淀粉-AM-DADMAC接技共聚物的微波合成與絮凝應(yīng)用.pdf

1、我國(guó)是焦化生產(chǎn)大國(guó),每年約有2.85億噸焦化廢水外排,環(huán)境危害觸目驚心。焦化廢水的低成本高效治理是一個(gè)世界性的難題。目前,國(guó)內(nèi)焦化廠廢水需經(jīng)三級(jí)處理才能達(dá)標(biāo)。三級(jí)處理的方法主要有吸附法、氧化法、膜分離法、混凝沉淀法等。其中,混凝沉降法是目前應(yīng)用較廣泛、較經(jīng)濟(jì)、較高效的水處理技術(shù)。聚丙烯酰胺系列的有機(jī)絮凝劑主打產(chǎn)品,絮凝效果良好,然而價(jià)格卻讓人望而卻步。淀粉是一種環(huán)境友好、資源豐富的可再生資源,同時(shí)也是一種用途廣泛的化工原料,在造紙、紡織

2、、食品加工及膠黏劑生產(chǎn)等行業(yè)的低廉應(yīng)用實(shí)屬可惜。利用淀粉開(kāi)發(fā)高附加值的綠色化工材料是目前和未來(lái)主要的發(fā)展方向之一。天然高聚物基絮凝劑被稱為“21世紀(jì)的綠色絮凝劑”,或可望為焦化廢水的處理開(kāi)辟一條綠色之道。本文旨在針對(duì)焦化廢水的特點(diǎn),為之研發(fā)一種專屬性的絮凝劑。
　　 微波輻射具有加熱快、能效高、選擇強(qiáng)、放大易等諸多優(yōu)點(diǎn)。微波反應(yīng)器被微波加熱有機(jī)合成的先驅(qū)之一A.K.Bose譽(yù)為“21世紀(jì)的本生燈”。較之常規(guī)加熱方法,微波可加速化

3、學(xué)反應(yīng)速率10～1000倍。近年來(lái),通過(guò)微波能量加熱和驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)是科學(xué)界日益流行的主題之一,關(guān)于微波輔助聚合的報(bào)道更是如雨后春筍。該領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展啟發(fā)了本文的研究,即采用微波輔助法合成一種淀粉接枝二元共聚物。
　　 先分別利用水浴加熱和微波加熱對(duì)原淀粉進(jìn)行糊化處理。采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、菲林反應(yīng)、紅外光譜、Zeta電勢(shì)等測(cè)試手段,分析了它們與原淀粉在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上的異同。在水溶劑體系中,在空氛和回流的條件下,以微波糊化淀粉為

4、接枝骨架,AM和DADMAC為接枝單體,加入微量的KPS作為引發(fā)劑,在微波作用下完成了接枝共聚反應(yīng)(反應(yīng)體積為80 mL)。以接枝效率為主要優(yōu)化指標(biāo),通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)得出最佳的接枝條件為:微波輻照時(shí)間150 s、微波輻照功率500 W、KPS濃度2 mmol/L、干基淀粉質(zhì)量1g、AM的濃度0.9 mol/L、DADMAC的濃度0.1 mol/L。在此條件下所得接枝產(chǎn)物的接枝效率為68.8％,陽(yáng)離子度為0.227 mmol/g,特性黏度為

5、5.64 dL/g,重均分子量為2.15×106Da。采用掃描電鏡、電子能譜、元素分析、X射線衍射和紅外光譜分析等手段對(duì)原淀粉和接枝產(chǎn)物進(jìn)行了表征,證明了淀粉接枝了AM和DADMAC兩種單體。
　　 將接枝效率最高(68.6%)的淀粉接枝共聚物作為高分子絮凝劑處理焦化廢水。對(duì)于CODCr=450.4 mg/L、色度=640°、濁度=240 NTU的焦化廢水原水,投加1.5 g/L PFS、2.5 mg/L接枝淀粉和60 mg/L