脲醛樹酯廢水處理及所得液體肥料的製作方法
2023-10-19 17:32:37 2
專利名稱：脲醛樹酯廢水處理及所得液體肥料的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種脲醛樹脂廢水的處理工藝技術及由此工藝方法得到的液體肥料。脲醛樹脂的生產，在國內外都相當普遍。在樹脂的生產過程中會產生含有大量有機物的廢水，為了濃縮樹脂而真空脫水得到的抽脫水，其CODcr值大約為15～20萬PPm，其中含甲醛約1～2%，含甲醇約10～16%，總氮約0.05～0.5%。直接排放這種廢水會嚴重汙染環境。目前，國內外關於脲醛樹脂廢水的處理工藝，有如下報導蘇聯的kykObckuǔ化學工廠，在處理抽脫水時，首先回收甲醇，然後在PH＝1～2的廢水中加入尿素，使尿素與甲醛的克分子比約為1∶1，在90℃下反應3小時，反應生成亞甲脲不溶性化合物及其衍生物的沉澱(1)。將其用作氨基塑料的摻合劑，但同時必須改造塑料生產加工工藝。上層水用石灰石中和後作清洗水使用或進一步經生化處理後才能排放。日本谷山羊一郎將設備洗滌水靜置沉澱2天以上，取出沉澱，經脫水乾燥後即得到固體脲醛緩效肥料(2)。上述二個方法都有一定的經濟效益，是可取的。但作為處理廢水的環保項目，主要應該看廢水是否得到了無害處理，應以對廢水的無害處理為主，回收產品為副。蘇聯的方法，回收甲醇及固體後的廢水，仍然達不到排放標準，還需生化處理，要大量佔地、投資和設備運轉費等，作清洗水用則存在二次汙染。日本的方法對回收沉澱後的廢水未作處理。總之，上述二種方法都沒有徹底解決廢水的無害處理問題。
本發明的目的是提供一種新的脲醛樹脂廢水的處理工藝技術及由本工藝方法得到的產品。此工藝除可徹底消除廢水的汙染外，還可得到對農作物肥效顯著的液體肥料和有較大經濟效益的固體緩效肥料。
根據美國《NEWFERTILIZER，MATERIALS》一書所述(3)。尿素-甲醛縮聚物只要控制在一定的縮合程度之內，就是一種良好的緩效肥料，該肥具有肥效長，不隨水流失，不使土壤板結，不會燒壞植物的根，無毒等優點。同時，我們也知道，土壤中存在著龐大的微生物群，利用這些微生物來處理某些有機廢水的土地處理法，亦是生物工程的一部分。即對某些有害物質的含量只要控制在一定濃度範圍內，微生物不僅能把這些物質分解掉，並且可以變成對植物有益無害的物質。
將上述理論應用於脲醛樹脂廢水的處理工藝中，我們首先考慮到脲醛樹脂廢水中含有的大量甲醛是影響土壤微生物正常活動的主要原因，如能將其降低到一定值以下，不僅不會影響微生物的正常活動，反而會被土壤中的微生物分解成對土壤有益的物質。鑑於這一想法，本工藝為了降低甲醛的含量，首先回收甲醇，然後在鑫底液中加入過量尿素，選擇適宜的工藝條件，進行縮聚反應，使甲醛降到最低限度，這個處理廢水的工藝，不僅能徹底消除汙染，還可以得到對農作物有益的液體肥料。
圖1為本發明設計的工藝路線將脲醛樹脂廢水精餾後得到甲醇，在鑫底液中加入尿素進行縮合反應。過濾，其中濾液用石灰乳中和得液體肥料。沉澱物經脫水乾燥得固體緩效肥。
脲醛縮聚反應的方程式如下
這個反應生成物是不同n值的混合物，n值的平均大小取決於不同的工藝條件，本工藝中n＝3～5的縮合物佔有相當比例。
試驗步驟取已知廢水置於三口瓶中，按尿素與甲醛的克分子比為2～3∶1稱取所需量的尿素投入瓶中，開動攪拌，使之溶解，加酸(H2SO4或H3Po4)調PH＝2～3，加熱升溫，控制溫度在30℃～80℃下反應1～4小時，停止反應，靜置過濾，濾液用石灰乳中和得液體肥料，反應之固體經脫水，在低於40℃的條件下烘乾得白色固體緩效肥料。
用上述方法得到的無汙染的液體肥料中含有植物需要的氮，其成分範圍為總氮0.5%～1.5%，甲醛0.02%～0.13%，甲醇2%～4.5%，餘量為水。
在脲醛樹脂生產過程中產生的設備洗滌水也可以用此方法處理。如其組成，特別是甲醛含量不超過上述液肥的組成範圍，亦可直接中和後作為液肥或灌溉水使用。
