纤维素基絮凝-脱色复合功能材料制备及其处理染料溶液性能评价

摘要

纺织印染行业是浙江省支柱性产业，也是废水排放量较多的工业部门之一，每年排放大量的印染废水，这些废水具还原性高、pH值不稳定、可生化性差、单一手段难以处理等特点。目前印染废水的处理方法主要有膜分离法、化学氧化法、吸附法、絮凝沉淀法和生物处理法等。其中，絮凝沉降法是一种既经济又有效的水处理方法，絮凝沉降法易于操作，大多能去除印染废水中悬浮性及微溶性污染物，但对于废水中溶解性污染物效果不很理想。吸附法属于物理方法中的一种，因具有操作简单、对多种染料都有较好的去除效果等优点，在废水处理中占有很大比重，吸附法大多能去除印染废水中溶解性污染物，而对于固体悬浮物去除效果不佳。因此，把研究重点放在絮凝和吸附脱色的有效结合上，实现两种处理方法的优势互补，提升印染废水的处理效率和效果。
　　本论文利用阴离子聚丙烯酰胺(Anionic Polyacrylamide，APAM)改性膨润土(bentonite)，再加入氢氧化钠/尿素体系溶解的竹浆纤维素(Bamboo Pulp Cellulose，BPC)，通过自由基聚合制备出纤维素基絮凝-脱色复合功能材料（BPC-g-APAM-bent）。优化了BPC-g-APAM-bent的制备工艺，并对其结构和性能进行了表征。进一步研究影响BPC-g-APAM-bent絮凝和脱色效果的客观因素，优化使用工艺，以确保BPC-g-APAM-bent高效稳定的脱色性能以及优良的絮凝性能，并将BPC-g-APAM-bent应用于橙黄Ⅱ、碱性红46和活性蓝19染料的脱色处理，以及标准高岭土悬浮液的絮凝处理。最后将优化后的BPC-g-APAM-bent应用于印染废水的絮凝和脱色，并通过吸附动力学实验探究其吸附脱色染料的絮凝机理。具体的研究内容和实验结论概括如下:
　　1.纤维素基絮凝-脱色复合功能材料的合成和使用工艺优化
　　使用BPC为原料，先利用APAM改性bentonite，再加入氢氧化钠/尿素体系溶解的BPC，通过自由基聚合制备出BPC-g-APAM-bent，并通过设计正交实验得到产物优化后的制备条件。又通过四因素三水平正交实验，优化得到产物的使用条件。对橙黄Ⅱ、碱性红46和活性蓝19染料进行处理，得到平均去除率分别达到97.6％、99.2％和99.9％，脱色性能通过处理三种染料得到验证。
　　2.竹浆纤维素基絮凝-脱色复合功能材料的脱色性能研究
　　研究了bentonite、APAM、竹浆纤维素-g-聚丙烯酰胺(BPC-g-APAM)和产物四种材料对橙黄Ⅱ、碱性红46和活性蓝19三种染料的脱色处理研究。可以发现APAM和BPC-g-APAM的色度去除率很低，bentonite的色度去除率较高，BPC-g-APAM-bent的色度去除率最高。说明BPC-g-APAM-bent复合材料的脱色性能在bentonite的基础上得到增强，使得BPC-g-APAM-bent的脱色性能优秀。
　　3.竹浆纤维素基絮凝-脱色复合功能材料的絮凝性能研究和对印染废水的综合处理
　　研究bentonite、APAM、BPC-g-APAM和BPC-g-APAM-bent分别对200mg/L标准高岭土悬浮液的处理。可以发现APAM的浊度去除率较差，bentonite和BPC-g-APAM的浊度去除率较高，BPC-g-APAM-bent的浊度去除率最高。BPC-g-APAM-bent在脱色性能得到增强的同时，能够保持原有BPC-g-APAM的絮凝性能。
　　研究bentonite、不加PAC的bentonite、APAM、BPC-g-APAM和BPC-g-APAM-bent分别对实际印染废水进行处理。可以发现bentonite对实际印染废水的色度去除率较高，BPC-g-APAM-bent的色度去除率最高，可以发现BPC-g-APAM对实际印染废水的浊度去除率较高，BPC-g-APAM-bent的浊度去除率最高。BPC-g-APAM-bent对印染废水CODCr去除率较高。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 印染废水概述

1．1．1 印染废水的特点

1．1．2 印染废水的排放现状

1．1．3 印染废水的处理方法及存在的问题

1．2 絮凝剂的概述

1．2．1 絮凝剂的分类

1．2．2 絮凝机理的简介

1．3 改性膨润土

1．3．1 膨润土的特点

1．3．2 改性膨润土在水处理中的应用

1．4 论文的立题依据、研究内容及创新点

1．4．1 立题依据

1．4．2 研究内容

1．4．3 创新点

第二章 竹浆纤维素基絮凝-脱色复合功能材料的合成与表征

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料与仪器

2．2．2 竹浆纤维素基絮凝-脱色复合功能材料的制备

2．2．3 紫外—可见光谱扫描

2．2．4 色度去除率的计算

2．3．1 染料溶液标准曲线的确定

2．3．2 正交实验结果分析

2．3．3 红外光谱分析

2．3．4 热重分析

2．3．5 场发射扫描电镜分析

2．3．6 X射线衍射分析

2．4 本章小结

第三章 竹浆纤维素基絮凝-脱色复合功能材料的脱色性能研究

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料与仪器

3．2．2 絮凝-脱色工艺的优化

3．2．3 Zeta电位分析

3．2．4 剂量对染料脱色性能的影响

3．2．5 对三种染料溶液的脱色效果研究

3．2．6 吸附动力学

3．2．7 吸附等温线

3．3 结果与分析

3．3．1 絮凝-脱色使用工艺的优化

3．3．2 不同材料的Zeta电位曲线

3．3．3 剂量对染料脱色性能的影响

3．3．4 对染料的脱色效果研究

3．3．5 吸附动力学

3．3．6 吸附等温线

3．4 本章小结

第四章 竹浆纤维素基絮凝-脱色复合功能材料的絮凝性能研究

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原料与仪器

4．2．2 浊度的测定

4．2．5 标准高岭土悬浮液的pH对产物絮凝的影响

4．2．6 剂量对标准高岭土悬浮液絮凝效果的影响

4．2．7 对标准高岭土悬浮液的絮凝处理

4．2．8 对实际印染废水的絮凝-脱色综合处理

4．3 结果与分析

4．3．2 标准高岭土悬浮液的pH对BPC-g-APAM-bent絮凝的影响

4．3．3 剂量对标准高岭土悬浮液的絮凝效果影响

4．3．4 对标准高岭土悬浮液的絮凝处理

4．3．5 对实际印染废水的絮凝-脱色综合处理

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

附录

致谢