一种复合型二维蒙脱石漆雾凝聚剂的制备方法及应用与流程

本发明涉及水处理的，具体涉及一种复合型二维蒙脱石漆雾凝聚剂的制备方法及应用。

背景技术：

1、在现代汽车、家电、家具、工程机械、电子产品、部分塑料制品等行业的喷涂过程中，由于只有40％～60％的涂料能有效附着在器件上，其余均以漆雾的形式飞溅到周围的环境和空气中，对人体健康有极大的损害，因此需要采用湿式喷漆循环水系统来捕捉这部分漆雾。然而，当大量的漆雾进入循环水后，由于其与水完全互溶的特点，致使难以将其与水分开，易粘附在水槽、管壁、水泵等设备上，并产生大量泡沫，影响循环水系统的运行。为保证湿式喷漆循环水系统的正常作业，需要向循环水中投加漆雾凝聚剂，消除漆雾粘性，使其凝聚为大块上浮，并通过打捞系统将漆块打捞出来，这样不仅有效延长了设备的寿命，同时也促进了水的循环利用，大大节约了成本。

2、中国专利“环保可生物降解性漆雾凝聚剂的制备及其应用”(公开号cn101767853a)以改性膨润土、壳聚糖等为主要原料室温下混合搅拌制备漆雾凝聚剂，生产工艺简单、对环境友好，但漆雾去除率不高。中国专利“一种新型环保水性漆漆雾凝聚剂及其制备方法”(公开号cn112500734a)公开了一种以膨润土、羧甲基纤维素等为主要原料在搅拌釜中高速搅拌制备的漆雾凝聚剂，可有效降解水性漆内的有机溶剂，有效消除漆雾粘性，但是该专利并没有注意到处理后漆渣大小和强度的问题。同时，目前市面上水性漆种类繁多，大多数漆雾凝聚剂已难以满足不同类型水性漆废水的处理。

3、因此亟需开发出一种生产工艺简单、对漆雾捕捉能力强、处理后的漆渣絮团大且强度高的适用于各种类型水性漆废水处理的新型漆雾凝聚剂。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种复合型二维蒙脱石漆雾凝聚剂的制备方法，制备方法简单，易于调节，制备的漆雾凝聚剂可实现处理后的漆渣絮团大、强度高，易于打捞、适应性广，以满足市场的应用需求。

2、本发明的目的之二在于提供一种复合型二维蒙脱石漆雾凝聚剂的应用。

3、本发明实现目的之一所采用的方案是：一种复合型二维蒙脱石漆雾凝聚剂的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将二维蒙脱石纳米片悬浮液与含有氢键供体或受体官能团的增强剂混合、反应得到复合型二维蒙脱石纳米片悬浮液；

5、(2)将步骤(1)中得到的复合型二维蒙脱石纳米片悬浮液与粘结剂水溶液混合均匀得到复合型二维蒙脱石漆雾凝聚剂。

6、优选地，所述步骤(1)中，二维蒙脱石纳米片的径厚比为50-800，二维蒙脱石纳米片悬浮液的质量百分数为0.1％-8％。

7、优选地，所述步骤(1)中，含有氢键供体或受体官能团的增强剂中官能团为氨基、醚基、羧基或磺酸基中的至少一种，二维蒙脱石纳米片与增强剂的质量比为100:0.01-50。

8、优选地，含有氨基官能团的增强剂为三乙醇胺、丙烯酰胺、异丁胺、环己胺、己二胺中的至少一种，含有醚基官能团的增强剂为乙烯基乙醚、十八冠醚、甲基硫醚、乙醚、四氢呋喃中的至少一种，含有羧基官能团的增强剂为铝酸酯、柠檬酸、苯甲酸、丁烯二酸、邻苯二甲酸中的至少一种，含有磺酸基官能团的增强剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、羟甲基磺酸钠、甲基磺酸、石油磺酸钠中的至少一种。

9、优选地，所述步骤(2)中，粘结剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、羟乙基纤维素、聚环氧乙烷、聚氧化乙烯、聚马来酸酐中的至少一种，粘结剂水溶液的质量百分数为0.01％-30％。

