天然高分子改性絮凝剂的制备及应用研究

论文摘要

水资源短缺是我国以至于整个世界所面临的一个严重而普遍的问题,絮凝法污水的处理是解决水资源短缺及环境污染的有效途径和必要手段,絮凝剂可以去除水中绝大部分胶体物质和悬浮物,使得水的进一步净化处理变得容易。与传统絮凝剂相比,天然高分子絮凝剂具有高效、无毒、易降解、无二次污染和用途广泛等特点,是环境友好型絮凝剂,淀粉接枝聚丙烯酰胺和β-环糊精接枝聚丙烯酰胺是新型的天然高分子絮凝剂,在食品、农业、化工、环保等领域有着广泛的应用。本文研究了淀粉接枝聚丙烯酰胺和β-环糊精接枝聚丙烯酰胺的最佳合成工艺,讨论了反应条件对单体转化率、接枝率和接枝效率的影响,并把淀粉接枝聚丙烯酰胺应用于渭河水处理,β-环糊精接枝聚丙烯酰胺应用于含铜离子废水的处理,研究了废水处理的效果。通过研究得出以下结论。淀粉接枝聚丙烯酰胺制备过程中,高接枝率的最佳反应条件为：淀粉和丙烯酰胺质量比为1：4,反应时间为5h,反应温度为60℃,引发剂占丙烯酰胺质量分数为0.1%；高接枝效率的最佳反应条件为：淀粉和丙烯酰胺质量比为1：4,反应时间为6h,反应温度为70℃,引发剂占丙烯酰胺质量分数为0.1%；高单体转化率的最佳反应条件为：淀粉和丙烯酰胺质量比为1：4,反应时间为5h,反应温度为60℃,引发剂占丙烯酰胺质量分数为0.1%。处理渭河水时,最佳絮凝条件为：絮凝剂用量10ml,絮凝温度40℃,pH大于9,絮凝时间越长越好。用PAM、St-PAM、Al2（SO4）3和Al2（SO4）3St-PAM对渭河水进行絮凝效果测定可知,有机絮凝剂和无机絮凝剂混合使用时效果最好,其次是St-PAM, Al2（SO4）3的絮凝效果最差。β-环糊精接枝聚丙烯酰胺合成过程中,高接枝率和高单体转化率的最佳反应条件均为：PAM与β-CD-6-Ots质量比为4：3,反应时间为24h,反应温度为70℃,蒸馏水体积为160ml。处理含铜离子废水的最佳条件为：絮凝剂用量2.5g,静置时间1h,pH为11,絮凝温度40℃。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 生物絮凝剂改性的国内外研究现状
• 1.2.2 淀粉改性絮凝剂的国内外研究现状
• 1.2.3 环糊精改性絮凝剂的国内外研究现状
• 1.2.4 存在的问题
• 1.2.5 絮凝法废水处理的国内外研究现状
• 1.3 本课题研究的内容和方法
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究方法
• 第二章 淀粉与环糊精的结构与性质
• 2.1 淀粉的来源、结构与性质
• 2.1.1 淀粉的来源
• 2.1.2 淀粉的结构
• 2.1.3 淀粉的性质
• 2.2 环糊精的来源、结构与性质
• 2.2.1 环糊精的来源
• 2.2.2 环糊精的结构
• 2.2.3 环糊精的性质
• 第三章 淀粉改性絮凝剂的制备与性能研究
• 3.1 试剂材料与仪器
• 3.1.1 试剂材料
• 3.1.2 试验仪器
• 3.2 淀粉改性絮凝剂的制备
• 3.2.1 淀粉改性絮凝剂的制备工艺流程
• 3.2.2 淀粉改性絮凝剂的制备
• 3.2.3 淀粉改性絮凝剂的分离与纯化
• 3.2.4 淀粉改性絮凝剂性能参数的测定
• 3.3 淀粉改性絮凝剂的改性条件试验
• 3.3.1 原料配比对改性絮凝剂制备的影响
• 3.3.2 接枝时间对改性絮凝剂制备的影响
• 3.3.3 接枝温度对改性絮凝剂制备的影响
• 3.3.4 引发剂的加入量对改性絮凝剂制备的影响
• 3.3.5 淀粉改性絮凝剂的正交试验
• 3.4 淀粉改性絮凝剂的红外光谱表征
• 3.5 淀粉改性絮凝剂的渭河水处理试验
• 3.5.1 渭河水絮凝指标测定与分析
• 3.5.2 淀粉改性絮凝剂与其它絮凝剂的絮凝对比试验
• 3.5.3 淀粉改性絮凝剂对渭河水的絮凝条件试验
• 3.6 本章小结
• 第四章 β-环糊精改性絮凝剂的制备与性能研究
• 4.1 试剂材料与仪器
• 4.1.1 试剂材料
• 4.1.2 仪器设备
• 4.2 β-环糊精改性絮凝剂的制备
• 4.2.1 β-环糊精磺酸酯的合成
• 4.2.2 β-环糊精接枝聚丙烯酰胺的合成
• 4.2.3 β-环糊精改性絮凝剂性能参数的测定
• 4.3 β-环糊精改性絮凝剂的改性条件试验
• 4.3.1 原料配比对改性絮凝剂制备的影响
• 4.3.2 水浴温度对改性絮凝剂制备的影响
• 4.3.3 反应时间对改性絮凝剂制备的影响
• 4.3.4 单体浓度对改性絮凝剂制备的影响
• 4.3.5 β-环糊精改性絮凝剂的正交试验
• 4.4 β-环糊精改性絮凝剂的红外光谱表征
• 4.5 β-环糊精改性絮凝剂对含铜离子废水絮凝处理试验
• 4.5.1 废水的指标测定
• 4.5.2 标准曲线的制作
• 4.5.3 β-环糊精改性絮凝剂对含铜离子废水絮凝条件试验
• 4.6 本章小结
• 第五章 改性絮凝剂制备与絮凝机理
• 5.1 改性絮凝剂制备机理
• 5.1.1 淀粉改性絮凝剂制备原理
• 5.1.2 环糊精改性絮凝剂制备原理
• 5.2 絮凝剂的絮凝机理
• 5.2.1 压缩双电层作用
• 5.2.2 吸附电中和作用
• 5.2.3 吸附架桥联接作用
• 5.2.4 沉淀物卷扫作用
• 5.2.5 生物絮凝作用
• 5.2.6 其他絮凝作用
• 5.2.7 影响絮凝效果的因素
• 5.3 本文所制备絮凝剂的絮凝机理及制备工艺
• 5.4 制备工艺讨论
• 5.4.1 水溶液聚合
• 5.4.2 反相乳液聚合
• 5.4.3 反相微乳液聚合
• 第六章 结论和建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