CN103173845B - 一种对苯二甲酸金属盐晶须的生产方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种对苯二甲酸金属盐晶须的生产方法与应用。本发明通过对碱减量废水的处理工艺过程，回收到纯度≥95%的粗对苯二甲酸，将该粗对苯二甲酸作为原料，加入烧碱溶液溶解，调节pH值后，加入表面活性剂，搅拌混匀，再加入可溶性钙盐，搅拌，陈化，可获得对苯二甲酸金属盐晶须。该对苯二甲酸金属盐晶须可作为橡胶的活性填料的使用，该晶须加入橡胶塑料材料后对其机械性能有很大的提高。
Description
本发明为申请号为2012100089196，申请日为2012年1月12日，名称为《碱减量废水中对苯二甲酸的回收方法及对苯二甲酸金属盐晶须的生产方法和应用》的发明专利的分案申请。
技术领域
本发明涉及金属盐晶须的生产与应用领域，特别涉及一种对苯二甲酸金属盐晶须的生产方法与应用。
背景技术
晶须是指在人工控制条件下以高纯度单晶形式生长成的一种纤维，因此具有优异的力学性能。由于其原子结构排列高度有序，结构完整难以容纳大晶体中长存的缺陷，所以机械强度近似等于原子间价键力的理论强度，是十分优异的新型复合材料补强增韧材料。
随着我国聚酯化纤工业的迅猛发展,碱减量技术已被广泛用于仿真丝、超细合成革等产品的生产中,由此而产生的碱减量废水已成为有害、难处理的工业废水之一。碱减量废水含大量对苯二甲酸(约60％)、纤维降解副产物和烧碱,一般pH>13,CODcr在2000～80000mg/L,不可生物降解的溶解性COD在600～1000mg/L。此类废水的特点是:碱度大、污染物含量高、生化降解性差,属于高浓度难降解有机废水,仅靠生物法处理解决问题几乎是不可能的，靠物化降低废水的COD会带来大量的泥渣，给环境造成二次污染。因此,探索实用、经济的碱减量废水处理工艺迫在眉睫。
目前常用的方法是先将碱减量废水进行预处理，回收对苯二甲酸之后再进行生化处理。尽管回收对苯二甲酸的方法很多，但几大部分是基于直接酸析法，该法虽有一定的利用价值，但回收的对苯二甲酸含杂质较多，含量一般在75％左右，纯度较低，直接导致其应用领域和范围受限。因此，需要提供一种既经济实用又可有效回收对苯二甲酸的工艺，才能满足废水资源回收利用的要求。目前研究对苯二甲酸回收纯化的工艺已经有很多：
公开号为CN1680262的中国发明专利申请公开了一种一体化碱减量废水回收对苯二甲酸的方法及装置，该发明主要采用的是碱减量废水和硫酸分别同时从罐体顶部入口连续加入，控制器最初生成混合物溶液的pH值为4-7，再将适量的硫酸从罐体中部补充加入，使溶液pH到2-3，然后将混合物溶液从罐低放入离心机进行分离，制得粗对苯二甲酸。
公开号为CN1680261的中国发明专利公开了一种粗对苯二甲酸的提纯方法，该方法是采用CN1680262的装置，将得到的粗对苯二甲酸进一步烘干球磨筛分，而后在60℃～100℃下，浸于水中，搅拌澄清，尔后下悬浮液进行离心分离，将离心脱水的对苯二甲酸在80℃～105℃下烘干，可制得纯度较高的对苯二甲酸成品，可作为合成涤纶切片的原料。
公开号为CN101244857A的中国发明专利公开了一种碱减量废水的处理方法，该方法是将碱减量废水的的pH值调节至6.5～7，进行酸析得到含有对苯二甲酸的溶液，将所得对苯二甲酸在甲醇存在下进行酯化反应，得到对苯二甲酸二甲酯粗产品。