10、优选地，所述步骤(2)中，复合型二维蒙脱石纳米片悬浮液与粘结剂水溶液的体积比为0.1-300:1。

11、本发明实现目的之二所采用的方案是：一种所述的制备方法制备的复合型二维蒙脱石漆雾凝聚剂的应用，应用方法为将所述复合型二维蒙脱石漆雾凝聚剂加入含水性漆的工业废水中，待漆雾凝聚剂与水性漆废水充分混合后加入阳离子聚丙烯酰胺水溶液，搅拌，静置，待漆渣上浮后打捞。

12、优选地，所述水性漆为丙烯酸型、醇酸型、聚氨酯型、环氧树脂型、乙烯树脂型、有机硅树脂型、氟碳树脂型中的任意一种。

13、优选地，所述阳离子聚丙烯酰胺水溶液的质量百分数为0.01％-1％，所述含水性漆的工业废水的浓度为1000-50000mg/l。

14、优选地，所述漆雾凝聚剂、阳离子聚丙烯酰胺水溶液和含水性漆的工业废水的体积比为1:0.1-10:100-800。

15、本发明的制备原理为：二维蒙脱石纳米片由于片层结构被打开，更多的电位点暴露出来，有利于静电吸引捕捉漆雾颗粒。由于市面上丙烯酸型、醇酸型和聚氨酯型等多种类型水性漆中均含有羟基官能团，羟基官能团既可以作为氢键受体也可以作为氢键供体，因此通过引入含有氢键供体或受体官能团的增强剂与蒙脱石纳米片进行复合强化，复合后蒙脱石纳米片与漆雾颗粒之间的氢键作用可以进一步增强漆雾凝聚剂对不同类型水性漆的捕捉能力。粘结剂的加入可以将被蒙脱石纳米片捕捉的漆雾颗粒进一步粘结成高强度大漆团。最后加入阳离子聚丙烯酰胺可以实现粘结后的漆团快速聚集上浮。

16、现有技术中一般采用普通蒙脱石或者膨润土，蒙脱石是膨润土的主要成分，所以说现有技术中起主要作用的是蒙脱石。蒙脱石是由无数片层纵向延伸堆叠组成的层状结构，其片层表面和端面均带有电荷，而二维蒙脱石则是将蒙脱石纵向堆叠的片层剥离成单片层或少数几个片层的纵向只有几个纳米厚度的纳米片结构。蒙脱石及二维蒙脱石纳米片结构示意图如图1所示。与现有技术中采用的蒙脱石技术相比，本技术所采用的二维蒙脱纳米片具有以下优势：一方面二维蒙脱石纳米片的片层结构被打开，表面暴露出的电位点更多，有利于静电吸引捕捉漆雾颗粒，增强了对水性漆漆雾的直接捕捉能力；另一方面，二维蒙脱石纳米片表面暴露出更多的活性位点，强化了与后续药剂的作用能力，反应效果更好，更有利于漆雾凝聚剂作用效果的强化。

17、本发明具有以下优点和有益效果：

18、1.发明的制备方法采用二维蒙脱石作为主要原料，一方面，二维蒙脱石纳米片会暴露出更多的电位点，其静电吸引作用有利于对漆雾颗粒的捕捉。另一方面，二维蒙脱石与药剂作用能力较蒙脱石更强，作用效果好。引入增强剂强化复合后的二维蒙脱石纳米片可以和不同类型水性漆发生氢键作用，增强了漆雾凝聚剂对不同类型水性漆的捕捉能力，适应性广。

19、2.本发明的制备方法中通过引入粘结剂可进一步将被二维蒙脱石纳米片捕捉的漆雾颗粒粘结成大漆团，且漆团强度高，有利于打捞。

20、3.本发明的制备方法采用的二维蒙脱石纳米片具有优异的分散稳定性，有利于漆雾凝聚剂更好的分散在水性漆废水中快速捕捉漆雾颗粒，同时保证漆雾凝聚剂可以长期储存不易沉降。

