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我国当前面临水资源极度匮乏和水体污染严重的尴尬局面,其中尤以印染废水的污染为甚。服装行业是我国的一大支柱产业,生产过程中产生的大量印染废水对水体水质、生态环境构成了严重威胁。本论文较详尽地分析了印染废水的来源、性状与主要成分,系统综述了印染废水的各种处理方法及其作用机理。通过比较各种处理技术的优劣,发现絮凝脱色依然是目前印染废水治理中最常用、最有效的方法之一。
在为数众多的脱色絮凝剂中,双氰胺一甲醛阳离子树脂(脱色絮凝剂)具有独特的优越性:我国是双氰胺的主要生产国和出口国,近年来双氰胺的出口不畅,价格低迷,已经导致全行业供大于求。积极开发具有广阔应用前景的双氰胺一甲醛阳离子树脂,不仅可以拥有原料价廉、易得的好处,更可以打通双氰胺的下游产业链,挽救双氰胺行业濒临倒闭的命运,具有很大的现实意义,可望产生巨大的社会、经济效益。
本研究承接前人的研究工作,重点阐述和对比了双氰胺一甲醛阳离子树脂的二种常用合成方法(酸催化法和碱催化法),指出了酸催化法的不足和碱催化法的具体优点,同时列举了它们共同存在的严重问题(产物均不同程度地存在稳定性不高的问题)。
本研究重点探讨了在碱催化条件下产物结构对聚合物稳定性的影响,对结构中大量存在的活性基团如羟甲基、醚键、胺基等进行了详细分析,指出了羟甲基对双氰胺一甲醛阳离子树脂稳定性的严重影响。在参阅了大量相关文献资料的基础上,本人发现,制革工业通过封闭羟甲基来阻止氨基鞣剂在皮革中的进一步树脂化,进而影响皮革的柔韧性。为了提高双氰胺一甲醛阳离子树脂的化学稳定性,我们为什么不可以通过封闭其中的羟甲基来实现呢?通过分析,在众多的可选试剂中我们最终确定甲醇为羟甲基封闭剂。论文研究了反应时间、反应温度和甲醇用量等参数对最终产物的影响。通过关联相关的实验数据,并兼顾实际操作工艺上的可行性,确定了以下的优化工艺参数:维持缩聚阶段的pH值在5.5~6.5左右;反应温度维持在65℃左右;双氰胺:甲醛:氯化铵:甲醇的初始物料摩尔比严格控制为1:(2.O~2.2):(0.50~0.52):0.02;醚化时间维持在40分种左右。
本研究在以下几方面取得了进展:
1.通过实验及其相关数据证明,双氰胺-甲醛阳离子树脂的脱色性能,随分子量的增大而增强。然而,当双氰胺-甲醛阳离子树脂的分子量达到某种程度后,线性化结构开始受到影响,水溶性大大降低,其脱色性能不仅不能进一步提升,甚至有迅速恶化或彻底失效的严重趋势。
2.指出羟甲基是影响双氰胺一甲醛阳离子树脂稳定性的主要因素。由于羟甲基具有较高的活性,在常温下也易于与其它基团进一步反应,在存储过程实际上一直处于不稳定和不可控的状态,进而影响产品的存放期及产品后期使用效果。本人利用甲醇封闭双氰胺-甲醛阳离子树脂中的羟甲基,显著提高了产品的稳定
性。
3.通过有效控制双氰胺-甲醛阳离子树脂的分子量和残余活性基团(羟甲基)的数量,在保持产品脱色性能的前提下,可有效调控产物的储存的有效性,较有效的化解了双氰胺-甲醛阳离子树脂脱色性能与稳定存放时间的矛盾,尤其是碱催化法中经常遇到的产品固化速度过快、产品容易出现不可逆凝胶等问题。