但是这些专利所回收得到的对苯二甲酸基本都用于作为合成涤纶切片的原料或者生产对苯二甲酸二甲酯，且由于回收得到的产品纯度不高等原因，导致这些工艺没有得到工业化应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有碱减量废水处理方法提取的对苯二甲酸纯度低，应用领域受限制。
为解决这一技术问题，本发明提供的技术方案是：
本发明提供了一种对苯二甲酸金属盐晶须的生产方法，包括如下步骤：将粗对苯二甲酸加入烧碱溶液溶解，调节pH值在6～8，加入多元醇型非离子表面活性剂，搅拌混匀，再加入可溶性钙盐，搅拌，陈化1～5h，可获得对苯二甲酸金属盐晶须，
作为优选：粗对苯二甲酸的制备方法为，调节碱减量废水的pH值至10～11，投加占废水质量5％～20％的碱式氯化铝，后废水先经过350-550转/分，5-10min的快速搅拌，后经80-120转/分、5-10min的慢速搅拌，得到含絮凝物的废水经废煤渣过滤沉淀物，之后再往废水中加入10％～30％的活性炭，吸附5～10min后，再经一层废煤渣层过滤掉活性炭，以80转/分～150转/分、5-10min搅拌废水，同时往废水中加入稀硫酸或盐酸，待废水pH值降至3～4，在陈化池陈化1～5h，得到的粗对苯二甲酸的纯度可达95％，
这样的措施不但可以有效地处理碱减量废水，减少其对环境的污染，并且回收到高纯度的对苯二甲酸，作为原料使用，达到变废为宝的目的。
本发明还提供了一种上述对苯二甲酸金属盐晶须的应用，即对苯二甲酸金属盐晶须作为橡胶的活性填料的应用。
本发明的有益效果是：有效解决了碱减量废水难以生物处理和由于碱减量废水的原因造成的印染综合废水变化莫测、处理变数加大的难题，同时又解决了物化处理碱减量废水而产生的大量泥渣对环境产生的“二次污染”作用，将只能填埋或焚烧的泥渣变废为宝，成为工业上可再用的原料，创造一定的经济效益。一方面可以使回收的AT原料再次利用，另一方面可降低剩余废水的处理负荷，解决处理费用高的问题，环境效益和经济效益兼顾，同时提高处理效率，减少环境污染。另一方面本发明制备了一种对苯二甲酸金属盐的晶须，该晶须加入橡胶塑料材料后对其机械性能有很大的提高。
附图说明
图1实施例1的SEM图
图2实施例1的XRD图
图3实施例5的SEM图
图4实施例6的SEM图
具体实施方式
实施例1：
调节废水的pH值至11，投加20％的碱式氯化铝，后废水先经过500转/分、6min的快速搅拌，后经100转/分、6min的慢速搅拌，得到含絮凝物的废水经废煤渣过滤沉淀物，之后再往废水中加入30％的活性炭，吸附10min后，再经一层废煤渣层过滤掉活性炭，以150转/分、6min搅拌废水，同时往废水中加入稀硫酸，待废水pH值降至3，在陈化池陈化5h，得到的粗对苯二甲酸。经检测，其中对苯二甲酸的纯度达95％。
将实施实例1得到的粗对苯二甲酸加入烧碱溶液再次溶解，调节pH值在8，加入聚乙二醇非离子表面活性剂，搅拌混匀，再加入可溶性金属盐CaCl 2，搅拌，陈化5h，可获得对苯二甲酸钙晶须。从图1和2中可以看出，本发明方法制备得到的对苯二甲酸金属盐均为纤维结构的晶须。
实施例2：
调节废水的pH值至10，投加5％的碱式氯化铝，后废水先经过350转/分、10min的快速搅拌，后经120转/分、5min的慢速搅拌，得到含絮凝物的废水经废煤渣过滤沉淀物，之后再往废水中加入10％的活性炭，吸附5后，再经一层废煤渣层过滤掉活性炭，以80转/分、10min搅拌废水，同时往废水中加入盐酸，待废水pH值降至3，在陈化池陈化1，得到的粗对苯二甲酸的纯度可达95％。
将所得到的粗对苯二甲酸加入烧碱溶液再次溶解，调节pH值在6，加入聚氧乙烯型非离子表面活性剂，搅拌混匀，再加入可溶性金属盐MgCl 2，搅拌，陈化1，可获得对苯二甲酸镁晶须。
