[发明专利]一种碱减量废水资源再利用制备超分散白炭黑的方法

说明书

本发明公开了一种碱减量废水资源再利用制备超分散白炭黑的方法，S1采用碱减量废水制备得到对苯二甲酸颗粒；S2将步骤S1制备得到的对苯二甲酸颗粒与氢氧化钠溶液反应生成对苯二甲酸钠溶液，随后在对苯二甲酸钠溶液中添加饱和氯化钙溶液，得到对苯二甲酸钙颗粒；S3将对苯二甲酸钙颗粒、六水合硝酸镍在N,N’‑二甲基甲酰胺溶液中反应得到对苯二甲酸钙‑锌MOS晶体；S4:将水玻璃溶液与对苯二甲酸钙‑锌MOS晶体，熟化反应得到超分散白炭黑。本发明通过精制除杂、超声外场强化耦合结晶促进了固固反应和固液反应的充分反应，得到一种对苯二甲酸钙‑锌MOF材料；并将该MOF材料和水玻璃反应制备超分散白炭黑，明显提高了白炭黑的分散性，从而改善橡胶的综合力学性能。

技术领域

本发明涉及一种碱减量废水资源再利用制备超分散白炭黑的方法，属于橡胶助剂领域。

背景技术

PTA是重要的大宗有机原料之一，广泛用于化学纤维、轻工、电子、建筑等国民经济的各个方面。国内PTA耗量中有75%用于化纤行业，据统计中国2018年化纤行业对PTA的需求是3500万吨，按15%的减量率计算，我国每年碱减量废水中化纤分解有机物固废对苯二甲酸达500万吨以上。若直接进入水体，会对环境构成极大的威胁。实际上化纤废水中固废对苯二甲酸也是一种工业原料，若能加以回收利用，不但能降低废水排放浓度，有利于环境保护，而且能使资源得到充分利用。因此，如何实现大宗固废PTA的资源化、无害化、高值化利用是江浙地区相关行业目前所面临的一个机遇和挑战。

白炭黑作为一种环保、性能优异的助剂，主要用于橡胶制品(包括高温硫化硅橡胶)、纺织、造纸、农药、食品添加剂领域。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种碱减量废水资源再利用制备超分散白炭黑的方法，通过精制除杂、超声外场强化耦合结晶促进了固固反应和固液反应的充分反应，得到一种对苯二甲酸钙-锌MOF材料；并将该MOF材料和水玻璃反应制备超分散白炭黑，明显提高了白炭黑的分散性，从而改善橡胶的综合力学性能。

本发明中主要采用的技术方案为：

一种碱减量废水资源再利用制备超分散白炭黑的方法，

S1:在碱减量废水中加入占废水质量5％～20％的混凝剂，快速搅拌，调节废水的pH值 至10～11，慢速搅拌，搅拌充分后的废水先经废煤渣过滤沉淀物得到滤液，滤液经活性炭层吸附后，再经一层废煤渣层过滤得到清液，随后在清液中加入占废水质量0.05％～1％的对苯二甲酸粉末，随后缓慢加入稀酸，待清液pH值降至2～3后，静置15min，所得固液混合体通过压滤机压滤，滤渣经洗涤，烘干，得到对苯二甲酸颗粒；

S2:将步骤S1制备得到的对苯二甲酸颗粒与氢氧化钠溶液反应生成对苯二甲酸钠溶液，随后在对苯二甲酸钠溶液中添加饱和氯化钙溶液，得到含对苯二甲酸钙的混合液，将混合液分离提纯、干燥，去除结晶水得到对苯二甲酸钙颗粒；

S3:将步骤S2制得的对苯二甲酸钙颗粒、六水合硝酸镍按比例采用超声振荡溶解在N,N’-二甲基甲酰胺溶液中，随后添加一定量的对苯二甲酸溶液，控制溶液pH值为3-5，常温混合均匀后加入到水热反应釜中，在一定温度下反应12-24h，且在反应过程中在水热反应釜外场增加超声场，进行超声耦合结晶，最终得到对苯二甲酸钙-锌MOS晶体；

S4:在一定温度下对一定量的水玻璃溶液进行酸化，酸化一定时间后再升温至75~85℃，调节pH值为5-7，加入一定量的对苯二甲酸钙-锌MOS晶体，熟化反应20-50min，经过滤洗涤、干燥和分选得到超分散白炭黑。

优选地，所述步骤S1中的对苯二甲酸粉末为500目筛或800目筛的对苯二甲酸粉末。

优选地，所述步骤S1中的复合混凝剂为聚合氯化铝、聚硅酸硫酸铁或者聚硅酸氯化铝中的一种。

优选地，所述氢氧化钠溶液为25%氢氧化钠溶液。

优选地，所述对苯二甲酸钙颗粒和六水合硝酸镍的摩尔比为1:0.5-2。