化纤污水处理剂的研制方法

　　近年来，随着国家对环保方面的监管力度不断加强，针对工业污水排放的水质要求越来越高，化纤行业的污水处理受到了严峻的考验。化纤污水具有水量大、有机污染物浓度高、成分复杂等特点，处理极其不易。化纤污水的处理方式主要分为化学处理法、物理处理法及生物处理法等。其中，化学处理法主要通过向污水中投加化学物质，利用化学反应来分离回收污水中的有害物质或使其转化为无害的物质。在工业水处理领域，化学处理法具有广泛的应用。

　　CP10水处理剂是采用丙烯酰胺与阳离子单体在偶氮二异丁腈的催化条件下进行反应，通过对反应温度、时间等实验条件的控制，得到的一种在常温条件下为乳液状态的水处理剂。该产品采用化学处理方式，与传统的PAM水处理剂相比，具有溶解快，絮凝效果好的优势。通过投加一定量的CP10水处理剂，使化纤污水中的污染物质形成絮凝体，再经过沉淀或气浮等方式，将污染物分离，从而使污水的COD、浊度等指标满足排放要求。

　　一、实验部分

　　1.1 实验原料

　　丙烯酰胺，分析纯，国药集团化学试剂有限公司;

　　阳离子单体，自制;

　　分散剂，自制;

　　偶氮二异丁腈，分析纯，国药集团化学试剂有限公司;

　　硫酸胺，分析纯，国药集团化学试剂有限公司;

　　LH-NT100总氮试剂，北京连华永兴科技发展有限公司。

　　1.2 实验设备及实验仪器

　　GSHA-2型高压合成反应釜，大连自控设备厂;

　　VG202型防爆真空泵，广东中德科技制泵有限公司;

　　LH-25A型智能多参数消解仪，北京连华永兴科技发展有限公司;

　　LH-3BA型紫外可见智能型多参数水质测定仪，北京连华永兴科技发展有限公司;

　　WZS-186型浊度仪，上海仪电科学仪器股份有限公司;

　　101-1AB型电热鼓风干燥箱，天津泰斯特仪器有限公司。

　　1.3 合成工艺

　　将丙烯酰胺、阳离子单体、分散剂、按一定比例溶解于去离子水中。将混合好的溶液加入反应釜中，开启釜体搅拌装置，使其转数控制在300r/min，向反应釜内通入氮气除氧，氮气置换时间不小于40min。待置换完成后，向反应釜中加入偶氮二异丁腈，开始引发反应，反应温度控制在50~80℃，反应持续3~6h后，加入硫酸铵，继续搅拌30min后停止，得到乳液状成品。

　　二、结果与分析

　　2.1 溶解速率

　　分别称取10gCP10水处理剂及市售PAM水处理剂溶于去离子水中，稀释成质量分数为1‰的水处理剂溶液。观测CP10与PAM的溶解状态，在不同的时间点将未溶解部分滤出称重，计算出已溶解水处理剂的百分数，当其完全与水混溶后，视为溶解完全。根据不同时间的水处理剂溶解的百分数绘制溶解速率曲线，如图1所示。

　　由图1可见，CP10水处理剂在1min内完全溶解。市售PAM水处理剂完全溶解时间在40min左右，溶解时间较长，在实际应用中，需要预先投加进行充分溶解后才能进行使用。

　　2.2 水质常规指标检测与结果分析

　　2.2.1 污水样处理方法

　　取某化纤厂家的污水样品。将自制CP10水处理剂乳液与市售固体PAM水处理剂分别溶于去离子水中，稀释成质量分数为1‰的水处理剂溶液。将两种稀释好的水处理剂溶液分别加入污水水样中，加入比例为污水水样质量的0.5%~1%，震荡摇匀，静置1min。分别取未处理污水上清液和处理后污水上清液进行检测。

　　2.2.2 常规指标的检测

　　2.2.2.1 COD检测方法

　　按HJ828-2017«水质化学需氧量的测定重铬酸盐法»要求进行检测。

　　2.2.2.2 氨氮检测方法

　　将待测液按一定比例稀释，使其在LH-3BA型紫外可见智能型多参数水质测定仪的量程范围内，再按照该仪器的检测方法进行操作，读取测量数据，计算其氨氮含量。

　　2.2.2.3 总氮检测方法

　　取待测样品，加入LH-NT100试剂2.0mL摇匀后，使用LH-25A型智能多参数消解仪进行消解，消解温度122℃，消解时间40min。将消解后的样品静置冷却至室温后，按一定比例稀释，使其在LH-3BA型紫外可见智能型多参数水质测定仪的量程范围内，再按照该仪器的检测方法进行操作，读取测量数据，计算其总氮含量。

　　2.2.2.4 含水率检测方法

　　将待测污水样品进行处理，收集经处理后的絮凝物，称取待测样品10g，精确至0.01g，置于已恒重的称量瓶中，使其均匀铺展于瓶底。样品准备完毕后，放置于干燥箱内，保持在105±2℃下干燥4h，取出后放入干燥器内冷却至室温后称重，计算其含水率。

　　2.2.3 水质检测结果分析

　　量取未处理污水上清液水样、CP10处理该污水后上清液水样、市售PAM处理该污水后上清液水样各100mL。按照2.2.2.1、2.2.2.2、2.2.2.3描述的检测方法对上述三种水样的COD、氨氮、总氮含量分别检测。结果见表1。

　　表1中通过选取某化纤厂家污水进行分析，其水样的COD、氨氮、总氮含量分别为1050mg/L、153mg/L、322mg/L。经CP10处理后水样的COD、氨氮、总氮含量分别降低到138mg/L、52mg/L、175mg/L。同条件下CP10水处理剂对污水COD、氨氮、总氮处理效果明显优于市售PAM水处理剂。

　　2.3 浊度检测与结果分析

　　选取某化纤厂家污水进行分析，量取待测污水样品100mL，分别加入等比例CP10及市售PAM水处理剂进行处理，处理结束后取水样上清液进行浊度检测。将检测温度控制在25℃，用WZS-186型浊度仪分别检测初始浊度。检测结果见表2。

　　通过表2可以看出，未经处理的污水上清液浊度为355NTU。经过CP10水处理剂处理后，其上清液浊度为10.3NTU。经市售PAM水处理剂处理后的污水上清液浊度为21.5NTU。CP10水处理剂的处理效果明显优于市售PAM水处理剂。

　　2.4 絮凝物含水率检测结果分析

　　取污水水样，分别加入两种水处理剂进行处理，将处理后的水样进行过滤，滤出絮凝物，称重。在105℃的烘箱中干燥4h，再次称重后，计算其含水率。

　　通过表3可以看出，CP10的处理后的絮凝物含水率更低，说明其絮凝物的团聚更加紧密，絮凝效果好。

　　三、结论

　　(1)CP10水处理剂的工艺制备条件要求严格，需要按照特定工艺路线进行加工生产，才能生产出符合要求的产品。

　　(2)CP10水处理剂具有溶解迅速、絮凝效果好的特点，与同类PAM水处理剂产品相比具备一定优势。

　　(3)CP10水处理剂能有效降低化纤污水的COD、氨氮、总氮等指标，化纤污水经处理后，清液浊度有明显提高，说明污水中的有害成份经CP10产品絮凝后显著降低。

　　(4)CP10水处理剂在使用过程中不会对环境产生二次污染。（来源：沈阳浩博实业有限公司）