龔蘊玉，鄭玉玲

（江蘇工程職業(yè)技術學院，江蘇南通 226007）

印染廠的活性染料廢水中，染料分子含有大量的負離子，用一般絮凝劑難以實現染料廢水的脫色。本研究開發(fā)的活性染料染色廢水高效脫色劑是將環(huán)己胺作為添加劑加入到雙氰胺和甲醛縮聚反應中，通過聚合形成大分子雙氰胺-環(huán)己胺-甲醛陽離子樹脂，樹脂上所帶的大量陽離子基團能中和活性染料上的負電荷使染料失穩(wěn)，被樹脂水解生成的絮狀物吸附、網羅，一起從水體中分離出來，從而達到脫色的目的［1］。探討了環(huán)己胺用量、反應時間、反應溫度、pH 等因素對脫色效果的影響，通過性能測試優(yōu)選合成工藝。

1 實驗

1.1 藥品

雙氰胺（工業(yè)級，河南鄭州百川化工有限公司），35%甲醛（工業(yè)級，汕頭國際貿易公司），環(huán)己胺、氯化銨、鹽酸（工業(yè)級，佛山市中發(fā)水玻璃廠），去離子水（清遠金灃順助劑有限公司）。

1.2 儀器

BSA-CW 型電子天平（德國賽多利斯），三口燒瓶（泰興市銘泰科教儀器設備有限公司），電動攪拌器（上海實潤實業(yè)有限公司），冷凝管、燒杯、量筒、移液管（玉林市天平化驗用品有限公司），UV-1801 紫外-可見分光光度計（北京瑞利分析儀器公司）。

1.3 合成工藝

在裝有攪拌器、溫度計、回流冷凝管的三口燒瓶中分別加入48 mL 35%的甲醛和200 mL 蒸餾水（總液量為300 mL），攪拌均勻后加入24 g 雙氰胺和一定量環(huán)己胺，攪拌并升溫至40 ℃，加入6 g 氯化銨，反應10 min 后調節(jié)pH，升溫到反應溫度反應一定時間，降溫出料［2］。

1.4 測試

1.4.1 含固量

準確稱取質量為m1已恒定的扁形稱量瓶，用此稱量瓶準確稱取試樣2～5 g，試樣連同稱量瓶質量記為m2，然后將裝有試樣的稱量瓶置于烘箱中，100～105 ℃烘至質量恒定，此時質量記為m3。平行實驗3次，取平均值。含固量的計算公式［3］如下：

1.4.2 脫色效果

滴定法：取實驗廢水20 mL 至比色管（色度8 000倍，COD 為510 mg/L），調節(jié)pH 至8，用滴定管滴加脫色劑溶液至標準顏色，靜置1 min，檢測色度（稀釋倍數法）和COD，要求達到國家一級排放標準［4］。

吸光度法：采用分光光度法測定。用紫外-可見分光光度計連續(xù)掃描法測得廢水的最大吸收波長，在此波長下測定脫色前后廢水的吸光度，脫色率計算公式如下：

式中，A0為脫色前的吸光度，A為脫色后的吸光度。

1.4.3 COD

按照GB 11914—1989《水質化學需氧量的測定重鉻酸鹽法》進行測定。

2 結果與討論

2.1 脫色效果的影響因素

2.1.1 環(huán)己胺用量

加入環(huán)己胺可以降低雙氰胺-甲醛脫色劑的合成成本。環(huán)己胺與甲醛在酸性條件下反應生成高分子聚合物，該聚合物能夠中和活性染料分子上的負電荷，具有網捕架橋作用，能有效地與印染廢水中的活性染料結合，達到脫色目的。當35%的甲醛用量為48 mL，蒸餾水用量為200 mL，雙氰胺用量為24 g，氯化銨用量為6 g，合成溫度為90 ℃，合成時間為140 min，pH 為5 時，環(huán)己胺用量對脫色效果的影響如圖1所示。

由圖1 可以看出，當環(huán)己胺用量為14%時，脫色劑用量最少，脫色效果最好；色度8 000 倍的活性染料廢水中，脫色劑的用量為148 g/t。但當環(huán)己胺用量為16%時，脫色劑用量上升，即脫色率略有下降。這可能是由于所制備的脫色劑分子質量過大而出現凝膠，致使其在水中的水解效率降低，脫色效果降低。

