微波辐射在乙酸木素抽提及木素磺酸盐絮凝剂合成中的应用

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随着淡水资源的日益匮乏以及对环境保护的日渐重视,人们对水处理用絮凝剂的研制给予越来越多的关注。天然高分子化合物木质素是木材水解工业和造纸工业的副产物,通过对其提取改性后应用于造纸废水的处理,达到综合利用的目的。   利用微波辐射技术与有机溶剂结合提取木素是一种行之有效的方法。该方法具有设备简单,操作方便,处理时间短,无污染物产生,原料回收方便等优点,提供了一种新型的分离木质素和纤维素技术。在常压条件下通过微波辐射对稻草进行抽提,研究分离条件,辐射功率、辐射时间、固液比和催化剂硫酸用量对木素得率的影响规律。   本文以木质素磺酸盐为原料,通过丙烯酰氯对其进行改性,得到木质素中间体,然后在微波辐射加热条件下,木质素中间体与丙烯酰胺进行接枝共聚反应,开发可用作水处理絮凝剂的木质素——聚丙烯酰胺系列产品。通过水溶液自由基共聚合,引发丙烯酰胺与木质素中间体共聚反应。   考察了引发剂浓度、单体浓度、微波辐射温度和微波辐射时间等对聚合反应的影响。通过正交实验,确定了制备高分子质量丙烯酰胺与木质素聚合产物的最佳条件。最佳条件为:引发剂(NH4)2S2O8/Na2SO3用量为1.0×10-2mol/L,丙烯酰胺单体用量在6mol/L左右,微波辐射温度为50℃,微波辐射时间为40min,水与木质素磺酸盐中间体的质量比是10:1。   运用红外光谱技术,对所合成的接枝共聚产物的结构进行了检测,均表征了其相关基团的存在,证明了接枝聚合反应在一定程度上提高了产物的絮凝能力。   将木质素——聚丙烯酰胺接枝共聚物应用于造纸废水的实验结果表明:丙烯酰胺-木质素磺酸盐接枝共聚物具有良好的絮凝作用,与无机絮凝剂PAC混合使用,在pH=5、PAC投加质量浓度为120mg/L、丙烯酰胺-木质素磺酸盐接枝共聚物投加质量浓度为3.6mg/L时,浊度去除率达98%,COD除去率达24%,色度去除率60%左右,且絮体具有良好的沉降性能。
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