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双氰胺-甲醛系列高分子脱色絮凝剂的合成、表征及性能研究

孙希孟  
【摘要】: 印染废水量大面广,脱色困难,属难处理的工业废水之一。絮凝沉降法是印染废水脱色的重要方法,而合成高分子絮凝剂的研究工作是絮凝沉降法的核心。双氰胺-甲醛聚合物对脱色具有特殊的功能,本文通过对其合成和性能的研究,期望获得脱色性能优良的絮凝剂。 论文以双氰胺、甲醛为主要原料,加入不同的催化剂和改性剂,合成了双氰胺-甲醛类缩聚物;研究了温度、催化剂、改性剂对产物脱色性能的影响,优选出DFA脱色絮凝剂;用IR、1HNMR、13CNMR、DEPT表征其分子结构;胶体滴定法测定其电荷密度;外推法测定特性粘数表征其分子量;用平衡渗析实验进行了絮凝剂DFA与活性艳红X-3B相互作用的热力学研究;分析了染料及絮凝剂分子结构与脱色效果的关系;研究了摇动方式、絮凝剂用量、温度、pH值、染料浓度等条件对脱色效果的影响,得到最佳脱色条件;对DFA絮凝剂用于印染、印花废水的脱色处理进行了初步研究,并对工业应用价值作简单分析评价。 结果表明: (1) NH4Cl为改性剂,酸性盐AlCl3·6H2O为催化剂制得的缩聚物DFA具有良好的脱色性能,经胶体滴定法确定其为阳离子型聚合物,其电荷密度、特性粘数均比未加铝盐催化的聚合物增大。 (2)IR、1HNMR、13CNMR、DEPT光谱表明缩聚物结构中含有多种活性基团,能与染料发生多种作用而絮凝脱色,其链节结构为以下几种链接方式: WP=6 (3)研究了絮凝剂DFA的结构与性能的关系,结果表明提高分子量和电荷密度可以提高聚合物的絮凝脱色性能。 (4) 热力学研究表明键合常数K1 随温度的变化而变化,在温度为303K时,达到最大值,一方面证实了絮凝剂DFA与染料相互作用为电中和、吸附架桥脱色机理,另一方面也表明聚合物-溶剂相互作用也是重要的影响因素。 (5)通过研究影响脱色絮凝效果的因素,对于脱除浓度为500ppm的染料废水,得到最佳脱色条件为:絮凝剂DFA浓度为300-600mg/l,pH值4-10,温度20-30℃,在以上条件下,絮凝剂DFA对多种染料模拟废水和工业印染、印花废水均具有较高脱色率和脱色速度,具有潜在应用价值。 (6)通过多种絮凝剂对染料模拟废水脱色性能对比分析,表明絮凝剂DFA脱色性能优于聚丙烯酰胺类、PAN-DCD、无机絮凝剂, DC-491等。


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