电气石表面改性及与淀粉接枝丙烯酰胺复配处理废水研究

论文摘要

当今社会,水污染日益严重,为有效处理各种工业废水,迫切需要开发高效无污染的水处理剂。改性淀粉絮凝剂和电气石来源广泛、绿色环保,在水处理领域有广阔的应用前景。本文研究工作针对电气石和淀粉接枝丙烯酰胺两种的水处理剂展开,首次将电气石与絮凝剂复配,应用于废水处理过程中。首先研究了电气石的表面改性及对有机染料甲基橙的吸附降解作用,采用硅烷偶联剂、硬脂酸钠、硬脂酸铝三种改性剂对电气石进行表面改性,分别确定了最佳改性条件,并将电气石与苯丙乳液混合成膜处理甲基橙水溶液,研究电气石对有机染料的降解,并对改性和降解过程进行红外、紫外光谱分析;其次以硝酸铈铵为引发剂合成淀粉丙烯酰胺接枝共聚物,完成了淀粉的接枝共聚改性,通过单因素分析法,确定了最佳的反应条件,再将淀粉接枝丙烯酰胺阳离子化,合成阳离子改性淀粉絮凝剂CSPAM,并将其与聚合氯化铝(PAC)制成复合絮凝剂PACSAM;最后针对高岭土悬浊液、炼油废水以及活性染料废水,对合成的絮凝剂进行了絮凝效果测试,确定了最佳处理工艺,在此工艺条件下,进行改性淀粉絮凝剂与电气石的复配测试,并以对絮体进行扫描电镜分析。结果表明,在电气石表面改性过程中,以硬脂酸铝作为改性剂时反应条件温和,时间短,活化指数高达99.8%,明显优于另两种;通过紫外和红外光谱分析证实了电气石对甲基橙的降解作用,但降解后的分子结构有待进一步研究;淀粉丙烯酰胺接枝共聚最佳条件为:丙烯酰胺与淀粉的质量比为5g:2.5g、引发剂浓度5mmol/L、反应温度50℃、去离子水60ml、反应时间3h,在此条件下丙烯酰胺接枝效率为96.1%,接枝率为190.2%;对于高岭土悬浊液,PACSAM处理后最大浊度去除率为52.4%,与电气石复配后,其值可增大到61.0%;对于炼油废水,PACSAM处理后最大COD去除率为83.5%,与电气石复配后增大到90.1%;对于活性艳红模拟染料废水,PACSAM处理后最大脱色率为90.2%,与电气石复配后增大到95.6%;絮凝剂与电气石复配后,形成更为紧密堆积的块状絮体结构。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 电气石研究概况
• 1.2.1 电气石简介
• 1.2.2 电气石的研究历史及现状
• 1.2.3 电气石的应用状况
• 1.3 淀粉接枝丙烯酰胺絮凝剂研究概况
• 1.3.1 絮凝剂简介
• 1.3.2 天然高分子改性絮凝剂研究现状
• 1.3.3 改性淀粉絮凝剂研究现状
• 1.3.4 絮凝剂发展趋势
• 1.4 课题研究主要内容
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验原料及设备
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验设备
• 2.2 电气石表面改性及对甲基橙的吸附降解
• 2.2.1 电气石的表面改性方法
• 2.2.2 电气石表面改性效果表征方法
• 2.2.3 电气石对甲基橙的吸附降解分析方法
• 2.3 改性淀粉絮凝剂絮凝剂合成及表征方法
• 2.3.1 淀粉丙烯酰胺共聚物的制备方法
• 2.3.2 淀粉丙烯酰胺共聚物分析方法
• 2.3.3 阳离子淀粉接枝丙烯酰胺制备方法
• 2.3.4 复合絮凝剂制备方法
• 2.3.5 淀粉丙烯酰胺共聚物红外光谱分析
• 2.4 絮凝剂性能测试及复配工艺研究方法
• 2.4.1 样品制备
• 2.4.2 水质指标的测定方法
• 2.4.3 絮凝实验方法
• 2.4.4 絮体扫描电镜分析
• 第3章 电气石表面改性及对甲基橙的吸附降解
• 3.1 电气石表面改性
• 3.1.1 硅烷偶联剂改性
• 3.1.2 硬脂酸钠改性
• 3.1.3 硬脂酸铝改性
• 3.1.4 红外光谱分析
• 3.2 电气石对甲基橙的吸附降解
• 3.2.1 甲基橙浓度变化曲线
• 3.2.2 机理分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 淀粉接枝丙烯酰胺絮凝剂合成及表征
• 4.1 淀粉丙烯酰胺共聚物的制备
• 4.2 共聚反应规律研究
• 4.2.1 反应物配比对共聚反应的影响
• 4.2.2 引发剂浓度对共聚反应的影响
• 4.2.3 溶剂用量对共聚反应的影响
• 4.2.4 温度对共聚反应的影响
• 4.2.5 反应时间对共聚反应的影响
• 4.3 红外光谱分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 絮凝剂性能及复配工艺研究
• 5.1 高岭土模拟水样测试
• 5.1.1 投药量对絮凝效果的影响
• 5.1.2 pH 值对絮凝效果的影响
• 5.1.3 沉降时间对絮凝效果的影响
• 5.1.4 与电气石复配效果评价
• 5.2 炼油废水测试
• 5.2.1 投药量对絮凝效果的影响
• 5.2.2 沉降时间对絮凝效果的影响
• 5.2.3 与电气石复配效果评价
• 5.3 活性艳红模拟印染废水测试
• 5.3.1 投药量对絮凝效果的影响
• 5.3.2 沉降时间对絮凝效果的影响
• 5.3.3 与电气石复配效果评价
• 5.3.4 絮体结构分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