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《东华大学》 2011年
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高分子材料辐射改性及其在剩余污泥治理中的应用

陈群  
【摘要】:本论文利用60Co_γ射线进行高分子材料的改性研究,分别合成了具有絮凝和重金属吸附作用的高分子改性功能材料。重点研究和优化了高分子材料辐射改性的工艺条件,并初步探讨了所合成的絮凝剂对剩余污泥的絮凝脱水作用,以及重金属吸附剂对水溶液和污泥中Cu2+和Ni2+的去除作用。 采用预辐照法制备了纤维素-丙烯酰胺接枝共聚物,研究了预辐照剂量、反应时间、反应温度,原料与单体质量配比和阻聚剂添加量等反应条件对接枝反应的影响。结果表明,60Coγ预辐射能有效地引发纤维素(MCC)与丙烯酰胺(AM)的接枝共聚,最佳合成条件为:反应时间3h,辐射剂量35kGy,反应温度40℃,MCC与AM质量配比0.5:1,阻聚剂添加量0.01%AM,单体浓度5%,产品接枝率和单体利用率均可达65%以上。共聚合产物通过Mannich反应阳离子化制备了阳离子纤维素-丙烯酰胺絮凝剂(CCPAM),研究其对剩余污泥的絮凝脱水效果,并与市售聚丙烯酰胺(PAM)进行对比。结果表明,CCPAM对剩余污泥有较好的絮凝效果,在本实验条件下,其絮凝脱水效果与PAM相当,且最佳投加量低于PAM。 采用共辐照法制备了淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物,研究了预辐照剂量、原料与单体质量配比和阻聚剂添加量对接枝反应的影响。接枝产物通过Mannich反应阳离子化后考察其污泥絮凝脱水性能。其最佳合成条件为:辐射剂量15kGy,淀粉与AM质量配比0.5:1,阻聚剂添加量0.02%AM,单体浓度5%,产品接枝率达244%,单体利用率达171%。污泥絮凝脱水性能实验结果表明,CSPAM最佳投加量为40mg/L,经CSPAM调理过的污泥絮凝脱水效果良好。 采用预辐照接枝法在高密度聚乙烯(HDPE)粉末上接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA),探索了合成反应的优化条件。在甲醇体系中,GMA被成功接枝到HDPE高分子上,最佳接枝反应条件为:辐照剂量35kGy,反应温度40℃,反应时间4h,阻聚剂1%,单体浓度20%,GMA接枝率高达332%。产物进一步化学改性引入胺基,制备出带胺基的重金属吸附材料。研究了该材料对水相中重金属离子Cu2+和Ni2+的吸附性能,结果表明:Cu2+和Ni2+吸附的最佳pH为6;Cu2+和Ni2+吸附量都随初始浓度的增大而增大,最高饱和吸附量分别达162mg/g、74mg/g; Cu2+和Ni2+的吸附动力学都基本符合准二级反应动力学模型,等温吸附模型符合langmuir吸附模型。初步探讨了胺基吸附材料对污泥酸化析出的重金属的吸附性能。研究表明:利用硝酸使污泥酸化,当添加2g/L吸附剂且酸化pH=3、酸化时间为24h时,吸附剂对酸化析出的Cu2+去除率达90.3%,对析出的Ni2+去除率达79.2%。
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:X703

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【参考文献】
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