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淀粉基水处理絮凝剂的合成及性能研究

郑秀丽  
【摘要】:本文全面综述了絮凝剂的发展进程以及未来水处理剂的发展趋势,围绕絮凝剂的最新发展动态,针对我国玉米产量丰富、价廉等特点,提出以天然高分子玉米淀粉为原料合成出淀粉衍生物作为水处理絮凝剂的新思路,并创造性的以微波催化法合成新工艺,合成出具有代表性的3种絮凝剂(阳离子型絮凝剂、非离子型絮凝剂、阴离子型絮凝剂);用现代分析技术(FT-IR、SEM)及化学分析方法对产品进行了结构表征,探讨了合成工艺与结构的关系,确定了最佳的合成优化条件;将产品用于人工模拟水样及实际生产废水实验,得到了较好的絮凝效果。结合絮凝性能实验结果和Zeta电位变化规律,对絮凝机理进行了全面和系统的研究。 本文以淀粉为基材,分别与阳离子醚化剂、丙烯酸、丙烯酰胺为改性剂合成出阳离子絮凝剂、阴离子絮凝剂、非离子絮凝剂。以微波催化法合成新工艺,通过正交设计实验方案,确定了较优化的反应条件和参数。合成CNPFC的条件是:淀粉/醚化剂=15:1,碱/醚化剂=1.5:1,微波功率120W,反应时间30min,间歇引发。合成ANPFC的条件:淀粉与丙烯酸的质量比5:4,复合引发体系(NaHSO_3与K_2S_2O_8)的浓度为2×10~(-3) mol.L~(-1),微波功率120W,反应时间45min,间歇引发。合成NNPFC的条件:淀粉与丙烯酰胺的质量比(St/AM=1:2),复合引发体系(NaHSO_3与K_2S_2O_8)的浓度为4×10~(-2) mol.L~(-1),微波功率120W,反应时间为30min。 本文以浊度和COD_(Cr)值作为污水的衡量指标,设计了CNPFC、ANPFC、NNPFC与无机氯化铝絮凝剂比较的絮凝实验方案,研究了取代度及接枝率与絮凝效果的关系,结合Zeta电位以及絮凝性能实验探讨了3种絮凝剂的絮凝机理。即“压缩双电层作用”、“高分子架桥作用”、“吸附电中和作用”,此外“沉淀网捕”和“卷扫”作用也加速了絮体的形成与沉降。 通过对人工模拟水样以及纸厂实际生产废水的大量实验,得出合成的3种絮凝剂具有用量少、絮凝效果好、絮凝速率快、pH值适用范围广、无毒、易生物降解等优点,是比较优良的天然高分子絮凝剂。


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