环境友好型阴离子染料捕集剂及其制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种环境友好型阴离子染料捕集剂及其制备方法及其应用，特点是由魔芋葡甘聚糖、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯、N‑乙烯基甲酰胺、水、水溶性引发剂偶氮二异丁基脒盐酸盐V‑50、氢氧化钾及乙二醇二乙醚二胺四乙酸二酐制备环境友好型阴离子染料捕集剂，并将环境友好型阴离子染料捕集剂捕集能力强用于处理染料合成或染整过程中排放出的阴离子型染料废水及艺术涂料行业排放的废水。其具有沉降速度快，能处理低浓度络合型重金属离子，能在数秒内捕集阴离子染料分子及络合型重金属离子，快速生长成大的沉降颗粒，实现分离阴离子染料及重金属离子的目的，无毒、环保，易降解，在使用过程中不易造成二次污染操作简便，处理成本低，适应性强等优点。

Environmental friendly anion dye catcher and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
环境友好型阴离子染料捕集剂及其制备方法及其应用
本专利技术属于生物质材料及废水处理领域，具体涉及一种环境友好型阴离子染料捕集剂及其制备方法及其应用，其主要在染料合成或染整过程中排放出的阴离子型染料废水及艺术涂料行业排放的废水中应用。
技术介绍
近些年来，我国每年污水排放量达390多亿吨，其中工业污水占51%，而染料废水又占总工业废水排放量的35%，而且还以1%的速度在逐年增加。染料废水由合成或染整过程中排放出的染料、助剂等组成,主要来自于染料合成及染料使用企业，如印染行业及涂料行业。随着印染工业的飞速发展，我国是纺织品生产和加工大国，纺织品出口额已多年来列居世界首位，每年的染料生产量达1.5×105吨，其中大约10%～15%的染料会直接随废水排入水体中，染料废水已成为水体重要污染源之一。为加强纺织染整工业水污染控制，2012年，环境保护部和国家质量监督检验检疫总局联合修订发布了《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)。根据新的排放标准，采用传统的处理技术，很多印染企业无法达到新的国家排放标准，出现很多偷排放现象，发生了严重的水体环境污染事件。2015年，结合纺织园区实际情况和水污染物间接排放控制的调整需求，又发布了《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)修改单(环境保护部公告2015年第19号)，降低了排放标准，修改如下：一、暂缓执行GB4287-2012中表2和表3的苯胺类、六价铬排放控制要求，暂缓期内苯胺类、六价铬执行表1相关要求。二、暂缓实施GB4287-2012修改单中“废水进入城镇污水处理厂或经由城镇污水管线排放，应达到直接排放限值”。总体来说，目前的染料废水处理技术还无法达到国家排放标准，急需新材料和新技术的研发解决目前企业排放问题。染料废水具有极强的污染感，且有色水体会影响日光照射，不利于水生生物的生长，一般的生化法很难对其进行处理。染料废水的排放量也很大，而且排放具有间歇性，水质也不稳定，属于难治理废水。传统的废水处理方法有物化法、化学混凝法、物理吸附法、生化法、电化学法等。化学混凝法是在染料废水中加入混凝剂，使污染物形成胶粒，通过混凝沉淀或气浮，从而去除废水中的污染物。混凝沉淀法是实际应用中最广泛的。混凝法能同时去除染料污染物和其他的大分子悬浮污染物。对废水的处理效果主要取决于混凝剂的结构性质。目前使用的混凝剂主要有无机混凝剂和有机高分子混凝剂。无机混凝剂主要以铝盐和铁盐为主，对以胶体或悬浮态存在于废水中的染料有较好的混凝效果，但是对于水溶性染料中分子量较小的，混凝效果则比较差。