一种电极材料的制备方法及MDI废盐水的处理方法技术

本发明专利技术公开一种电极材料的制备方法及MDI废盐水的处理方法。所述电极材料用于处理二苯基甲烷系列的二胺和多胺(DAM)生产中所产生的洗涤废水。在电极表面构建防护涂层。通过引入纳米颗粒，提升涂层亲水性。通过引入聚乙二醇，促进纳米颗粒均匀分散，与纳米颗粒协同，进一步提升涂层亲水性，抑制大分子高聚物在电极表面的吸附行为。可以得到氯化钠浓度21

【技术实现步骤摘要】
一种电极材料的制备方法及MDI废盐水的处理方法


[0001]本专利技术属于DAM生产过程中低浓度含盐水处理的
，具体涉及一种电吸附电极材料的制备方法，并用于处理二苯基甲烷系列的二胺和多胺(DAM)生产中所产生的洗涤废水。

技术介绍

[0002]二苯基甲烷系列的异氰酸酯(MDI)是聚氨酯生产的主要原料，DAM与光气反应合成的制备方法是行业内所周知的。在DAM的生产方法一般为，苯胺和盐酸反应生产苯胺盐酸盐，随后加入甲醛反应制备二胺和多胺，加碱中和分层，产生有机相(多胺)和水相(浓盐水)。有机相中含有少量盐类物质和碱，需要用水洗涤脱除，避免盐类物质或碱在下游工序析出，影响工艺稳定性，同时确保产品DAM及MDI中钠含量符合下游应用要求。
[0003]DAM生产过程中所产生废盐水的一般处理方式为，将中和分层得到的浓盐水与多胺洗涤废水掺混，然后经过萃取、精馏和TOC脱除工艺，使废盐水中TOC含量达到相应指标后进行排海或作为氯碱原料。
[0004]专利CN101801909A公开将中和盐水与多胺洗涤废水合并后萃取、精馏的处理工艺。然而，由于多胺洗涤废水中盐含量很低，和中和盐水混合后使氯化钠的总体含量降低。一方面导致送氯碱盐水浓度低，氯碱受限于水平衡，只能接收部分盐水。另外一方面需处理废水量大，需要消耗大量蒸汽，由此降低经济效益。
[0005]专利CN112827365A提及一种利用超疏水膜除去多胺洗涤废水中胺类有机物方法，以降低蒸汽消耗。但是处理后废水中仍含有63mg/L的苯胺，需要进生化池进一步处理后外排。
[0006]多胺洗涤过程的目的是除去多胺中的无机物，主要是氯化钠和氢氧化钠。因此如能将多胺洗涤废水中的氯化钠和氢氧化钠分离，可以将洗涤废水再生并用于多胺洗涤。其优势体现在，1)避免盐浓度低的洗涤废水与中和盐水掺混，提升了送氯碱盐水浓度；2)使洗涤废水无需进行萃取、精馏、生化等复杂的后处理流程，精简设备、减少能耗。
[0007]电吸附法在废水除盐领域已被广泛应用。然而，如专利CN109438254A和专利CN112126030A中所述，多胺生产过程中不可避免产生大分子有机高聚物，其中一部分转移到盐水相中。实践中发现，这一类高聚物容易污染电极，从而降低电吸附效率。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于，提供一种电极材料制备方法，通过电吸附技术对MDI生产过程中产生的多胺洗涤废水进行再生，能够减少废水处理的能耗，同时减少废水排放。
[0009]为实现以上技术目的，本专利技术的具体实施方案如下：
[0010]一种电极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0011]i、将纳米纤维素分散在水中，得到胶体，随后将胶体快速冷冻；
[0012]ii、将步骤i产物进行冷冻干燥，随后进行升温预处理；
[0013]iii、将步骤ii中得到的样品在氨气氛围下升温碳化，得到氮掺杂的碳纳米棒；
[0014]iv、将步骤iii中氮掺杂的碳纳米棒，与导电乙炔黑、聚乙烯醇混匀，然后加入水搅拌得到均一浆料，涂敷于石墨基底上，真空干燥；
[0015]v、将纳米颗粒与NMP混合，然后依次加入PVDF和PEG，混匀得到涂料溶液，并将其涂覆在电极表面上，水浸泡除去多余的溶剂。
[0016]根据本专利技术提供的方法，步骤i中，纳米纤维素为棒状，优选的，直径为20
‑
80nm，长度为150
‑
2500nm，更优选的，直径为20
‑
60nm，长度为150
‑
1000nm。
[0017]一些示例中，将纳米纤维素均匀分散于水中，其中纳米纤维素的质量分数为2.0
‑
3.0wt％。
[0018]步骤i中，所述快速冷冻的温度范围在
‑
40至
‑
55℃，冷冻的时间48
‑
64h。
[0019]根据本专利技术提供的方法，步骤ii中，在低温低压的环境下进行冷冻干燥，优选的，冷冻温度在
‑
50至
‑
55℃范围内，压力小于等于15Pa。一些示例中，样品在冷冻干燥机内保持48
