壳聚糖改性絮凝剂的制备及在染料废水处理中的应用

论文摘要

壳聚糖具有来源广泛、储量丰富、价格便宜、无毒、易生物降解等特点，并以其独到的处理功能，引起环境界的广泛重视。本论文研究了壳聚糖与丙烯酰胺接枝共聚制备一种改性壳聚糖絮凝剂，对接枝共聚反应的工艺条件进行了探索，分别考察了单体用量、引发剂用量、反应时间和反应温度对接枝共聚反应的影响。实验结果表明，制备最佳工艺条件为壳聚糖与丙烯酰胺的质量比为1:5，反应时间为3h，复合引发剂用量为6mmol/L，反应温度50℃。对壳聚糖及其接枝共聚物进行红外光谱鉴定，结果表明，丙烯酰胺与壳聚糖发生了接枝共聚反应生成了壳聚糖—丙烯酰胺接枝共聚物。印染废水的处理是国内外研究的难题，本论文主要应用无机絮凝剂和有机絮凝剂复配对模拟染料废水进行混凝处理，研究其对模拟染料废水的脱色，以及多种因素对有机物去除率等方面的影响，探讨了无机、有机以及无机-有机复合型混凝剂的混凝原理。在实验中采用了聚合氯化铝、聚合氯化铁、壳聚糖和壳聚糖—丙烯酰胺接枝共聚物等絮凝剂，分别处理了染料活性艳兰KN-R、活性嫩黄K-4G和活性翠兰KN-G模拟废水，实验考察了混凝剂的种类、投加量、pH、沉淀时间等因素对脱色和COD去除的影响，确定了最佳的处理工艺条件。研究结果表明，针对上述三种模拟染料废水，一般无机絮凝剂用量为400600mg/L，接枝共聚物的用量为57mg/L，控制pH=68，沉淀时间20min左右，可得到较好的处理效果。荧光分析法是近年来发展起来的一种新的检测方法，它具有灵敏度高，选择性好，用样量少等特点，而受到广泛的应用。本论文对罗丹明B、活性艳兰KN-R和活性嫩黄K-4G等溶液荧光光谱特征进行了初步研究，认为应用荧光分析法对染料废水进行测定具有一定的可行性，限于时间原因，更为深入的研究工作有待于进一步开展。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 前言
• 1.2 印染废水治理的研究现状
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 印染废水水质和水量
• 1.2.3 国内外对印染废水处理的研究现状
• 1.3 混凝剂
• 1.3.1 混凝剂概述
• 1.3.2 混凝剂的分类
• 1.3.3 混凝机理
• 1.3.4 混凝剂的研究前景
• 1.4 天然高分子壳聚糖
• 1.4.1 壳聚糖
• 1.4.2 壳聚糖及其衍生物在印染废水处理中的应用
• 1.5 壳聚糖接枝共聚反应的理论依据
• 1.6 荧光分析技术及其研究进展
• 1.6.1 概述
• 1.6.2 荧光的产生机理
• 1.6.3 物质产生荧光的条件
• 1.6.4 荧光分析方法的特点
• 1.6.5 荧光光谱类型
• 1.6.6 荧光分析法的应用
• 1.7 本论文研究的内容和目的
• 1.7.1 本论文研究的主要内容
• 1.7.2 本论文研究的目的
• 第二章 壳聚糖接枝共聚物的制备
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验药剂
• 2.1.2 仪器设备
• 2.1.3 实验方法
• 2.1.3.1 壳聚糖接枝共聚物的制备
• 2.1.3.2 壳聚糖接枝共聚物的提纯与检测
• 2.2 结果讨论
• 2.2.1 单体用量对接枝共聚反应的影响
• 2.2.2 引发剂用量对接枝共聚反应的影响
• 2.2.3 反应温度对接枝共聚反应的影响
• 2.2.4 反应时间对接枝共聚反应的影响
• 2.2.5 壳聚糖—丙烯酰胺接枝共聚物的红外光谱分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 模拟染料废水的混凝实验
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验药剂
• 3.1.2 仪器设备
• 3.1.3 实验方法
• 3.1.3.1 模拟染料废水水样的配制
• 3.1.3.2 混凝实验
• 3.1.3.3 脱色率测定
• 3.1.3.4 COD 的测定
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 染料活性艳兰 KN-R 模拟废水混凝处理的研究
• 3.2.1.1 活性艳兰 KN-R 结构及特点
• 3.2.1.2 无机絮凝剂及其用量对活性艳兰 KN-R 模拟废水混凝处理效果影响
• 3.2.1.3 有机混凝剂及其用量对活性艳兰 KN-R 模拟废水处理效果的影响
• 3.2.1.4 pH 对活性艳兰 KN-R 模拟废水混凝处理效果的影响
• 3.2.1.5 沉淀时间对活性艳兰 KN-R 混凝处理效果的影响
• 3.2.2 染料活性嫩黄 K-4G 模拟废水混凝处理的研究
• 3.2.2.1 活性嫩黄 K-4G 结构及特点
• 3.2.2.2 无机絮凝剂及其用量对活性嫩黄 K-4G 模拟废水处理效果的影响
• 3.2.2.3 有机混凝剂及其用量对活性嫩黄 K-4G 模拟废水处理效果的影响
• 3.2.2.4 pH 对活性嫩黄 K-4G 模拟废水混凝处理效果的影响
• 3.2.2.5 沉淀时间对活性嫩黄 K-4G 混凝处理效果的影响
• 3.2.3 染料活性翠兰 KN-G 模拟废水混凝处理的研究
• 3.2.3.1 活性翠兰 KN-G 结构及特点
• 3.2.3.2 无机絮凝剂及其用量对活性翠兰 KN-G 模拟废水处理效果的影响
• 3.2.3.3 有机混凝剂及其用量对活性翠兰 KN-G 模拟废水处理效果的影响
• 3.2.3.4 pH 对活性翠兰 KN-G 模拟废水混凝处理效果的影响
• 3.2.3.5 沉淀时间对活性翠兰 KN-G 混凝处理效果的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 几种染料的荧光光谱特征
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验药剂
• 4.2.2 仪器设备
• 4.2.3 实验方法
• 4.3 罗丹明 B 的荧光特征
• 4.3.1 罗丹明 B 的化学结构
• 4.3.2 罗丹明 B 的荧光表征
• 4.3.2.1 罗丹明 B 二维荧光光谱的浓度效应
• 4.3.2.2 罗丹明 B 二维荧光光谱的 pH 效应
• 4.3.2.3 罗丹明 B 的三维荧光
• 4.4 活性艳兰 KN-R 的二维荧光光谱研究
• 4.4.1 活性艳兰 KN-R 的荧光激发光谱和荧光发射光谱
• 4.4.2 活性艳兰 KN-R 二维荧光光谱的浓度效应
• 4.4.3 活性艳兰 KN-R 共振荧光光谱的浓度效应
• 4.4.4 活性艳兰 KN-R 共振荧光光谱的 pH 效应
• 4.4.5 相同 pH 下活性艳兰 KN-R 共振荧光光谱的浓度效应
• 4.5 活性嫩黄 K-4G 的二维荧光光谱研究
• 4.5.1 活性嫩黄 K-4G 的二维荧光的浓度效应
• 4.5.2 活性嫩黄 K-4G 的二维荧光的 pH 效应
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