具有捕集重金屬功能的高分子絮凝劑CSAX的制備與性能研究.pdf

1、本文以玉米淀粉為基體,首先在弱堿性條件下,用環(huán)氧氯丙烷(EPI)作交聯(lián)劑與玉米淀粉作用生成交聯(lián)淀粉(CSt),然后在弱酸性條件下,以硝酸鈰銨(CAN)為引發(fā)劑、丙烯酰胺(AM)為單體,合成交聯(lián)淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物(CSA),最后此接枝共聚物和二硫化碳在堿性條件下磺化生成具有捕集重金屬功能的高分子絮凝劑-----交聯(lián)淀粉-聚丙烯酰胺-黃原酸酯(Crosslinked Starch-graft-polyAcrylamide-co- so

2、dium Xanthate,簡(jiǎn)稱CSAX)。用FTIR光譜、元素分析、電子掃描電鏡以及X射線能量色散譜儀等對(duì)CSt、CSA、CSAX進(jìn)行了表征。并討論了環(huán)氧氯丙烷的用量,硝酸鈰銨的劑量,NaOH和二硫化碳的重量百分比、溫度、時(shí)間等合成條件對(duì)產(chǎn)品性能的影響。因?yàn)樵贑SAX分子中同時(shí)含有聚丙烯酰胺側(cè)鏈和黃原酸基,所以CSAX具有同時(shí)除濁和捕集重金屬離子雙重功能。通過實(shí)驗(yàn)室配水和實(shí)際生產(chǎn)廢水的絮凝實(shí)驗(yàn),證明CSAX具有良好的絮凝功能,為重金屬

3、廢水的治理提供了一種新的方法,開辟了一劑多用的途徑,可望減少水處理的單元數(shù),或者降低處理負(fù)荷和成本,使重金屬離子的處理變的簡(jiǎn)單易行。
　　論文的實(shí)驗(yàn)研究主要包括以下六部分內(nèi)容:
　　一)研究了交聯(lián)淀粉的制備條件對(duì)CSAX性能的影響。實(shí)驗(yàn)證明最佳合成條件為:玉米淀粉50 g,1％(w/v)NaCl溶液75 mL,15%(w/v)NaOH溶液20 mL,環(huán)氧氯丙烷4 mL,反應(yīng)時(shí)間8 h,反應(yīng)溫度30℃,獲得交聯(lián)淀粉的沉降積為4

4、5 mL。
　　二)研究了交聯(lián)淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物的制備條件及對(duì)CSAX性能的影響。實(shí)驗(yàn)證明最佳合成條件為:交聯(lián)淀粉40 g/L,丙烯酰胺的濃度為0.939 mol/L,硝酸鈰銨的濃度為6.67×10-4mol/L,反應(yīng)時(shí)間3 h,反應(yīng)溫度45℃,此時(shí)CSA的接枝率和接枝效率均較高,分別為86.6%和72.7%,側(cè)鏈的分子量可達(dá)2.64×107。
　　三)研究了交聯(lián)淀粉-聚丙烯酰胺-黃原酸酯的制備條件及對(duì)CSAX性能的影

5、響。實(shí)驗(yàn)證明在催化劑NaOH濃度為3 mol/L,交聯(lián)淀粉-丙烯酰胺接枝聚合物濃度為50 g/L,CS2濃度為1.6mol/L,反應(yīng)溫度為30℃,反應(yīng)時(shí)間為3h的條件下,產(chǎn)品CSAX中的硫含量較高,為7.41%。
　　四)研究了CSAX絮凝性能。在實(shí)驗(yàn)中分別用CSAX處理了含銅、鉻、鎳、汞以及多種金屬離子的實(shí)驗(yàn)室配水和蘭州綜合電鍍廠的生產(chǎn)廢水。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在實(shí)驗(yàn)室配水條件下,無論是水樣含一種金屬離子還是多種金屬離子,CSAX對(duì)其都

6、有較好的去除能力。用CSAX處理蘭州綜合電鍍廠的生產(chǎn)廢水,其表現(xiàn)為對(duì)重金屬離子Cu2+、Pb2+、Cd2+有較高的去除能力,但對(duì)Cr(Ⅵ)、Ni2+、Zn2+的去除不顯著。
　　五)對(duì) CSAX形成絮體形態(tài)的研究表明,絮體的表面和內(nèi)部具有高度不規(guī)則性,絮體的形成過程具有分形特征。通過實(shí)驗(yàn)研究絮體的特性和分形維數(shù)之間的關(guān)系,分析了絮體的分形特征,在原水濁度為100 NTU,pH值為5.0,Cu2+的濃度為25mg/L,CSAX的投加