試驗結果(一)回收甲醇和固體後的餘液，經中和後作為液體肥料，其組成成分分析如下總氮0.5%～1.5%，甲醛0.02%～0.13%，甲醇2%～4.5%(二)固體緩效肥料收率為50公斤/噸廢水，根據AOAC方法中制定的脲醛肥料測定方法，測定數據如下總氮TN＝36.1%，冷水不溶性氮Win＝29.86%熱水不性氮HWin＝18.15%活性指數AI＝ (Win-HWin)/(Win) ×100＝39.22按照美國肥料專家協會給作為肥料的脲醛縮合物所下的定義為TN＞35%，Win佔TN的60%以上，AI＞40的無味白色顆粒狀固體。本方法所獲得的脲醛縮聚物基本達到上述標準，從廢物回收的角度看已較為理想。
(三)農藝學試驗及食品毒性檢驗，見下表表中試驗用的肥料為本工藝方法製備的液體肥料及固體緩效肥料。
本發明通過實施可產生下述效果。本工藝回收甲醇為70公斤/噸廢水，質量符合工業品二級標準，按單價720元/噸計算，每噸廢水回收的甲醇價值為50元，僅此一項收入即可支付本工藝處理一噸廢水所需的水電、工資，分析和原材料等各項費用，從廢水中製備的緩效肥料，最適合作園林花卉肥料，按市售最低價計算，可獲利500元/噸廢水。液肥可賣給廠區附近的農民作農作物肥料，價值視農民的認識和使用情況而定，暫不統計進去。
用本工藝方法處理脲醛樹脂廢水，不僅徹底消除了汙染，而且變廢為寶，回收了甲醇，得到了對農作物有益的液體肥料和有較好經濟效益的緩效肥料，使廢水全部得到了應用，回收工藝簡單，設備少，佔地少，投資小，能產生很好的環境效益，社會效益和經濟效益。
實施例1在裝有三口燒瓶，攪拌器，蛇管冷凝器的裝置中，投入廢水300毫升(CODcr15萬PPm含甲醛11918.9PPm，氨態氮587.4PPm，甲醇5%)，尿素21.2g(工業品，含量97%)，開動攪拌使尿素溶解，加硫酸調PH＝3，在40℃下反應3小時，停止，靜置過濾，濾液用石灰乳中和，得液體肥料，(液肥中含甲醛851PPm)，將白色固體在40℃以下乾燥即得緩效肥料。
實施例2在裝有三口燒瓶，攪拌器，蛇管冷凝器的裝置中，投入廢水300毫升(成分同實施例1)，尿素17.6g(規格同實施例1)，開動攪拌，使尿素溶解，加硫酸調PH＝2，在55℃下反應3小時，停止，靜置過濾，濾液用石灰乳中和，得液體肥料(液肥中含甲醛468PPm)，將白色固體在40℃以下乾燥，即得緩效肥料。
實施例3用上述方法得到的液體肥料中含有植物所需要的氮，其成分為含氮1.208%，甲醛0.02566%，甲醇4.3068%，其餘為水。
權利要求
1.一種脲醛樹脂廢水的處理工藝，將脲醛樹脂廢水精餾回收甲醇，其特徵在於在鑫底液中加大尿素的投料量，進行脲醛縮聚反應，尿素與甲醛的克分子比為1.5～3∶1，調PH=2～4，反應溫度30℃～80℃，反應時間1～4小時，反應物經過濾，餘液用石灰乳處理至中性，得到無汙染可作肥料的液體，濾渣在低於40℃下烘乾得部分可溶性的白色固體。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵是尿素與甲醛的克分子比為2～3∶1。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵是反應溫度為50℃～70℃。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵是反應時間為2～3小時。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵是用此方法所得的無汙染可作肥料的液體中含有植物需要的氮，成分範圍為含總氮0.5～1.5%，含甲醛0.02%～0.13%，含甲醇2%～4.5%。餘量為水。
全文摘要
一種脲醛樹脂廢水的處理工藝，並用此方法將該廢水製成液體肥料。未經處理的脲醛樹脂廢水嚴重汙染環境，為了儘量降低其對土壤及微生物有害的甲醛，此工藝採用加過量尿素，低溫等適宜的反應條件進行反應，使甲醛生成部分可溶性的固體緩效肥料。餘液經中和處理得到液體肥料。此液體肥料含少量甲醛，一定量的氮，進入土壤無汙染，肥效顯著，收穫的農作物無毒可食。經此方法處理過的脲醛樹脂廢水，既可徹底消除汙染，又能變廢為寶。工藝簡單，投資少，有很好的社會、經濟效益。
文檔編號C05C9/02GK1038770SQ8810375
公開日1990年1月17日 申請日期1988年6月17日 優先權日1988年6月17日
發明者閻吉毅 申請人:武漢市化工技術開發中心, 閻吉毅