铝在人体内含量超过正常需求的5～10倍时，能抑制消化道对磷的吸收，使血清无机磷水平下降，引起骨骼软化、关节疼痛等等。临床上铝中毒主要表现为铝性脑病、铝性骨病和铝性贫血。所以美国国家标准协会将铝化合物列入剧毒物品。因此选择一种经济、高效、无二次污染的处理药剂尤为重要。
发明内容
为了有效解决絮凝剂在使用过程中产生的二次污染问题，本发明提供了一种适用于酸性染料和活性染料脱色的絮凝剂WK-1制备方法。
本发明的具体技术方案如下：一种适用于酸性染料和活性染料脱色的絮凝剂WK-1制备方法，采用如下步骤：
A、收集毛纺厂的梳毛和精梳下来的草耔毛，用质量百分比为60％的硫酸室温酸化处理1～1.5小时，使草耔毛部分水解，滤去多余的硫酸，得到的水解羊毛待用；
B、将脱乙酰度为85％的壳聚糖缓慢溶解在质量百分比为1％的醋酸溶液中，充分搅拌，制成壳聚糖醋酸溶液；
C、逐渐将水解羊毛加入壳聚糖醋酸溶液中，搅拌30min。
D、边搅拌边滴加质量百分比为5％Na0H溶液，将pH调节为9-10，继续慢速搅拌20min，制得成品。为了更便于保存和运输，成品也可进一步在60℃以下进行脱水干燥备用。
依据本发明所述的制备方法制得的脱色絮凝剂的絮凝机理为：
A、酸性染料对羊毛纤维具有较大的亲和力，能自发吸附到羊毛纤维的表面。
B、羊毛纤维分子结构中的氨基及亚氨基在酸性条件下形成带正电的氨基离子，对阴离子型的酸性染料、活性染料具有较大的静电引力，容易使酸性染料、活性染料吸附在羊毛纤维水解产物的周围；
C、壳聚糖具有复杂的化学性质，对于印染废水脱色而言，壳聚糖独特的分子结构中含有大量的氨基，可与质子结合带正电荷而成为阳离子性絮凝剂，对阴离子型的酸性染料和活性染料有很好的去除效果；同时，分子中大量存在的氨基和羟基，又可与染料分子中的极性基团形成共价键合。
D、羊毛纤维具有α-螺旋结构和无规蜷曲，在水中可强烈吸附染料胶体微粒。因其长度较大，当它的一端吸附某一胶粒后，另一端又吸附其它胶粒，在相距较远的两胶粒间进行高分子吸附架桥，使胶粒逐渐长大，加速沉降；
E、壳聚糖虽然对印染废水有着很好的处理效果，但使用时也存在着一些不足：第一壳聚糖直接用于印染废水的处理时，溶解缓慢，絮凝速度和絮体沉降速度较慢，处理效率低；其次各种化学改性壳聚糖虽然处理性能优异，但引入了新的化学基团，不再是天然无毒的高分子物质，其制作过程和对印染废水的处理过程都会造成二次污染；而将壳聚糖和水解羊毛制成负载型染料吸附剂(絮凝剂)就克服了壳聚糖单独使用或经改性后使用所存在的缺点。
F、草耔毛(毛粒毛)中含有的杂质有利于絮凝体的成长，提高了絮凝剂的絮凝沉降性能。
综上所述，该絮凝剂利用了染料对羊毛纤维的亲和力、分子间引力、静电引力、壳聚糖对染料吸附的共同作用而达到了较好的脱色效果。
本发明所述的脱色絮凝剂具有如下特点：
一、以废治废、生态环保
该絮凝剂的原料利用的是毛纺厂梳毛、精梳下来的草耔毛(毛粒毛)废料、印染厂的丝光或煮练废碱，酸可以用一般印染厂污水处理中的废酸，充分体现了以废治废的特征，而且该脱色絮凝剂产品中不含对环境和人体有毒的铝盐、阳离子型季铵盐和聚丙烯酰胺。完全满足生态环保的要求。
二、使用方便、效果优良
由于该絮凝剂为同体形式，可直接投加使用，无腐蚀性、使用安全方便。
三、可用于染色残液中染料的回收
由于该絮凝剂中只含有水解羊毛和壳聚糖，采用振筛→酸→碱处理法处理染料污泥，去除水解羊毛和草籽、草屑后，可实施污泥中染料的回用。
四、可以与其他无机、有机混凝剂或絮凝剂复合使用。
具体实施方式
一种适用于酸性染料和活性染料脱色的絮凝剂WK-1制备方法，采用如下步骤：
A、收集毛纺厂的梳毛和精梳下来的草耔毛，用质量百分比为60％的硫酸室温酸化处理1～1.5小时，使草耔毛部分水解，滤去多余的硫酸，得到的水解羊毛待用；
B、将脱乙酰度为85％的壳聚糖缓慢溶解在质量百分比为1％的醋酸溶液中，充分搅拌，制成壳聚糖醋酸溶液；
C、逐渐将水解羊毛加入壳聚糖醋酸溶液中，搅拌30min；
D、边搅拌边滴加质量百分比为5％NaOH溶液，将pH调节为9～10，继续慢速搅拌20min，在60℃以下进行脱水干燥备用。(不脱水也可直接使用。)
下面是脱色絮凝剂活性染料染色废水和酸性染料染色废水中的应用及测试数据
1、作为活性染料染色废水的脱色絮凝剂
(1)染色工艺
活性染料→配成染色浓度为6％(o.w.f.)的染液→纯棉半制品60℃恒温上染15min钟→加NaCl上染15min钟→加Na₂CO₃固色30min钟→取出染色织物水洗(收集水洗水)→皂洗(收集皂洗水)→水洗→烘干

(2)试验方法
A、染料性能测试
将活性黄M-3RE、活性红M-3BE、活性深蓝M-2GE、活性元B-ED四只染料分别配成0.05g/L的稀溶液，在380-780nm的可见光区用分光光度计测吸光度，作出这四只染料的吸收光谱曲线，确定它们的最大吸收波长。经测定这四只染料的最大吸收波长分别为：活性黄M-3RE的λ_max＝420nm、活性红M-3BE的λ_max＝540nm、活性深蓝M-2GE的λ_max＝610nm、活性元B-ED的λ_max＝610nm。
B、试验方法
试验方法：取六只洗净的100ml烧杯→分别装入50ml的染色废水→置于六联电动搅拌机上→在慢速搅拌中用硫酸调节PH为5-6→加入试验药剂→快速搅拌10分钟→慢速搅拌20分钟→静止沉淀30分钟→取上清液测吸光度和COD值。
C、结果分析
①混凝剂用量对混凝效果的影响
取活性M-3BE红(λmax＝540nm)对20×20、60×60纯棉半制品进行染色。染色浓度为6％(o.w.f.)、无水碳酸钠30g/L、氯化钠40g/L、60℃恒温染色60min钟。收集染后的水洗水(色度为64倍)、皂洗水(色度为128倍)分别进行聚合铝鉄和该絮凝剂的用量试验。水洗水和皂洗水分别用0.1mol/L的硫酸调节PH至5-6。试验结果见表1、表2和表3.
表1活性M-3BE红染后水洗水聚合铝鉄用量试验