有机高分子混凝剂分子量大，溶入水中后分散为巨大数量的线性分子，对水中的胶体悬浮粒子的吸附架桥能力强。有机高分子混凝剂性质稳定，生长快，残渣少，对pH值要求较宽，其中最有代表性的就是聚丙烯酰胺，但聚丙烯酰胺不可降解，容易引发二次污染。近年来，以壳聚糖生物质材料开发新型可降解的混凝剂得了发展，可部分取代合成高分子聚丙烯酰胺。壳聚糖类可降解的混凝剂处理染料废水主要缺陷是沉降速度慢，无法快速处理染料废水。高分子的混凝法操作简便，处理成本低，适应性强，处理效果好，且各种新型混凝剂的开发一直都是相关领域的研究热点。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足而提供一种环境友好型阴离子染料捕集剂及其制备方法及其应用，捕集能力强，沉降速度快，能处理低浓度络合型重金属离子，能在数秒内捕集阴离子染料分子及络合型重金属离子，快速生长成大的沉降颗粒，实现分离阴离子染料及重金属离子的目的，无毒、环保，易降解，在使用过程中不易造成二次污染操作简便，处理成本低，适应性强。为了实现上述目的，本专利技术的环境友好型阴离子染料捕集剂的技术方案是这样实现的，其特征在于包括1～5份的魔芋葡甘聚糖、5～20份的甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(DAEMA)、1～15份的N-乙烯基甲酰胺(NVF)、50～200份的水、0.1～1份的水溶性引发剂偶氮二异丁基脒盐酸盐V-50、1～10份的氢氧化钾及1～30份的乙二醇二乙醚二胺四乙酸二酐(EGTAD)；它们为质量份数。为了实现上述目的，本专利技术的环境友好型阴离子染料捕集剂的制备方法的技术方案是这样实现的，其特征在于制备步骤如下：步骤一KGM-g-P(DAEMA-r-NVF)的合成将1～5份的魔芋葡甘聚糖(KGM)加入50～200份的水，控温40～70℃，进行溶解0.5～1小时；在氮气保护下，加入0.1～1份的引发剂偶氮二异丁基脒盐酸盐V-50、5～20份的甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(DAEMA)和1～15份的N-乙烯基甲酰胺(NVF)，接枝共聚1～20小时，降温停止反应；加入50～200份的乙醇进行沉淀分离，过滤及干燥后，获得高纯的魔芋葡甘聚糖-接枝-聚(甲基丙烯酸二乙氨基乙酯-无规-N-乙烯基甲酰胺)共聚物(KGM-g-P(DAEMA-r-NVF))，其中g代表接枝，r代表无规共聚；它们为质量份数；步骤二乙二醇二乙醚二胺四乙酸二酐(EGTAD)的合成将20～40份的乙二醇二乙醚二胺四乙酸和20～40份的乙酸酐溶解于30～60份的2-甲基吡啶中，控制于50～70℃，反应20～40小时，获得乙二醇二乙醚二胺四乙酸二酐；它们为质量份数；步骤三KGM-g-P(DAEMA-r-VAEGTANa)的合成取1～5份的KGM-g-P(DAEMA-r-NVF)，加入50～200份的水，控温50～80℃，在机械搅拌下溶解1～2小时；加入1～10份的氢氧化钾，水解反应12～48小时，获得魔芋葡甘聚糖-接枝-聚(甲基丙烯酸二乙氨基乙酯-无规-乙烯胺)共聚物KGM-g-P(DAEMA-r-VA)；再加入1～30份的乙二醇二乙醚二胺四乙酸二酐(EGTAD)，乙烯胺与乙二醇二乙醚二胺四乙酸二酐酰基化反应12～48小时，获得魔芋葡甘聚糖-接枝-聚(甲基丙烯酸二乙氨基乙酯-无规-乙烯胺基乙二醇二乙醚二胺四乙酸钠)(KGM-g-P(DAEMA-r-VAEGTANa))即环境友好型阴离子染料捕集剂；它们为质量份数。在本技术方案中，所述甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(DAEMA)的接枝率为5～100%，乙烯胺基乙二醇二乙醚二胺四乙酸钠(VAEGTANa)的接枝率为1～50%。