玉米芯改性絮凝剂的制备及应用研究

论文摘要

絮凝剂是絮凝技术的关键环节之一,在水处理中占有重要地位。长期以来使用的无机絮凝剂,人工合成的有机絮凝剂容易产生二次污染。天然高分子改性絮凝剂作为一种安全型絮凝剂,越来越受到重视。玉米芯是一种产量较大的农副产物,目前多数被焚烧。它的主要成分为纤维素、半纤维素和木质素,其所含羟基等官能团为其改性制备絮凝剂提供了可能。本文首先用马来酸酐在一定条件下对玉米芯进行改性,将所得的马来酸酐改性玉米芯产物再与丙烯酰胺进行接枝共聚反应,合成了一种新的玉米芯-马来酸酐-丙烯酰胺共聚物絮凝剂。接枝共聚物将玉米芯和聚丙烯酰胺结合,既提高了玉米芯的使用价值,又提高了絮凝剂的降解性。本文确定了玉米芯改性制备絮凝剂的较佳工艺条件。玉米芯的马来酸酐改性实验中,考察了甲苯用量,改性前的浸泡时间和浸泡温度,及改性反应时间,反应温度,马来酸酐加入量等诸多因素对产品絮凝率的影响,通过均匀实验确定了较佳的工艺条件。马来酸酐改性的较佳工艺条件为:w（甲苯用量）:w（碱化玉米芯）=32:1,改性前的浸泡时间6h,浸泡温度50℃,改性反应时间20min,反应温度70℃,w（马来酸酐）:w（碱化玉米芯）=1:5。改性玉米芯的接枝共聚实验中,考察了反应温度、交联剂用量、单体用量、引发剂用量、反应体系的pH值对产品絮凝率的影响,首先进行了单因素实验,在单因素实验基础上,选择影响较大的几个因素进行了均匀实验,最终得到接枝共聚的最佳条件。改性玉米芯接枝共聚的最佳条件为温度60℃,pH值7,交联剂用量为改性玉米芯质量的1%,丙烯酰胺用量与改性玉米芯的质量比为600%,引发剂用量为改性玉米芯的质量的0.5%。对玉米芯的红外光谱,紫外光谱,荧光光谱表征表明玉米芯中接上了马来酸酐,改性玉米芯与丙烯酰胺发生了共聚。对所制备的产品进行了絮凝性能研究。以高岭土悬浊液为实验对象,研究了絮凝性能与搅拌条件,接枝共聚物投加量,体系pH,无机盐添加剂的关系。得出产品絮凝处理高岭土悬浊液的适宜条件为快速搅拌时间4min,快速搅拌速度210r/min,慢速搅拌速度50r/min,慢速搅拌时间8min,絮凝剂的用量为0.2g/L,沉降时间为2min,pH值为6,在该条件下絮凝率可以达到78.88%。考察了产品在高岭土悬浊液,模拟印染废水,生活污水,猪粪水,实验室废水中的絮凝性能,絮凝率在猪粪水中的絮凝效果较好,絮凝率为54.64%,在生活污水中的絮凝效果较差,絮凝率为5.74%,对模拟印染废水的脱色效果较差,只有14.1%。以猪粪水为实验对象,研究了絮凝效果与搅拌条件,絮凝剂投加量,体系pH,无机盐添加剂的关系。结果表明在猪粪水中的适宜条件为快搅速度172r/min,慢搅速度93r/min,快搅时间1min,慢搅时间9min,pH值9,絮凝剂浓度0.73g/mL,添加CaCl2（质量分数1%）0.5mL,在该条件下絮凝率可达到62.38%。分析了玉米芯改性絮凝剂对红外光的吸收强度与絮凝率的相关性。结果表明,样品在波数为1560cm-1的红外吸收强度与絮凝活性的相关系数r=0.406,具有90%的统计显著性。荧光强度与絮凝活性的相关系数r=0.722,具有95%的统计显著性。红外光谱在1900-1500cm-1处产生吸收峰的基团有C=O,C=C,C=N,N=O等,这些基团与荧光的强度具有一定的关联,表明这些基团与其絮凝活性存在一定的相关性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 絮凝及絮凝在给水处理和废水处理中的地位和作用
• 1.2 絮凝剂的种类
• 1.3 絮凝作用机理
• 1.4 有机高分子絮凝剂的研究现状及发展趋势
• 1.5 玉米芯
• 1.6 本论文研究的意义、目的及主要研究内容
• 2 玉米芯改性絮凝剂的合成与表征
• 2.1 实验原理
• 2.2 实验部分
• 2.3 结果与分析
• 2.4 小结
• 3 玉米芯改性絮凝剂的絮凝性能研究
• 3.1 实验部分
• 3.2 结果与分析
• 3.3 小结
• 4 结论与建议
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间所发表的文章