天然高分子共聚物合成絮凝剂的研究

论文摘要

随着高分子化学的发展，高分子化合物的研究已经渗透到日常生活的各个领域，在环保方面尤为突出。过去使用的水处理剂，如无机类型的水处理剂效果不理想，而一些传统的水处理剂由于其大多存在毒性及产物难降解等缺陷上制约了其在更广阔领域的应用，如在饮用水的处理中。由此，天然高分子改性絮凝剂的研究应运而生。改性天然高分子絮凝剂原料来源广泛、价格低廉、无毒、易于生物降解、无二次污染等特点，显示了良好的应用前景。本文介绍了高分子絮凝剂在水处理中的发展概况；根据物质的组分及来源对高分子絮凝剂进行了分类，并对天然有机高分子絮凝剂的性能及应用进行了论述。研究并合成了以硝酸铈盐作为引发体系的淀粉—丙烯酰胺接枝共聚高分子絮凝剂和纤维素—丙烯酰胺接枝共聚高分子絮凝剂，从溶解机理上探讨了纤维素在LiCl／极性溶剂体系中的溶解性，并对两种絮凝剂的合成影响因素和应用进行探讨。针对整个反应过程中的反应温度、引发剂的用量、原料—单体的配比等影响因素进行了研究；并将接枝共聚合产物进行阳离子功能化制备絮凝剂，在此基础上将该絮凝剂应用在模拟污水处理和实际麦草浆造纸废水絮凝实验中。利用对水处理前后的浊度、色度和COD变化进行测试，以检验合成絮凝剂的絮凝效果。由此得出结论：①纤维素与丙烯酰胺接枝共聚反应的最佳合成条件：纤维素用量为1.5g，引发剂硝酸铈铵用量为0.15g，丙烯酰胺量为3g，温度为100℃。②淀粉与丙烯酰胺接枝共聚反应的最佳合成条件：淀粉量为3.5g，硝酸铈铵量为0.30g，丙烯酰胺量为7.108g，温度为30～40℃。③在麦草浆造纸废水的处理上，纤维素改性阳离子絮凝剂在10mg／L左右处，色度去除率最高；pH值在7左右，投药量在6mg／L左右时，絮凝剂对COD的处理效果最好，去除率达52.3％；pH值在7左右，投药量在8mg／L左右，接枝产率为63.05％，胺化度为41.3％时，絮凝剂对浊度的处理效果最好，浊度去除率最高为72.3％。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 概述
• 1.1 高分子絮凝剂
• 1.1.1 无机高分子絮凝剂
• 1.1.2 有机高分子絮凝剂
• 1.1.3 微生物絮凝剂
• 1.2 天然有机高分子絮凝剂
• 1.2.1 碳水化合物类
• 1.2.2 壳聚糖、甲壳素类
• 1.3 天然改性阳离子淀粉絮凝剂
• 1.3.1 改性淀粉絮凝剂种类
• 1.3.1.1 接技共聚物
• 1.3.1.2 淀粉醚类
• 1.3.1.3 淀粉黄原酸酯
• 1.3.1.4 其它
• 1.3.2 改性方法
• 1.3.2.1 接枝共聚
• 1.3.2.2 羧甲基化
• 1.3.2.3 阳离子化
• 1.3.2.4 黄原酸酯类
• 1.4 纤维素非水溶剂及其接枝共聚研究
• 1.4.1 纤维素的反应预处理
• 1.4.1.1 纤维素作为碱
• 1.4.1.2 纤维素作为酸
• 1.4.1.3 形成纤维素络合物
• 1.4.1.4 形成纤维素衍生物
• 1.4.2 纤维素的主要溶剂介绍
• 1.4.2.1 铜氨纤维
• 1.4.2.2 粘胶法
• 1.4.2.3 新型有机溶剂NMMO法
• 1.4.2.4 LiCl/极性溶剂（LiCl/DMAc、LiCl/DMSO、LiCl/DMF溶剂）
• 1.4.3 纤维素接枝共聚物的合成
• 1.4.3.1 自由基聚合
• 1.4.3.2 离子型共聚
• 1.4.3.3 缩聚与开环聚合
• 1.4.4 接枝共聚物的性能与用途
• 1.5 碳水化合物类絮凝剂的发展趋势
• 2 纤维素均相接枝共聚合制备絮凝剂
• 2.1 纤维素溶解机理
• 2.2 反应机理
• 2.2.1 接枝共聚合机理
• 2.2.2 纤维素—丙烯酰胺聚合物季胺化的反应机理
• 2.3 实验部分
• 2.3.1 实验原料和装置
• 2.3.1.1 实验原料
• 2.3.1.2 实验仪器
• 2.3.1.3 实验装置图
• 2.3.2 纤维素的溶解
• 2.3.2.1 纤维素粘度的测定
• 2.3.2.2 纤维素的活化，溶解
• 2.3.3 纤维素—丙烯酰胺阳离子型絮凝剂的合成
• 2.3.4 均聚物的去除
• 2.3.5 胺化度的测定
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 纤维素溶解实验
• 2.4.2 合成实验
• 2.4.3 产物结构表征
• 2.5 本章小结
• 3 天然淀粉改性高分子絮凝剂制备
• 3.1 实验原理
• 3.1.1 接枝型高分子表面活性剂分子设计
• 3.1.2 试剂结构、性能分析
• 3.1.3 反应机理
• 3.2 实验材料
• 3.2.1 主要原料
• 3.2.2 仪器设备
• 3.2.3 试验装置图
• 3.3 淀粉—丙烯酰胺阳离子型絮凝剂的合成
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 合成实验
• 3.4.2 结构表征
• 3.5 本章小结
• 4 纤维素—丙烯酰胺及淀粉—丙烯酰胺阳离子型絮凝剂处理性能测试
• 4.1 絮凝原理
• 4.2 药品及仪器设备
• 4.2.1 实验药品
• 4.2.2 实验仪器
• 4.3 高岭土模拟水样测试
• 4.3.1 淀粉—丙烯酰胺阳离子型絮凝剂性能测试
• 4.3.1.1 pH值对絮凝效果的影响
• 4.3.1.2 投药量对絮凝效果的影响
• 4.3.1.3 沉淀时间对絮凝效果影响
• 4.3.2 纤维素—丙烯酰胺阳离子型絮凝剂性能测试
• 4.3.2.1 pH值对絮凝效果的影响
• 4.3.2.2 投药量对絮凝效果的影响
• 4.3.3 结果与讨论
• 4.4 造纸废水处理效果测试
• 4.4.1 色度处理效果测试
• 4.4.2 COD处理效果测试
• 4.4.2.1 pH值对 COD的影响
• 4.4.2.2 投药量对 COD的影响
• 4.4.3 浊度处理效果测试
• 4.4.3.1 投药量对浊度处理效果影响测试
• 4.4.3.2 接枝产率对浊度处理效果影响测试
• 4.4.3.3 胺化度对浊度处理效果影响测试
• 4.5 本章小结
• 5 结论
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 致谢