为了实现上述目的，本专利技术的环境友好型阴离子染料捕集剂的应用的技术方案是这样实现的，其特征在于取100～1000份的废水，加入0.1～1份的环境友好型阴离子染料捕集剂，常温下搅拌1～5分钟，调节pH至2～5，废水中阴离子染料与环境友好型阴离子染料捕集剂的DAEMA官能基团发生静电吸附，废水中重金属离子与环境友好型阴离子染料捕集剂的VAEGTANa官能基团发生鳌合吸附，阴离子染料及重金属离子将完全吸附于魔芋葡甘聚糖共聚物高分子骨架上；再加入0.01～0.1份的助沉降剂，常温下搅拌1分钟，助沉降剂的过量金属离子将快速与魔芋葡甘聚糖共聚物上的VAEGTANa官能基团发生螯合交联沉淀反应，10秒内生成粒径大于100μm的絮体沉淀，快速实现阴离子染料及重金属离子固液分离，出水基本无色，达到国家排放标准。在本技术方案中，所述助沉降剂为氯化钙、硫酸镁、氯化亚铁、三氯化铁、三氯化铝的一种或两种以上的任意组合。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：1、解决了传统高分子絮凝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环境友好型阴离子染料捕集剂，其特征在于包括1～5份的魔芋葡甘聚糖、5～20份的甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(DAEMA)、1～15份的N‑乙烯基甲酰胺(NVF)、50～200份的水、0.1～1份的水溶性引发剂偶氮二异丁基脒盐酸盐V‑50、1～10份的氢氧化钾及1～30份的乙二醇二乙醚二胺四乙酸二酐(EGTAD)；它们为质量份数。

【技术特征摘要】
1.一种环境友好型阴离子染料捕集剂，其特征在于包括1～5份的魔芋葡甘聚糖、5～20份的甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(DAEMA)、1～15份的N-乙烯基甲酰胺(NVF)、50～200份的水、0.1～1份的水溶性引发剂偶氮二异丁基脒盐酸盐V-50、1～10份的氢氧化钾及1～30份的乙二醇二乙醚二胺四乙酸二酐(EGTAD)；它们为质量份数。2.一种环境友好型阴离子染料捕集剂的制备方法，其特征在于制备步骤如下：步骤一KGM-g-P(DAEMA-r-NVF)的合成将1～5份的魔芋葡甘聚糖(KGM)，加入50～200份的水，控温40～70℃，进行溶解0.5～1小时；在氮气保护下，加入0.1～1份的引发剂偶氮二异丁基脒盐酸盐V-50、5～20份的甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(DAEMA)和1～15份的N-乙烯基甲酰胺(NVF)，接枝共聚1～20小时，降温停止反应；加入50～200份的乙醇进行沉淀分离，过滤及干燥后，获得高纯的魔芋葡甘聚糖-接枝-聚(甲基丙烯酸二乙氨基乙酯-无规-N-乙烯基甲酰胺)共聚物(KGM-g-P(DAEMA-r-NVF))，其中g代表接枝，r代表无规共聚；它们为质量份数；步骤二乙二醇二乙醚二胺四乙酸二酐(EGTAD)的合成将20～40份的乙二醇二乙醚二胺四乙酸和20～40份的乙酸酐溶解于30～60份的2-甲基吡啶中，控制于50～70℃，反应20～40小时，获得乙二醇二乙醚二胺四乙酸二酐；它们为质量份数；步骤三KGM-g-P(DAEMA-r-VAEGTANa)的合成取1～5份的KGM-g-P(DAEMA-r-NVF)，加入50～200份的水，控温50～80℃，在机械搅拌下溶解1～2小时；加入1～10份的氢氧化钾，水解反应12～48...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘锋，霍应鹏，陈燕舞，张浥琨，郭志杰，洪丹，彭琦，唐秋实，李为山，
申请(专利权)人：顺德职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44