‑
60h。
[0020]根据本专利技术提供的方法，步骤ii中，将冷冻干燥后的样品取出进行升温的预处理，一般选取在马弗炉内升温，设定以4
‑
6℃/min的速率进行升温，直至升至目标温度后停止。优选的，所述目标温度为230
‑
260℃，例如250℃；一些示例中，升至目标温度后，样品以目标温度继续保温1.5
‑
2.5h。
[0021]根据本专利技术提供的方法，步骤iii中，在氨气氛围下以8
‑
12℃/min的升温速率进行升温，直至目标温度后停止。优选的，所述目标温度为700
‑
900℃。升至目标温度后，继续保温2
‑
2.5h。
[0022]根据本专利技术提供的方法，步骤iv中，优选的，氮掺杂的碳纳米棒、聚乙烯醇的质量比为7
‑
9，氮掺杂的碳纳米棒、导电乙炔黑的质量比为7
‑
9。去离子水加入量为氮掺杂的碳纳米棒质量的1.1
‑
1.3倍。
[0023]一些示例中，在75
‑
80℃下将氮掺杂的碳纳米棒、导电乙炔黑、聚乙烯醇与去离子水混匀。
[0024]一些优选的实施方式，步骤iv中，所述真空干燥过程在80
‑
85℃、压力小于等于5kPa下进行，时间为1.5
‑
2h。
[0025]根据本专利技术提供的方法，步骤v中，优选的，电极表面涂料的厚度为100
‑
150微米。
[0026]一些优选实施方式中，步骤v中，加入PVDF与PEG的质量比为3
‑
4，PVDF与纳米颗粒的质量比为7
‑
9。
[0027]优选的，所述步骤v中，所用纳米颗粒材料为Al2O3、TiO2、SiO2、CeO2中的一种或多种。
[0028]一些优选实施方式中，在所述步骤v中，完成表面涂覆后，使电极在空气中暴露20
‑
30s，然后将其浸泡在去离子水中24
‑
36h。
[0029]在另一个方面，提供一种对MDI废盐水处理的方法，包括如下步骤：
[0030]1)使用盐酸催化苯胺与甲醛反应，制得含DAM及其盐酸盐的混合液，之后加碱液中和、分相，得到含有多胺的有机相和含有浓盐水的水相；
[0031]2)用洗涤液洗涤步骤1)中得到的有机相，分相得到有机相(洗涤后的多胺)和水相(多胺洗涤废水)；
[0032]3)采用电吸附的方法脱除步骤2)所得水相中的氯化钠、氢氧化钠，得到的再生后的洗涤废水作为步骤2)中洗涤液；
[0033]4)对电极进行脱附，得到高浓盐水，并与步骤1)中得到的含有浓盐水的水相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电极材料的制备方法，包括以下步骤：i、将纳米纤维素分散在水中，得到胶体，随后将胶体快速冷冻；ii、将步骤i产物进行冷冻干燥，随后进行升温预处理；iii、将步骤ii中得到的样品在氨气氛围下升温碳化，得到氮掺杂的碳纳米棒；iv、将步骤iii中氮掺杂的碳纳米棒，与导电乙炔黑、聚乙烯醇混匀，然后加入水搅拌得到均一浆料，涂敷于石墨基底上，真空干燥；v、将纳米颗粒与NMP混合，然后依次加入PVDF和PEG，混匀得到涂料溶液，并将其涂覆在电极表面上，水浸泡除去多余的溶剂。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤i中，纳米纤维素为棒状，优选的，直径为20
‑
80nm，长度为150
‑
2500nm，更优选的，直径为20
‑
60nm，长度为150
‑
1000nm。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤ii中，所述升温预处理中，以4
‑
6℃/min的速率进行升温，直至升至230
‑
260℃，保温1.5
‑
2.5h。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，步骤iii中，在氨气氛围下以8
‑
12℃/min的速率进行升温至700
‑
900℃，保温2
‑
2.5h。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的方法，其特征在于，步骤iv中，氮掺杂的碳纳米棒、聚乙烯醇的质量比为7
‑
9，氮掺杂的碳纳米棒、导电乙炔黑的质量比为7
‑
9，去离子水加入量为氮掺杂的碳纳米棒质量的1.1
‑
1.3倍。6.根据权利要求1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈杨，李永锋，赵东科，黄怀炜，章靓，张严，林飞腾，
申请(专利权)人：万华化学福建异氰酸酯有限公司，
类型：发明
国别省市：