多烯多胺基团螯合絮凝剂的合成与应用研究

摘要

随着工业的发展以及人民生活水平的提高，对水的质量需求也越来越高，但是工业废水和生活污水的污染也越来越严重。特别是重金属离子进入水体后，对水源、土壤、作物、水生物以及人类的健康都造成了极大的危害，因此污水的治理势在必行。在所有的水处理技术和方法中，絮凝沉降法是目前国内外普遍使用的一种既经济又简单又有实效的水处理方法。所以，新型高效絮凝剂的开发已显得越来越重要。 本文以聚丙烯酰胺为主链原料，成功制备了两种螯合絮凝剂。在一定的工艺条件下，用甲醛和三乙烯四胺与聚丙烯酰胺分子支链上的酰胺基发生胺化接枝反应，制得一种水解后为多胺型阳离子有机高分子絮凝剂。在相似的合成工艺条件下，用亚氨基二乙酸为接枝反应的胺化剂，制得一种水解后为阴离子有机高分子絮凝剂。并利用含重金属离子的模拟废水测定了絮凝剂的螯合去除处理效果。在合成试验中，对反应物物料配比、反应时间、反应温度、反应液pH值等影响因素进行了探讨，确立了絮凝剂的合成工艺流程，优化了合成工艺参数。在最佳合成工艺条件下，得到了分子量大于500万、性能稳定的产品。 本文针对含重金属离子废水的水体，选用合成絮凝剂对分别对含Hg2+、Pb2+、Cu2+进行絮凝处理实验，探索了该絮凝剂在处理这几种废水时的最佳工艺条件。结果表明，合成的有机高分子絮凝剂均有良好的絮凝作用及显著的水处理性能，特别在对于含有重金属离子的废水处理时效果很好，显示出其独特的优势，这是因为合成的絮凝剂中含有能够与重金属离子发生螯合反应的活性基团，而一般絮凝剂则不具备这种功能。 此外，本文对合成的大分子絮凝剂的絮凝机理作出了理论上的分析和解释，指出了合成的絮凝作用主要是基于具备螯合作用的活性基团的捕捉、电中和作用以及分子长链的吸附架桥作用。

目录

文摘

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声明

第一章 绪论

1.1 絮凝剂研究开发的背景和意义

1.1.1水污染状况

1.1.2水处理方法简介

1.1.3絮凝剂研发的必要性

1.2絮凝剂的分类

1.2.1 无机高分子絮凝剂

1.2.2合成有机高分子絮凝剂

1.2.3天然有机高分子絮凝剂

1.2.4生物絮凝剂

1.2.5复合絮凝剂

1.3本课题研究的目的、内容、意义、方法

第二章 三乙烯四胺-螯合絮凝剂的制备

2.1实验仪器

2.2实验原料

2.3实验装置

2.4合成反应过程

2.5实验步骤

2.6接枝过程最佳合成工艺参数的确定

2.6.1最佳pH值的确定

2.6.2最佳反应温度的确定

2.6.3最佳反应时间的确定

2.6.4最佳原料配比的确定

2.7絮凝剂接枝率的测定

2.8本章小结

第三章 亚氨基二乙酸-螯合絮凝剂的制备

3.1 实验原料

3.2合成反应的过程

3.3实验步骤

3.4接枝过程最佳合成工艺参数的确定

3.4.1最佳pH值的确定

3.4.2最佳反应温度的确定

3.4.3最佳反应时间的确定

3.4.4最佳原料配比的确定

3.4.5最佳原料配比的计算

3.5絮凝剂的接枝率测定

3.6本章小结

第四章合成絮凝剂的应用研究

4.1实验中所用仪器

4.2含汞废水的絮凝处理

4.2.1 实验所用试剂与试液配制

4.2.2标准曲线的绘制

4.2.3实验方法

4.2.4最佳pH值的确定

4.2.5最佳投药量的确定

4.2.6螯合最佳水力条件的确定

4.2.7加入助凝剂时搅拌速度的确定

4.2.8最佳沉降时间的确定

4.2.9 二次絮凝试验

4.3含铅废水的絮凝处理

4.3.1 实验所用试剂与试液配制

4.3.2标准曲线的绘制

4.3.3 实验方法

4.3.4最佳pH值的确定

4.3.5最佳投药量的确定

4.3.6螯合最佳水力条件的确定

4.3.7二次絮凝试验

4.4含铜废水的絮凝处理

4.4.1实验所用试剂与试液配制

4.4.2标准曲线的绘制

4.4.3实验方法

4.4.4最佳pH值的确定

4.4.5最佳投药量的确定

4.4.6二次絮凝试验

4.5合成絮凝剂与PAM的絮凝能力对比

第五章合成絮凝剂的絮凝与螯合去除金属离子机理探讨

5.1絮凝剂的螫合机理

5.2絮凝动力学

5.3絮凝形态学

5.4絮凝剂的絮凝机理

5.4.1 絮凝剂的螯合沉淀作用

5.4.2絮凝剂的中和架桥作用

5.4.3其他的絮凝机理

5.5影响絮凝的因素

5.6本章小结

第六章结论与建议

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致 谢