圖1 環(huán)己胺用量對脫色效果的影響

2.1.2 反應溫度

反應溫度主要影響合成產品的穩(wěn)定性，溫度過低，反應不完全，產品穩(wěn)定性不好，容易產生沉淀或形成果凍；溫度過高，雙氰胺上的C—N 鍵發(fā)生水解，同時與多個甲醛分子反應而發(fā)生交聯，產生支鏈使分子鏈受阻無法伸展，從而影響架橋作用，降低脫色性能［4］。

當35%的甲醛用量為48 mL，蒸餾水用量為200 mL，雙氰胺用量為24 g，氯化銨用量為6 g，環(huán)己胺用量為14%，合成時間為140 min，pH 為5 時，反應溫度對產品脫色效果的影響如圖2所示。

圖2 反應溫度對脫色效果的影響

由圖2 可以看出，當反應溫度為90 ℃時，脫色效果最好。

2.1.3 反應時間

反應時間對雙氰胺-甲醛脫色劑的合成有較大影響，反應時間太短，縮合反應不完全，產品的黏度較低。而雙氰胺-甲醛脫色劑的絮凝效果與黏度密切相關，黏度越大，形成的礬花越大，絮凝效果越好。分別調整反應時間為80、100、120、140、160 min 制得產品。當35%的甲醛用量為48 mL，蒸餾水用量為200 mL，雙氰胺用量為24 g，氯化銨用量為6 g，環(huán)己胺用量為14%，合成溫度為90 ℃，pH 為5 時，反應時間對產品脫色效果的影響如圖3所示。

由圖3 可以看出，當反應時間為120 min 時，脫色劑用量明顯減少，脫色效果好，隨著反應時間的延長，脫色劑用量減少但效果不明顯。故反應時間控制在140 min為佳。

圖3 反應時間對脫色效果的影響

2.1.4 pH

pH 對脫色劑的穩(wěn)定性影響很大，在堿性條件下，雙氰胺-環(huán)己胺-甲醛反應不完全，發(fā)生低聚或不聚，穩(wěn)定性和脫色效果都會變差；在弱酸性條件下，雙氰胺-甲醛反應形成高分子聚合物，反應完全的話，效果和穩(wěn)定性均良好［5］。

當35%的甲醛用量為48 mL，蒸餾水用量為200 mL，雙氰胺用量為24 g，氯化銨用量為6 g，環(huán)己胺用量為14%，合成時間為140 min，合成溫度為90 ℃時，pH 對脫色效果的影響如圖4所示。

由圖4 可以看出，當溶液的pH 控制在5 時，脫色效果最好。

圖4 pH 對脫色效果的影響

2.2 性能對比

2.2.1 含固量

由表1 可以看出，來樣脫色劑1#、2#的含固量都比研發(fā)脫色劑大，但是脫色效果不如研發(fā)脫色劑。

表1 脫色劑的含固量對比

2.2.2 脫色效果

將色度超過8 000 倍的廢水使用相同用量的來樣脫色劑1#、2#以及研發(fā)的脫色劑處理，為了便于測定，將廢水稀釋4倍后進行測試，作用效果對比見表2。

表2 脫色劑的脫色率對比

由表2 可以看出，針對活性染料廢水，研發(fā)脫色劑的脫色效果比來樣脫色劑1#和2#更顯著。

2.2.3 COD

由表3 可以看出，研發(fā)的脫色劑相比兩種來樣脫色劑更大程度地降低了廢水中的COD，達到了國家一級排放標準。

表3 脫色劑處理后的活性染料廢水COD 對比

2.2.4 穩(wěn)定性

3種脫色劑穩(wěn)定性能對比見表4。

表4 3種脫色劑穩(wěn)定性能對比

由表4可以看出，3種脫色劑自身穩(wěn)定性均較好，只有在強堿條件下會發(fā)生沉淀，在廢水處理中，脫色劑對原水的pH 適應范圍廣。

3 結論

（1）環(huán)己胺的用量、反應溫度的高低、反應時間的長短、pH 的大小均對脫色劑的穩(wěn)定性和脫色效果有影響，優(yōu)選的合成工藝為：甲醛用量16%，雙氰胺用量8%，環(huán)己胺用量14%，氯化銨用量2%，反應溫度90 ℃，反應時間140 min，pH 5。

（2）與市場上比較暢銷的來樣脫色劑1#、2#相比較，研發(fā)的脫色劑具有含固量低、穩(wěn)定性能好、脫色效果好的特點；經研發(fā)的脫色劑處理后，廢水中的色度和COD 指標降低，達到了國家廢水排放要求。