【摘 要】
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随着工业快速发展,水污染现象日趋严重,絮凝法因处理效率高、能耗低、简便高效而被广泛应用于工业废水处理,其中絮凝剂的选择至关重要。聚乙烯醇(PVA)是具有无毒性、无腐蚀性且可降解的环保高分子物质。但PVA结构里含有许多亲水性的羟基,若将其直接用于污水絮凝处理,则效果欠佳。基于此,本文以聚乙烯醇为原料,通过化学改性制备出两种高性能聚乙烯醇基阳离子型絮凝剂,并进行应用研究。(1)以聚乙烯醇为原料、硫脲(
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随着工业快速发展,水污染现象日趋严重,絮凝法因处理效率高、能耗低、简便高效而被广泛应用于工业废水处理,其中絮凝剂的选择至关重要。聚乙烯醇(PVA)是具有无毒性、无腐蚀性且可降解的环保高分子物质。但PVA结构里含有许多亲水性的羟基,若将其直接用于污水絮凝处理,则效果欠佳。基于此,本文以聚乙烯醇为原料,通过化学改性制备出两种高性能聚乙烯醇基阳离子型絮凝剂,并进行应用研究。(1)以聚乙烯醇为原料、硫脲(Tu)为改性剂,通过环氧氯丙烷的交联作用制备硫脲改性聚乙烯醇阳离子型絮凝剂(Ploy T)。通过响应曲面实验得到最优制备条件为:n(ECH):n(Tu)=1.9、反应时间为3 h、反应温度为55°C,除浊率高达97.01%。FT-IR、~1H-NRM、SEM、EA等系列表征分析表明,聚乙烯醇分子上成功引入氨基官能团,Ploy T的阳离子度为3.2 mmol/L,黏度为48 cp(5%质量分数),重均分子量由5160提高到8044,说明聚乙烯醇改性后大大提高其阳离子度、黏度和重均分子量。(2)研究了Ploy T对高岭土悬浊液的除浊效果,分析Ploy T的投加量、废水初始质量浓度、废水p H值等因素对絮凝效果的影响。结果表明:当Ploy T投加量为12 mg/L,废水初始质量浓度为10 g/L、p H值为2~7时,废水的除浊率达到99.93%。对絮体粒径的监测分析表明,絮体的强度和恢复能力受絮凝剂投加量和废水p H值的影响较大,并且结合Zeta电位的变化可知,絮凝过程以静电中和为主导作用,吸附架桥和网捕卷扫起辅助作用。(3)在过硫酸钾/亚硫酸钠的复合引发体系中,以聚乙烯醇(PVA)、环氧氯丙烷(ECH)、二甲胺(DAM)为原料,三乙烯四胺为交联剂,通过水溶液共聚制备季铵化聚乙烯醇阳离子型絮凝剂(简称Ploy D)。以Ploy D的黏度为指标,采用四因素三水平正交试验,得到最佳的制备方案为:n(PVA):n(ECH):n(DAM)=1:1:1、三乙烯四胺的质量分数为6%、反应温度为80°C、反应时间为5 h。FT-IR、~1H-NRM、SEM、EA等系列表征分析表明,聚乙烯醇上成功引入季铵盐基团,Ploy D的阳离子度为3.9 mmol/L,黏度为60 cp(5%质量分数),重均分子量由5160提高到8056,说明改性后大大提高聚乙烯醇的阳离子度、黏度、重均分子量等性能。(4)研究了Ploy D协同碱木素助凝处理染料废水和实际印染废水,进而探究碱木素的增效机理。结果显示Ploy D与碱木素协同后对活性艳蓝KN-R染料废水展现了良好的脱色效果(98.5%),其脱色率明显高于Ploy D(45.5%),且对成分复杂的实际印染废水也有一定的脱色效果(82.0%)。FT-IR、GPC及Zeta电位分析结果表明,在Ploy D与马尾松碱木素形成的阴阳离子协同脱色体系中,酸性条件更利于Ploy D电离发挥静电吸引作用,同时在氢键、吸附架桥、网捕卷扫等共同作用下,废水能达到较好的脱色效果,应用于印染废水深度处理的前景良好。
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