实施例3：
调节废水的pH值至10，投加13％的碱式氯化铝，后废水先经过550转/分、5min的快速搅拌，后经80转/分、10min的慢速搅拌，得到含絮凝物的废水经废煤渣过滤沉淀物，之后再往废水中加入20％的活性炭，吸附8min后，再经一层废煤渣层过滤掉活性炭，以130转/分、5min搅拌废水，同时往废水中加入盐酸，待废水pH值降至3，在陈化池陈化3h，得到的粗对苯二甲酸的纯度可达95％。
将所得到的粗对苯二甲酸加入烧碱溶液再次溶解，调节pH值在7，加入聚氧乙烯型或多元醇型非离子表面活性剂，搅拌混匀，再加入可溶性金属盐ZnCl 2，搅拌，陈化3h，可获得对苯二甲酸锌晶须。
实施例4：
调节废水的pH值至11，投加20％的碱式氯化铝，后废水先经过300转/分、6min的搅拌，得到含絮凝物的废水经废煤渣过滤沉淀物，之后再往废水中加入30％的活性炭，吸附10min后，再经一层废煤渣层过滤掉活性炭，以150转/分、6min搅拌废水，同时往废水中加入浓度为10ppm的稀硫酸，待废水pH值降至3，得到粗对苯二甲酸。经检测，其中对苯二甲酸的纯度达80％。
实施例5：
将实施实例1得到的粗对苯二甲酸用烧碱溶解后，加入可溶性金属盐CaCl 2，得到的沉淀过滤烘干。图3表明采用该工艺制备得到的对苯二甲酸金属盐为很普通的颗粒状结晶，而非晶须。
实施例6：
将实施实例1所得到的粗对苯二甲酸加入烧碱溶液再次溶解，调节pH值在7，加入非离子氟碳表面活性剂，搅拌混匀，再加入可溶性金属盐ZnCl 2，搅拌，陈化3h，获得对苯二甲酸钙。图4表明采用该工艺制备得到的对苯二甲酸金属盐为很普通的颗粒状结晶，而非晶须。
实施例7：
将实施例1-3所得的晶须材料(实验1-3)、传统的填充材料CaCO3(实验4)、实施例5所得对苯二甲酸钙(实验5)与高密度聚乙烯HDPE共混，质量比为30％：70％，制成塑料薄片，进行相关检测。各个性能参数测定方法所依据的国家标准具体如下：拉伸强度按GB/T 1701-2001测定，断裂伸长率按GB/T 1701-2001测定，色泽、异味、异嗅、异物采用目测法，老化变化率按GB/T 16585-1996测定。检测数据如下表1：
表1
测定初始废水和经实施实例1(1号废水)、实施实例4(2号废水)处理后的废水的CODcr值，采用快速重铬酸钾氧化一硫酸亚铁滴定法测定：
| 初始废水 | 1号废水 | 2号废水 | |
| CODcr值 | 1015mg/L | 235mg/L | 250mg/L |
| CODcr去除率 | - | 76.8％ | 75.3％ |
Claims (1)
1.一种对苯二甲酸金属盐晶须的生产方法，包括如下步骤：将粗对苯二甲酸加入烧碱溶液再次溶解，调节pH值在8，加入聚乙二醇非离子表面活性剂，搅拌混匀，再加入可溶性金属盐CaCl2，搅拌，陈化5h，可获得对苯二甲酸钙晶须，
所述的粗对苯二甲酸是从碱减量废水中回收得到的，具体操作步骤为，调节废水的pH值至11，投加20％的碱式氯化铝，后废水先经过500转/分、6min的快速搅拌，后经100转/分、6min的慢速搅拌，得到含絮凝物的废水经废煤渣过滤沉淀物，之后再往废水中加入30％的活性炭，吸附10min后，再经一层废煤渣层过滤掉活性炭，以150转/分、6min搅拌废水，同时往废水中加入稀硫酸，待废水pH值降至3，在陈化池陈化5h，得到纯度达95％的粗对苯二甲酸。
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