木质素类助凝剂的制备与应用

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水处理工艺中,很重要的一步就是混凝,混凝效果的好坏,直接影响其水处理效果,絮凝沉淀的方法是目前国内外公认的最普遍使用的一种操作技术,因为其既经济又简便,所以被广泛应用,其中絮凝剂的选用是该工艺的核心与关键的部分。絮凝剂直接影响絮凝的效果。絮凝剂种类很多,科学技术的不断发展,絮凝剂逐渐的从单一化向多使用,向多样性使用转变。研制开发新型的高效絮凝剂是提高絮凝效果的核心方法。同时也是科研工作的热点话题。  木质素是一种产量很大的有机物,在造纸黑夜里含有大量的木质素,其污染水环境,很难降解,容易造成二次污染,是水处理的难题,本文通过酸析法,将木质素从造纸黑液中提取出来,然后进行磺化处理,将其改性为木质素磺酸盐,其水溶性大大提高,为木质素的利用开辟了一条很广泛的道路。改性后的木质素磺酸盐,对污水有絮凝的作用,但是效果不理想,本文通过再次改性,大大提高了其絮凝的效果。通过大量的正交试验可知,在下面条件下的改性木质素在浊度与COD去除方面效果最佳。首先,用戊二醛活化:戊二醛与木质素的质量比为1:2(水的质量与木质素的质量比为1:1的条件下用4mol/L的NaOH,10ml,活化3分钟,在70℃条件下以400r/min的速度搅拌3小时。然后,采用阳离子接枝反应:取一定质量m的戊二醛活化后的木质素,用2.5m质量的三乙醇胺与环氧氯丙烷反应的阳离子单体,以4mol/L的NaOH为催化剂(20ml/L),在70℃的条件下,以500r/min的速度搅拌3个小时。其中,阳离子单体的制备:将三乙醇胺与环氧氯丙烷按照(0.7:1)的摩尔比条件下,将环氧氯丙烷一次性投加到三乙醇胺中,搅拌一个小时,得到阳离子单体。此种方法最简单有效,与其它木质素类絮凝剂进行对比试验,可知其效果最好。浊度去除率达到了74%。  无机絮凝剂是使用最早的絮凝剂,絮凝效果好,其应用广泛。但是由于其长时间的使用,使得一些金属离子的聚集,对人类健康又很大的威胁。于是现在研究的重点是无机与有机絮凝剂的复配,两者有协同作用,能更好的起到絮凝效果。通过正交试验,当PFS的投加量为0.15 ml/L,搅拌条件为,快速搅拌350 r/min,慢速搅拌50 r/min,分别搅拌3 min,1 min时,沉降30 min,达到最佳絮凝效果,浊度去除率达到87.3%,COD去除率达到了52%,絮体较密实沉降效果最好。  将自制的木质素助凝剂与主絮凝剂一起投加,观察其助凝前后的浊度、COD的变化。由实验可知,木质素经过磺化,接枝生成两性助凝剂。与PFS进行复配,当PFS的量为0.15 mol/L,助凝剂为10 ml(0.1g/L),搅拌速度为快搅拌350 r/min,3 min;慢搅拌50 r/min,15 min;沉降30 min,能过很好的起到絮凝效果,助凝效果明显,絮体密实,沉降时间大大缩短,对浊度去除率达到95%,COD去除率达到83%,以木质素为原料,进行废水处理,达到了以废治废的效果,既环保又经济。为絮凝剂发展起到了重大的贡献。为木质素的利用开辟了另一条道路。
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