凹凸棒的表面改性及其聚合物复合絮凝剂、助凝剂的合成及应用研究

摘要

本学位论文系统综述了凹凸棒复合聚丙烯酰胺系絮凝剂以及表面阳离子化凹凸棒助凝剂的研究现状和发展趋势。依据组合化学原理，设计合成了凹凸棒接枝聚丙烯酰胺絮凝剂、功能化凹凸棒/聚丙烯酰胺杂化絮凝剂，以及通过凹凸棒的表面季铵化改性制得了一种兼具助凝、吸附功能的表面阳离子化凹凸棒助凝剂。同时，借助表征分析和性能测定，研究了其组成与结构、结构与性能之间的相互关系。本学位论文由下述相对独立却又彼此关联三部分内容构成： 第一部分：采用超声波分散方法，利用丙烯酰胺单体在均匀分散的凹凸棒纳米棒晶表面接枝聚合，合成一种能以凝胶状态储存及水溶性良好的凹凸棒接枝聚丙烯酰胺絮凝剂(ATT-g-PAM)。通过FT-IR、TEM、SEM的表征分析，研究了所得非离子型凹凸棒接枝聚丙烯酰胺絮凝剂组成、结构及分散状况。结果表明，凹凸棒上的硅羟基与聚丙烯酰胺发生了接枝反应、凹凸棒均匀地分散在聚丙烯酰胺基体中；所得凹凸棒接枝聚丙烯酰胺絮凝剂与PAM相比显示优异的耐老化性能和良好的絮(混)凝性能，对明胶浸灰废水浊度去除率达到98.5﹪、CODcr去除率达到60.5﹪。 第二部分：在功能化凹凸棒纳米粒子存在和NNK体系引发下的丙烯酰胺水溶液聚合，得到功能化凹凸棒/聚丙烯酰胺杂化絮凝剂(ATT/PAM)。通过FT-IR、TEM、SEM及TGA的表征分析，研究了所得功能化凹凸棒/聚丙烯酰胺杂化絮凝剂组成、结构及耐热性能。结果表明：功能化凹凸棒与聚丙烯酰胺发生键合，功能化凹凸棒均匀地分散在聚丙烯酰胺基体中，聚丙烯酰胺复合凹凸棒后的耐热性也有所提高。所得功能化凹凸棒复合聚丙烯酰胺絮凝剂用于明胶浸灰废水的处理时，絮凝性能良好，浊度去除率达到96.3﹪、CODcr去除率达到62.4﹪。 第三部分：采用超声波处理技术，用硅烷偶联剂对凹凸棒土进行有机化改性，再用ETA对有机化凹凸棒进行表面季铵化，合成一种吸附、脱色性能好的表面阳离子化凹凸棒助凝剂(cation-ATT)。所得表面阳离子化凹凸棒助凝剂用于明胶浸酸废水的处理时，浊度去除率达到98.6﹪、CODcr去除率达到58.4﹪。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1水污染的危害及来源

1.1.1水资源的涵义

1.1.2水污染的危害

1.1.3水污染的主要原因

1.1.4水污染的防治

1.2废水及废水处理

1.2.1废水

1.2.2废水处理

1.3絮凝沉淀法

1.3.1絮凝剂的分类

1.3.2絮凝机理

1.4凹凸棒的特性及其在高分子材料改性中的应用

1.4.1凹凸棒晶体结构特征

1.4.2凹凸棒在塑料中的应用

1.4.3凹凸棒在橡胶中的应用

1.4.4凹凸棒在涂料中的应用

1.4.5凹凸棒在吸水剂材料中的应用

1.5纳米粒子复合聚丙烯酰胺絮凝剂

1.6本论文的选题指导思想

参考文献

第二章凹凸棒接枝聚丙烯酰胺絮凝剂的合成与应用研究

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1主要试剂与仪器

2.2.2实验步骤

2.3结果与讨论

2.3.1凹凸棒接枝聚丙烯酰胺絮凝剂的结构与组成

2.3.2凹凸棒粒子表面形态的观察

2.3.3凹凸棒接枝聚丙烯酰胺絮凝剂表面形态的观察

2.3.4凹凸棒接枝聚丙烯酰胺絮凝剂热性能的表征

2.3.5凹凸棒的活化研究

2.3.6引发体系的选择

2.3.7聚合反应条件对凹凸棒接枝聚丙烯酰胺特性粘数的影响

2.3.8凹凸棒接枝聚丙烯酰胺絮凝剂的耐老化性

2.3.9凹凸棒接枝聚丙烯酰胺絮凝剂对实际废水的混凝性能

2.3.10凹凸棒接枝聚丙烯酰胺絮凝剂和聚合氯化铝复配混凝性能

2.4本章小节

参考文献

第三章功能化凹凸棒/聚丙烯酰胺杂化絮凝剂的合成、表征及性能研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1主要试剂与仪器

3.2.2实验步骤

3.3结果与讨论

3.3.1功能化凹凸棒复合聚丙烯酰胺絮凝剂的结构与组成

3.3.2功能化凹凸棒复合聚丙烯酰胺絮凝剂表面形态的观察

3.3.3功能化凹凸棒复合聚丙烯酰胺絮凝剂热性能的表征

3.3.4引发体系的选择

3.3.5聚合反应条件对功能化凹凸棒复合聚丙烯酰胺特性粘数的影响

3.3.6功能化凹凸棒复合聚丙烯酰胺絮凝剂的耐老化性

3.3.7功能化复合聚丙烯酰胺絮凝剂对实际废水的混凝性能

3.3.8功能化凹凸棒复合聚丙烯酰胺絮凝剂和聚铝复配混凝性能

3.4本章小节

参考文献

第四章表面阳离子化凹凸棒助凝剂的合成与应用研究

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1主要试剂与仪器

4.2.2实验步骤

4.3结果与讨论

4.3.1表面阳离子化凹凸棒的结构与组成

4.3.2表面阳离子化凹凸棒表面形态的观察(SEM)

4.3.3表面阳离子化凹凸棒表面形态的观察(TEM)

4.3.4表面阳离子化凹凸棒的元素分析

4.3.5反应条件对表面阳离子化凹凸棒助凝剂性能的影响

4.3.6表面阳离子化凹凸棒助凝剂和聚合氯化铝复配的混凝性能

4.4本章小节

参考文献

主要结论

硕士期间发表文章

致谢