重金屬絮凝劑聚乙烯亞胺基黃原酸鈉的制備及性能研究.pdf

1、重金屬廢水大量排放已造成環(huán)境嚴重污染,尋求重金屬廢水新的處理方法成為當(dāng)前研究熱點,而開發(fā)一種高效、廉價、實用的重金屬廢水處理劑將具有重要的意義。本論文采用現(xiàn)有的高分子絮凝劑聚乙烯亞胺作為母體,通過化學(xué)合成方法將重金屬離子的強配位基團二硫代羧基引入到其分子結(jié)構(gòu)中,制備出具有捕集重金屬和去除濁度雙重功能的新型高分子絮凝劑聚乙烯亞胺基黃原酸鈉(PEX)。采用該新型絮凝劑,可直接利用傳統(tǒng)化學(xué)沉淀法的處理設(shè)施,同時去除重金屬離子和降低濁度,從而可

2、減少后續(xù)處理單元,簡化處理工藝,使重金屬廢水的治理變得簡單易行。
　　本文以聚乙烯亞胺(PEI)、二硫化碳(CS2)、氫氧化鈉(NaOH)為原料,采用正交實驗法確定了PEX最佳制備條件,獲得三種不同分子量的PEX(PEX–1、PEX–6、PEX–60);并借助元素分析、紫外分析、紅外分析等方法對PEX進行了表征。以PEX為研究對象,通過絮凝實驗法考察了PEX除濁性能、捕集重金屬性能以及處理實際重金屬廢水性能;并對PEX的溶液特性、

3、PEX存放穩(wěn)定性、螯合絮體形態(tài)特征、螯合絮體的穩(wěn)定性能以及重金屬回收性能進行了探討。主要研究結(jié)果如下:
　　影響PEX制備條件的主要因素為PEI的分子量、CS2的用量、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間。分子量不同的PEI制備PEX最佳條件不盡相同,PEX–1最佳制備條件為:PEI、CS2、NaOH投加比例1:2:2,預(yù)反應(yīng)溫度35℃,預(yù)反應(yīng)時間30min,主反應(yīng)溫度40℃,主反應(yīng)時間150min;PEX–6最佳制備條件為:PEI、CS2、NaO

4、H投加比例1:3:3,預(yù)反應(yīng)溫度20℃,預(yù)反應(yīng)時間30min,主反應(yīng)溫度40℃,主反應(yīng)時間60min;PEX–60最佳制備條件為:PEI、CS2、NaOH投加比例1:1:2,預(yù)反應(yīng)溫度25℃,預(yù)反應(yīng)時間30min,主反應(yīng)溫度60℃,主反應(yīng)時間60min。
　　PEX為兩性高分子絮凝劑,在等電點時,PEX溶液Zeta電位為零,體系出現(xiàn)渾濁且濁度達到最高。PEX–1、PEX–6、PEX–60溶液的等電點pHiep分別為4.6、5.0、

5、8.4(蒸餾水體系)以及3.8、5.0、8.7(自來水體系)。PEX的除濁性能優(yōu)于母體PEI的除濁性能,且在PEX等電點時濁度的去除率最大;體系中共存的重金屬離子對濁度的去除具有顯著促進作用。
　　PEX對單一重金屬體系和混合重金屬體系中的二價重金屬離子均具有良好的捕集效果。PEX捕集重金屬離子對體系pH值的要求相對較低,在酸性條件下重金屬離子也能被有效的除去。對于PEX,總體捕集能力順序為 PEX–1>PEX–6>PEX–60;

6、對于重金屬離子,總體捕集順序為 Cu(II)>Pb(II)>Cd(II)>Ni(II)>Zn(II)。PEX對高價重金屬離子Cr(VI)在強酸性條件下去除效果較好,而對Cr(III)在酸性條件下捕集效果不理想。
　　體系中共存的無機陽離子、無機陰離子、濁度對 PEX捕集重金屬離子的影響總體上均較小,促進或抑制作用不明顯;而共存的有機配位劑對其捕集能力具有一定的影響,或促進或抑制,可通過增加 PEX投加量來減小或消除抑制影響。當(dāng)濁度

7、存在時,PEX可同時除去體系中重金屬離子和濁度,可充分發(fā)揮螯合沉淀和絮凝沉淀雙重作用。螯合絮體的分形維數(shù)結(jié)果表明,重金屬螯合絮體分形維數(shù)越大,相對應(yīng)的重金屬離子去除效果越好。
　　紅外分析譜圖表明,PEX分子鏈上成功的接上了二硫代羧基;而PEX分子鏈上的二硫代羧基、胺基可與重金屬離子發(fā)生螯合、配位等作用。PEX的存放穩(wěn)定性、螯合絮體的穩(wěn)定性均較好,PEX對實際廢水的處理效果較理想,且可回收絮體中的重金屬,這些均有利于PEX的實際應(yīng)