電鍍廢水是現(xiàn)今的一種主要工業(yè)污染。功能性高分子材料吸附技術(shù)是去除水中的高濃度重金屬離子是最簡(jiǎn)單有效的方法,同時(shí)對(duì)其進(jìn)行電化學(xué)解吸還能有效回收金屬離子。電滲析(ED)和離子交換技術(shù)結(jié)合起來(lái),連續(xù)去除低濃度重金屬離子的方法被稱為電去離子技術(shù)(EDI),它不造成二次污染,具有廣泛應(yīng)用前景。本論文用實(shí)驗(yàn)室自制接枝聚丙烯非織造布吸附處理高濃度銅離子廢水,然后利用EDI技術(shù)處理低濃度銅離子廢水,充分發(fā)揮兩種技術(shù)各自優(yōu)點(diǎn),具有一定實(shí)用價(jià)值。首先,制備了苯乙烯與丙烯酸共同接枝和濃硫酸磺化改性聚丙烯非織造布(PP-g-(SPS-co-PAA));其次,探討了接枝磺化改性聚丙烯非織造布對(duì)模擬銅離子電鍍廢水吸附性與電化學(xué)解吸的重復(fù)利用性,其中,重點(diǎn)研究了電化學(xué)吸附與電化學(xué)解吸的影響因素,并利用掃描電鏡、紅外光譜、熱分析等方法表征了改性前后的聚丙烯非織造布、離子交換膜和離子交換樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)與性能;最后,基于淡水室和濃水室的電導(dǎo)率、p H、銅離子濃度和膜堆電流等,對(duì)比了吸附法-電去離子技術(shù)(AS-EDI)和電滲析法-電去離子技術(shù)(ED-EDI)兩種運(yùn)行模式的對(duì)于低濃度銅離子廢水的處理效果。結(jié)論如下所示:(1)單純接枝的PS分布在PP纖維的表面,PS與PAA共聚接枝物均勻覆蓋在PP非織造布表面且傾向于滲透進(jìn)非織造布的內(nèi)部。丙烯酸共聚接枝有效地改善了聚苯乙烯的磺化作用。油性交聯(lián)劑的加入使非織造布變得柔軟,但接枝物易剝落,接枝率顯著下降。(2)PP-g-(SPS-co-PAA)非織造布10次吸附率都在88%以上,吸附量也維持在140mg/g以上,10次重復(fù)性的電化學(xué)解吸試驗(yàn)證實(shí)了離子交換非織造布的重復(fù)利用性。(3)通電吸附時(shí),陽(yáng)離子交換膜在吸附銅離子的同時(shí)還釋放出單價(jià)陽(yáng)離子如鈉離子或者氫離子,故電流會(huì)增加,陰陽(yáng)極表面形成的氫氣和氧氣致使短期電流下降;通電解吸時(shí),離子交換非織造布表面銅離子解吸的同時(shí)還會(huì)吸附單價(jià)陽(yáng)離子或者氫離子,但銅離子導(dǎo)電性低于氫離子或者鈉離子,通常電解吸電流趨于減小。(4)隨著陰陽(yáng)極板間距離增大,電解電流明顯降低。由于陰陽(yáng)極表面氣體釋放(氫氣與氧氣),對(duì)電流的擾動(dòng)大。兩極板間距離越近,電解電流擾動(dòng)程度越大。氫氣與氧氣氣泡使電流下降。(5)接枝改性非織造布隨著丙烯酸含量增加,吸附率、解吸率和電流效率均明顯增大。單體比例3:3時(shí)生成黑色沉淀物明顯多于前兩者。Cu SO4作為解吸溶液是較好的選擇,較理想的電化學(xué)解吸電壓為20V。(6)99塊PP-g-(SPS-co-PAA)接枝非織造布吸附1000mg/L Cu2+的硫酸銅溶液,過(guò)濾后的Cu2+濃度為84.8mg/L,去除率為91.52%。電滲析裝置運(yùn)行50h后淡水室的Cu2+平均濃度為102mg/L,平均去除率達(dá)到89.8%。吸附法在高濃度銅離子去除率上要優(yōu)于電滲析法。(7)AS-EDI模式運(yùn)行時(shí)樹(shù)脂工作區(qū)域增大,剝落接枝物增大了吸附量,提高了銅離子去除率。ED-EDI模式淡水室二中失效區(qū)域更大,樹(shù)脂老化更嚴(yán)重。AS-EDI模式處理重金屬?gòu)U水更優(yōu)異。本文特色與創(chuàng)新之處:(1)本文特色之處在于:同時(shí)對(duì)電化學(xué)吸附與電化學(xué)解吸過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)研究,這為快速處理高濃度重金屬離子廢水提供理論與技術(shù)支撐;分別利用AS-EDI與ED-EDI處理模擬銅離子廢水,發(fā)現(xiàn)AS-EDI銅離子去除效果更好。(2)本文創(chuàng)新之處在于:對(duì)聚丙烯非織造布采用雙單體接枝和進(jìn)一步磺化改性的方法,解決了單純接枝苯乙烯磺化程度低的根本缺陷;從接枝非織造布制備到吸附處理高濃度重金屬離子廢水,最后再用電去離子技術(shù)處理低濃度金屬離子廢水,形成一套方便可行的高濃度高價(jià)金屬離子廢水的處理技術(shù)。
【學(xué)位單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TS176;X781.1
【部分圖文】：

