论文部分内容阅读
絮凝剂是絮凝法水处理技术的核心。有机两性高分子絮凝剂由其结构特征而备受关注。目前在水处理方面应用最广泛的絮凝剂是聚丙烯酰胺（pAM）及其改性产物,而丙烯酰胺单体具有神经毒性和“三致”效应（致畸、致癌、致突变）,因此探索无毒有机高分子絮凝剂及其清洁聚合方法是目前研究热点。DMDAAC是美国公共卫生署（U.S.P.H.S）批准用于饮用水净化处理的唯一合成阳离子季铵盐聚电解质单体,基于此本文以DMDAAC为阳离子单体,选择富马酸为阴离子单体,采用清洁化的水溶液共聚合方法得到pDMDAAC-FA。主要进行了以下几个方面的研究:1.以DMDAAC和FA为单体进行水溶液聚合,采用均匀设计法,通过SAS软件对数据进行多元逐步回归。回归方程关于单体、引发剂和助剂对共聚合转化率的影响: y = -244.4+9.2843 X1-0.06745X12+38.010X3;DMDAAC浓度是影响共聚反应转化率的最重要因素,其次是引发剂,在研究范围内两者与转化率呈增函数关系;回归方程关于单体、引发剂和助剂对聚合物特性粘数的影响y = -0.1270+0.00438X1+0.00454 X1 X3+0.06745X22;DMDAAC浓度是影响pDMDAAC-FA特性粘数的最重要因素,其次是引发剂和FA的浓度,其中DMDAAC单体和引发剂存在交互影响,在研究范围内两者与共聚物特性粘数呈增函数关系。2.采用滴定法测定了共聚物溶液性质,证实高聚物为两性高分子;通过IR及1HNMR表征了共聚物的结构,证实共聚合产物是pDMDAAC-FA。通过GPC得到聚合物的重均分子量5.7×104。3.通过基团供献法对DMDAAC/FA共聚合进行了热力学估算,DMDAAC/FA在反应温度低于788K（515℃）时,△G la < 0,共聚合反应在热力学上是可行的;采用膨胀计法研究了DMDAAC/FA的共聚合动力学,得到共聚合动力学方程如下:Rp∝[DMDAAC-IA]3.93 [K2S2O8]1.01,表明链终止是单基终止和双基终止并存,表观活化能为24.99kJ/mol。4.将pDMDAAC-FA用于处理印染废水研究。pDMDAAC-FA投加量为80mg/L时,CODCr、色度去除率分别是65.06%,93.90%;考察了分子量及pH对絮凝效果的影响,处理该印染废水上分子量达到一定值才有絮凝效果,同时具有较宽的pH适用范围;通过复配能够在降低用量的情况下提高印染废水的CODCr去除率;用量pDMDAAC-FA（400mg/L）和PFS（60mg/L）,CODCr去除率达到77.8%;絮体回用可以节约絮凝剂的用量,得到（絮体回用量:100%,有机高分子:50mg/L,无机高分子:300mg/L）,CODCr、色度去除率达分别为75.2%、96.3%,处理前废水生化性BOD5/CODCr=0.15,使用絮体回用处理废水BOD5/CODCr增大,BOD5/CODCr=0.35,可生化性明显提高,为废水的后续处理创造了良好的条件,同时絮凝剂的投加量减小,降低了废水处理的药剂成本。5.采用非线性分形理论,通过图像分析软件对絮体结构进行分析。得到有机两性高分子絮凝剂pDMDAAC-FA处理废水得到的絮体比无机PFS得到的更加紧密,絮体厚度较大,絮体粒径较大,分布范围窄。得到pDMDAAC-FA、PFS的二维分形维数分别为1.7017、1.6928。可以得出有机两性高分子絮凝剂通过高分子链网铺产生的絮体较大,絮体空隙率较小,絮体较为密实。