21、4.本发明的制备方法选用蒙脱石纳米片作为原料，价格低廉、来源广泛，生产工艺简单，无二次污染，可直接用于汽车、家电、家具、工程机械、电子产品等多种行业水性漆废水处理。

技术特征：

1.一种复合型二维蒙脱石漆雾凝聚剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的复合型二维蒙脱石漆雾凝聚剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，二维蒙脱石纳米片的径厚比为50-800，二维蒙脱石纳米片悬浮液的质量百分数为0.1％-8％。

3.根据权利要求1所述的复合型二维蒙脱石漆雾凝聚剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，含有氢键供体或受体官能团的增强剂中官能团为氨基、醚基、羧基或磺酸基中的至少一种，二维蒙脱石纳米片与增强剂的质量比为100:0.01-50。

4.根据权利要求3所述的复合型二维蒙脱石漆雾凝聚剂的制备方法，其特征在于：含有氨基官能团的增强剂为三乙醇胺、丙烯酰胺、异丁胺、环己胺、己二胺中的至少一种，含有醚基官能团的增强剂为乙烯基乙醚、十八冠醚、甲基硫醚、乙醚、四氢呋喃中的至少一种，含有羧基官能团的增强剂为铝酸酯、柠檬酸、苯甲酸、丁烯二酸、邻苯二甲酸中的至少一种，含有磺酸基官能团的增强剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、羟甲基磺酸钠、甲基磺酸、石油磺酸钠中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的复合型二维蒙脱石漆雾凝聚剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，粘结剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、羟乙基纤维素、聚环氧乙烷、聚氧化乙烯、聚马来酸酐中的至少一种，粘结剂水溶液的质量百分数为0.01％-30％。

6.根据权利要求1所述的复合型二维蒙脱石漆雾凝聚剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，复合型二维蒙脱石纳米片悬浮液与粘结剂水溶液的体积比为0.1-300:1。

7.一种如权利要求1-6中任一项所述的制备方法制备的复合型二维蒙脱石漆雾凝聚剂的应用，其特征在于：应用方法为将所述复合型二维蒙脱石漆雾凝聚剂加入含水性漆的工业废水中，待漆雾凝聚剂与水性漆废水充分混合后加入阳离子聚丙烯酰胺水溶液，搅拌，静置，待漆渣上浮后打捞。

8.根据权利要求7所述的复合型二维蒙脱石漆雾凝聚剂的应用，其特征在于：所述水性漆为丙烯酸型、醇酸型、聚氨酯型、环氧树脂型、乙烯树脂型、有机硅树脂型、氟碳树脂型中的任意一种。

9.根据权利要求7所述的复合型二维蒙脱石漆雾凝聚剂的应用，其特征在于：所述阳离子聚丙烯酰胺水溶液的质量百分数为0.01％-1％，所述含水性漆的工业废水的浓度为1000-50000mg/l。

10.根据权利要求7所述的复合型二维蒙脱石漆雾凝聚剂的应用，其特征在于：所述漆雾凝聚剂、阳离子聚丙烯酰胺水溶液和含水性漆的工业废水的体积比为1:0.1-10:100-800。

技术总结
本发明涉及水处理的技术领域，具体涉及一种复合型二维蒙脱石漆雾凝聚剂的制备方法及应用，将二维蒙脱石纳米片悬浮液与含有氢键供体或受体官能团的增强剂混合、反应得到复合型二维蒙脱石纳米片悬浮液；将得到的复合型二维蒙脱石纳米片悬浮液与粘结剂水溶液混合均匀得到复合型二维蒙脱石漆雾凝聚剂。发明的制备方法采用二维蒙脱石作为主要原料，一方面，二维蒙脱石纳米片会暴露出更多的电位点，其静电吸引作用有利于对漆雾颗粒的捕捉。另一方面，二维蒙脱石与药剂作用能力较蒙脱石更强，作用效果好。引入增强剂强化复合后的二维蒙脱石纳米片可以和不同类型水性漆发生氢键作用，增强了漆雾凝聚剂对不同类型水性漆的捕捉能力，适应性广。

技术研发人员：赵云良,高仁波
受保护的技术使用者：武汉科莱烯科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12