纳米级氧化物复合PAM絮凝剂的制备及在石化废水处理中的应用

论文摘要

纳米技术是近些年来的热门技术，它已经渗透到各个学科领域。本论文利用纳米材料独有的强吸附性、高比表面积的特点，研究制备出高效纳米复合絮凝剂。本论文对合成聚丙烯酰胺的单体浓度、引发剂含量、反应时间及反应温度这四个关键性因素进行正交实验，得出合成聚丙烯酰胺的最佳条件为：单体浓度25%，引发剂（过硫酸钾）浓度0.02%，反应时间6h，反应温度20℃。在上述最佳实验条件下，选用三种纳米级氧化物TiO2、SiO2、Al2O3分别与丙烯酰胺复合反应，考察了偶联剂KH570用量以及纳米氧化物的加入量对高岭土模拟废水絮凝效果和絮凝速度的影响。相比而言，SiO2效果最好，TiO2次之，Al2O3最差。这可能与纳米级氧化物的比表面积有关，SiO2的比表面积达到了640 m2·g-1，TiO2的比表面积为210 m2·g-1，Al2O3的比表面积仅为180 m2·g-1，这说明比表面积越大，则纳米级氧化物的吸附能力就越强，相应的处理水的效果越好。通过纳米SiO2粒子和分散于聚丙烯酰胺的纳米SiO2粒子的红外光谱和扫描电镜分析，纳米SiO2粒子成功地与聚丙烯酰胺复合在一起，并依然在100nm范围之内。所得的纳米复合絮凝剂处理胜华炼厂和稠油厂含油废水的结果表明，纳米复合PAM的絮凝效果要远好于普通PAM，且絮体粗大，沉降时间明显缩短。同时，纳米复合PAM以水溶液状态保存数月后，其絮凝能力下降很小，显示出优异的抗老化降解性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 絮凝剂的种类及研究进展
• 1.1.1 无机絮凝剂研究及应用现状
• 1.1.2 有机高分子絮凝剂研究及应用现状
• 1.1.3 微生物絮凝剂研究及应用现状
• 1.1.4 无机/有机复合絮凝剂研究及应用现状
• 1.2 纳米材料的特性及表面改性
• 1.2.1 纳米材料的特性
• 1.2.2 纳米粉体的表面改性
• 1.3 偶联剂的种类及应用现状
• 1.3.1 硅烷偶联剂
• 1.3.2 钛酸酯偶联剂
• 1.4 絮凝的理论基础
• 1.4.1 胶体的双电层理论
• 1.4.2 胶体的稳定性理论-DLVO 理论
• 1.4.3 絮凝剂絮凝机理
• 1.4.4 影响絮凝剂作用效果的因素
• 1.5 研究目的及内容
• 1.5.1 研究目的及意义
• 1.5.2 研究技术路线
• 1.5.3 研究内容
• 1.5.4 课题的创新性
• 第二章 阳离子聚丙烯酰胺合成的影响因素研究
• 2.1 阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的制备方法
• 2.1.1 聚丙烯酰胺的阳离子改性法
• 2.1.2 丙烯酰胺单体与阳离子单体共聚
• 2.2 实验药品及设备
• 2.2.1 实验药品及试剂
• 2.2.2 实验仪器设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 聚丙烯酰胺的制备实验
• 2.3.2 聚丙烯酰胺分子量的测定
• 2.4 正交试验
• 第三章 纳米絮凝剂的制备与筛选
• 3.1 实验药品及设备
• 3.1.1 实验药品及试剂
• 3.1.2 实验仪器设备
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 纳米粒子的表面改性
• 3.2.2 纳米P AM 的制备
• 3.2.3 模拟水样的配制
• 3.2.4 絮凝实验
• 2 与丙烯酰胺复合'>3.3 KH570 改性TiO₂与丙烯酰胺复合
• 3.3.1 偶联剂KH570 用量对絮凝效果的影响
• 2 用量对絮凝效果的影响'>3.3.2 TiO₂用量对絮凝效果的影响
• 2 用量对絮凝速度的影响'>3.3.3 TiO₂用量对絮凝速度的影响
• 2 与丙烯酰胺复合'>3.4 KH570 改性SiO₂与丙烯酰胺复合
• 3.4.1 偶联剂KH570 用量对絮凝效果的影响
• 2 用量对絮凝效果的影响'>3.4.2 SiO₂用量对絮凝效果的影响
• 2 用量对絮凝速度的影响'>3.4.3 SiO₂用量对絮凝速度的影响
• 2O₃ 与丙烯酰胺复合'>3.5 KH570 改性Al₂O₃与丙烯酰胺复合
• 3.5.1 偶联剂KH570 用量对絮凝效果的影响
• 2O₃ 用量对絮凝效果的影响'>3.5.2 Al₂O₃用量对絮凝效果的影响
• 2O₃ 用量对絮凝速度的影响'>3.5.3 Al₂O₃用量对絮凝速度的影响
• 3.6 本章小结
• 第四章 纳米絮凝剂的结构表征
• 2 表面羟基含量的测定'>4.1 纳米SiO₂表面羟基含量的测定
• 2 亲水亲油性试验'>4.2 纳米SiO₂亲水亲油性试验
• 4.3 红外光谱分析
• 4.4 扫描电镜SEM 分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 石化废水絮凝实验
• 5.1 实验仪器与材料
• 5.1.1 实验仪器
• 5.1.2 实验材料
• 5.2 实验方法
• 5.3 胜华炼厂废水絮凝效果影响因素讨论
• 5.3.1 胜华炼油污水的水质分析
• 5.3.2 絮凝剂投加量对絮凝效果的影响
• 5.3.3 沉降时间对絮凝效果的影响
• 5.3.4 污水pH 值对絮凝效果的影响
• 5.3.5 水温对絮凝效果的影响
• 5.3.6 搅拌强度对絮凝效果的影响
• 5.3.7 絮凝剂贮存时间对絮凝效果的影响
• 5.4 稠油厂废水絮凝效果影响因素讨论
• 5.4.1 稠油厂污水的水质分析
• 5.4.2 絮凝剂投加量对絮凝效果的影响
• 5.4.3 沉降时间对絮凝效果的影响
• 5.4.4 污水pH 值对絮凝效果的影响
• 5.4.5 水温对絮凝效果的影响
• 5.4.6 搅拌强度对絮凝效果的影响
• 5.4.7 絮凝剂贮存时间对絮凝效果的影响
• 5.5 本章小结
• 结论
• 1 实验结论
• 2 不足及建议
• 参考文献
• 附录
• 附录A 特性粘数及相对分子质量的测量方法
• 附录B 微波密封消解COD 速测法
• 附录C 石油类标准曲线的测定
• 致谢