基于魔芋葡苷聚糖阳离子絮凝剂的合成及其絮凝行为研究

摘要

随着经济的发展，环境污染日益严重，尤其是水污染的情况更为严峻。在水污染的治理过程中，絮凝沉淀法是最常见的方法之一。天然高分子阳离子型絮凝剂既可以通过吸附作用、电中和效应以及架桥效应等作用除去污水中带负电荷的污染物，又因自身的天然环保性可以避免环境受到“二次污染”。魔芋是一种在我国西南地区种植较为广泛的农作物，它的块茎中含有丰富的天然性多糖—魔芋葡苷聚糖（KGM），这种多糖由于含有丰富的-OH，被认为是天然可降解的理想材料。因此，以研发环境友好型阳离子絮凝剂和提高魔芋的附加值为目的，本课题主要开展了如下工作：
　　1.合成了基于KGM阳离子型絮凝剂（KGM-g-PDMC），并对其絮凝行为进行了研究。以魔芋葡苷聚糖(KGM)为原料，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC）为单体，酸化的硝酸铈铵（CAN）为引发剂，成功制备了基于魔芋葡苷聚糖阳离子絮凝剂——KGM-g-PDMC。阳离子聚合物的结构和性能分别用红外光谱（FT-IR）、核磁共振氢谱（1H NMR）、热重分析仪（TGA）、扫描电镜（SEM）和元素分析仪进行了表征分析。同时研究了KGM的取代度，以及NaCl的浓度和pH值对浊度清除率（TR）的影响。结果表明，在盐存在的环境下，KGM-g-PDMC表现较为优良的絮凝性能，也具有较为广泛的pH值的适用范围，因此， KGM-g-PDMC是一种性能优良的阳离子型絮凝剂。
　　2.合成了水溶性较好的基于羧甲基魔芋葡苷聚糖的阳离子型絮凝剂（CKGM-PDMC），并对其絮凝行为进行了研究。首先对KGM羧甲基化以提高其水溶性，通过改变反应条件得到不同取代度的CKGM，然后以CAN为引发剂，DMC为单体，合成了一系列CKGM-PDMC阳离子型絮凝剂。利用FT-IR、1H NMR、TGA、SEM等表征手段对聚合物的结构和性能进行了研究。再选用质量分数为0.1％的高岭土悬浮液作为研究对象，探究了具有最佳絮凝效果的CKGM-PDMC的合成条件，并考察了原料CKGM的取代度对絮凝剂CKGM-PDMC取代度的影响，继而考察了CKGM-PDMC取代度、pH值、絮凝剂沉淀时间等因素对CKGM-PDMC絮凝性能的影响。结果表明，CKGM-PDMC是一种水溶性优良的阳离子型絮凝剂。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 前言

1.2 絮凝剂的开发价值

1.3 水处理絮凝剂研究与应用进展

1.4 基于天然多糖高分子絮凝剂的研发和应用进展

1.5 基于天然多糖高分子絮凝剂的絮凝机理

1.6 基于天然高分子絮凝剂在水处理中的应用研究现状

1.7 目前基于天然多糖高分子絮凝剂存在的问题和发展前景

1.8 本课题的研究目的、意义与内容

第二章 魔芋葡苷聚糖阳离子絮凝剂的合成及其性能评价

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 絮凝实验

2.4 结果与讨论

2.5本章小结

第三章 基于羧甲基魔芋葡苷聚糖阳离子絮凝剂的制备及其絮凝性能评价

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3 样品分析

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

第四章 结 论

参考文献

致谢

附录 攻读学位期间所发表的学术论文目录