含金属有机高分子絮凝剂的合成与性能评价

论文摘要

絮凝沉淀法是目前国内外普遍采用的水处理方法,其处理效果好坏的关键取决于絮凝剂的种类和性质,因此开发新型高效的絮凝剂是实现絮凝过程优化的核心。为了进一步改善絮凝处理污水的效果,需要开发一种处理效果好,絮体含水率低,絮体沉降速度快,制备工艺较简单的复合型絮凝剂。采用反相乳液聚合方法来获得更大分子量的聚合物：在用丙烯酰胺（AM）构筑大分子骨架的基础上引入阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）形成大分子链；在酸性条件下引入水玻璃将硅接枝在大分子骨架上,硅氧链形成螺旋结构,此结构对捕集悬浮粒子有更强的网捕和吸附架桥的能力；在此基础上,引入铁离子,它以甲硅烷氧醇的—OH作为架桥,形成多核络合离子,从而形成羟基络合物,增加表面积,进而形成网络形式超大的絮凝剂。并选用过硫酸铵、亚硫酸钠和偶氮二异丁基脒盐酸盐（V50）为引发剂,用煤油和氯化石蜡作为油相、Span-80和OP-10作乳化剂在在反相乳液聚合体系中合成复合网络絮凝剂。本研究通过一系列实验,确定了复合网络絮凝剂的最佳合成条件是：反应温度为40℃；PH值控制在6-7；单体浓度为45%（wt）；单体浓度配比（AM:DMDAAC）为15：4；引发剂用量为0.4%（wt）；引发剂浓度配比（V50:（NH4）2S2O8:Na2SO3）为2：1：1；硫酸铁加量为1%（wt）；油水比为1：2（v：v）；乳化时间为20min；乳化剂加量为6%（wt）；尿素加量为2.0%（wt）；水玻璃加量为1%（wt）。并简化了聚合工艺,通过红外光谱,对该聚合产物的组成和结构进行了表征。对合成的聚合物的絮凝性能进行了实验室评价,通过测定絮体沉降速度和絮体含水率,以及处理前后水的透光度,验证了复合网络絮凝剂在处理污水时具有絮凝剂用量少,絮体含水率低,絮体沉降速度快的优点。由此可见,该絮凝剂在污水絮凝工艺中有着比较广泛的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 絮凝剂的应用发展
• 1.2 絮凝剂的分类及研究现状
• 1.2.1 无机絮凝剂的分类与研究现状
• 1.2.2 有机高分子絮凝剂的分类与研究现状
• 1.2.3 生物絮凝剂的分类及研究现状
• 1.2.4 复合絮凝剂的分类与研究现状
• 1.3 絮凝理论简介
• 1.3.1 无机絮凝剂作用机理
• 1.3.2 高分子絮凝剂絮凝作用机理
• 1.3.3 生物絮凝剂絮凝机理
• 1.3.4 絮凝剂复配的协同效应
• 1.4 絮凝剂的发展方向
• 1.5 主要研究内容
• 第2章 复合网络絮凝剂分子结构设计及理论基础
• 2.1 分子结构设计
• 2.2 理论依据
• 2.2.1 自由基聚合理论
• 2.2.2 硅醇缩聚机理
• 2.2.3 聚合铁絮凝机理
• 2.3 小结
• 第3章 复合网络絮凝剂的合成及影响因素
• 3.1 实验方法
• 3.1.1 实验药品及仪器
• 3.1.2 实验室絮凝剂初步评价方法
• 3.1.3 絮凝剂合成工艺
• 3.2 乳化体系研究
• 3.2.1 油水比的确定
• 3.2.2 乳化剂配比及用量的确定
• 3.2.3 乳化时间的确定
• 3.3 复合网络絮凝剂聚合体系研究
• 3.3.1 引发剂用量的确定
• 3.3.2 聚合反应起始温度的确定
• 3.3.3 单体浓度的确定
• 3.3.4 单体中DMDAAC、AM配比的的确定
• 3.3.5 硅用量的确定
• 3.3.6 铁离子用量的确定
• 3.3.7 尿素用量的确定
• 3.4 聚合物的结构表征
• 3.4.1 红外光谱的原理
• 3.4.2 样品制备
• 3.4.3 红外光谱分析
• 3.5 小结
• 第4章 复合网络絮凝剂的性能评价
• 4.1 絮凝性能实验室评价
• 4.1.1 透光度
• 4.1.2 絮团沉降时间,絮团沉积层厚度及外观
• 4.1.3 絮体含水率
• 4.2 影响絮凝效果的其他因素研究
• 4.2.1 pH对絮凝效果的影响
• 4.2.2 NaCl浓度对絮凝效果的影响
• 4.3 与其他絮凝剂絮凝效果的对比
• 4.3.1 处理不同废水的絮凝效果
• 4.3.2 絮凝剂的复配
• 4.4 产物的絮凝机理分析
• 第5章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 致谢
• 参考文献