稻壳凝胶材料的制备与性能研究

论文摘要

本论文分别以稻壳和石英砂为原料,与改性剂反应合成了一种新型凝胶材料,研究了不同因素对凝胶性能的影响;并通过对凝胶材料进行改性,合成出了具有较好絮凝效果的絮凝剂。采用XRD分析法、SEM、IR分析法等手段考察了稻壳类与石英砂类凝胶产物的内部晶态、微观形貌及内部官能团结构,通过测定凝胶产物的成胶时间与凝胶强度考察改性剂浓度、反应温度及pH值等因素对其性能的影响;采用重铬酸钾法测定废水中的COD值考察改性稻壳类絮凝剂的絮凝效果。研究结果表明,稻壳经胶溶后得到的产物没有改变原稻壳中含有的成分及内部晶态,即含有无定形态的SiO2、纤维素和半纤维素。随着改性剂浓度的增加,颗粒的分散性减弱,团聚增强;同时随着改性剂浓度的增加,凝胶的成胶时间缩短,凝胶强度增强。反应温度与pH值均影响凝胶强度,在温度超过70℃的范围内,均能形成稳定的凝胶;体系在中性或弱碱性时,凝胶的强度最大。胶溶前后没有改变石英砂的晶型结构,即含有结晶态的SiO2;改性剂溶液浓度和温度均影响凝胶产物的微观形貌。石英砂类凝胶材料与稻壳类具有相似的凝胶性能。以十六烷基三甲基溴化铵为醚化剂、聚丙烯酰胺为助凝剂合成的改性稻壳类絮凝剂用于污水处理,其COD去除率达70%。改性稻壳类絮凝剂是通过电中和作用与吸附架桥作用使原水中的胶体和悬浮物颗粒聚集,形成絮体沉淀下来,从而达到絮凝的作用。通过对稻壳类凝胶改性后合成的无公害无毒絮凝剂在水处理工业将会有广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 稻壳的成分
• 1.2 国内外稻壳利用的研究现状
• 1.2.1 稻壳的广度利用
• 1.2.2 稻壳的深度利用
• 1.3 絮凝剂
• 1.3.1 絮凝剂的定义
• 1.3.2 絮凝作用机理
• 1.3.3 絮凝剂的分类
• 1.3.4 天然高分子絮凝剂的研究现状
• 1.4 存在问题
• 1.4.1 稻壳的利用
• 1.4.2 絮凝剂
• 1.5 本课题研究的意义、目的
• 第二章 材料与方法
• 2.1 实验材料及设备
• 2.2 合成工艺过程
• 2.2.1 粉末制备工艺
• 2.2.2 凝胶材料的合成工艺
• 2.2.3 絮凝剂的合成
• 2.3 实验所需溶液的制备
• 2.4 分析和测试方法
• 2.4.1 XRD 分析
• 2.4.2 SEM 分析
• 2.4.3 IR 分析
• 2.4.4 成胶时间的测定
• 2.4.5 凝胶强度的测定
• 2.4.6 化学需氧量（COD）的测定
• 本章小结
• 第三章 结果
• 3.1 稻壳类凝胶材料的性能研究
• 3.1.1 XRD 分析
• 3.1.2 SEM 分析
• 3.1.3 IR 分析
• 3.1.4 凝胶性能评价
• 3.2 石英砂类凝胶材料的性能研究
• 3.2.1 XRD 分析
• 3.2.2 SEM 分析
• 3.2.3 凝胶性能评价
• 3.3 改性稻壳类絮凝剂的性能研究
• 3.3.1 原水水质分析
• 3.3.2 改性稻壳类絮凝剂的性能评价
• 本章小结
• 第四章 讨论
• 4.1 醚化反应机理
• 4.2 混凝过程及其机理
• 本章小结
• 第五章 展望
• 5.1 絮凝剂的合成
• 5.2 改性稻壳类絮凝剂的应用前景
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