钢丝棉在洗涤与水处理领域中的应用研究

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钢丝棉具有比表面积大、柔软蓬松、抛光性能优越、柔韧性突出、除锈性能好、易接触拐角部位以及丰富的资源储备等优势,因此继续扩大其应用方面的研究,成为了钢丝棉应用研究领域的主要方向。本文主要从两个方面对钢丝棉应用进行研究。一方面,传统含皂钢丝棉使用淀粉作为金属胶黏剂,因为淀粉存在干燥速度慢、粘接能力弱等问题,导致传统含皂钢丝棉出现易锈蚀、无法重复利用、洗涤剂容易脱落、洗涤剂分布不均匀、外观不美观等问题,同时,针对消费者提出的意见对其进行改善处理。另一方面,由于国内外对重金属工业废水的管理尚不健全,且重金属工业废水所带来的环境污染还远不能消除,因此寻求一种高效、简单、经济的方法是非常重要的。本论文据此展开以下研究:(1)以纳米级聚丙烯酸酯乳液制备含皂钢丝棉的应用研究。首先通过微乳液聚合工艺制备性能优良的纳米级聚丙烯酸酯乳液型胶黏剂,再利用胶黏剂将洗涤剂黏附在钢丝棉表面,这种工艺改善了传统含皂钢丝棉存在的一系列问题。经研究得出:软硬单体质量比BA:MMA为1.8、复合乳化剂种类2A1-AEO-9、乳化剂用量6%和配比为4:3、反应温度85℃、反应时间160 min,在此条件下制备的乳液固含量为37%,单体转化率达到99%以上,凝胶率低于0.25%,改善了胶黏剂气味重的问题,且乳液生成的乳胶膜疏水性、耐热性均良好。当乳液胶黏剂与强力去污洗涤剂混合物的p H值>9.0时,制备的新型含皂钢丝棉成功改善了传统含皂钢丝棉存在的易锈蚀、无法重复利用、洗涤剂容易脱落、洗涤剂分布不均匀、外观不美观等问题。(2)利用钢丝棉处理含铬、镍、铜等重金属废水的应用研究。含铬、镍、铜等重金属废水的初始p H值2~3,Cu2+、Ni2+、Cr6+初始质量浓度分别为26.3 mg/L、5.4 mg/L、98.2 mg/L,总Zn<0.005 mg/L,总Cd<0.01 mg/L,通过单因素与正交试验分析探究了含铬、镍、铜等重金属废水p H值、反应时间、搅拌速度、钢丝棉投放量以及钢丝棉横截面直径对废水中重金属离子Cr6+、Ni2+、Cu2+去除率的影响。经过优化实验研究得出在p H值为2.5,钢丝棉投放量为30 g/L,钢丝棉横截面直径为0.20 mm,反应时间为120 min,搅拌速度为145 r/min的实验条件下,重金属废水中的Cr6+的去除率达到了99.0%以上,Ni2+的去除率达到了58.7%~58.9%,Cu2+的去除率达到了98.6%以上。且处理后的Cr6+浓度在0.59~0.98mg/L之间、Ni2+浓度在2.05~2.09 mg/L之间、Cu2+浓度在0.29~0.37 mg/L之间,去除效果较好,重金属离子的浓度均达到较低水平,其中重金属Cu的处理,基本达到排放标准,为重金属废水的后续处理做好了前期铺垫。
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