圖 1-1 電化學(xué)吸附原理示意圖用金屬離子和除鹽代開(kāi)始，電吸附逐漸用于除去水中的重金屬等性能更好的吸附劑面世后，去除效果更進(jìn)法，不使用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿，避免了吸附劑再生餾法所需能耗較小。電吸附的裝置還比電滲成本高的滲透膜。因此電吸附法去除水中的優(yōu)越性。以炭納米纖維作為電極，當(dāng)鉛濃度6]。通常電鍍廢水中有很多硫氰酸鹽和乙基在炭電極表面實(shí)現(xiàn)某種分解，較長(zhǎng)時(shí)間的預(yù)，但乙基磺酸鹽存在時(shí)，硫氰酸鹽不易被吸吸附法在除去水中的重金屬離子和除鹽等深

（d）PP-g-（PS-co-PAA）in the presence of crosslinker 2-1 純聚丙烯非織造布與三種不同溶液接枝后非織造布的掃描電鏡圖與實(shí) 2-1 所示，（a）為純聚丙烯非織造布的掃描電鏡與實(shí)物圖。（b）聚丙烯非織造布，其中 PS 較均勻分布在 PP 纖維的表面；（c）為單:2 接枝后的非織造布表面；（d）為單體比例為 St:AA=3:2 和油性交非織造布表面。從外貌變化上看，（b）中 PS 使 PP 表面附著米黃塊狀結(jié)點(diǎn)；（c）中 PS 與 PAA 使 PP 呈現(xiàn)半透明狀，接枝均勻度高體較硬；（d）中 PS、PAA 與油性交聯(lián)劑使 PP 表面呈現(xiàn)乳白色，枝不均勻，接枝呈現(xiàn)塊狀，但非織造布柔軟度明顯提高。觀結(jié)構(gòu)的角度，（b）中 PS 少量的分布在 PP 纖維的表面，接枝物成團(tuán)塊狀，樣品抽真空鍍金后未見(jiàn)任何“裂痕”，這也間接意味著只枝非織造布未能磺化，也就是說(shuō)，沒(méi)有丙烯酸共聚，在本文選擇的乙烯時(shí)無(wú)法磺化。（c）中 PS 與 PAA 均勻的覆蓋在 PP 上，接枝率

圖 2-2 接枝磺化改性前后的聚丙烯非織造布紅外光譜圖2 為 PP 與三種接枝磺化改性后聚丙烯非織造布的紅外光譜圖。由見(jiàn)，四種非織造布均在 1461cm-1附近出現(xiàn) -CH2- 結(jié)構(gòu)的伸縮振后的聚丙烯非織造布在 3030cm-1附近出現(xiàn)苯環(huán)的 C-H 鍵伸縮振動(dòng)0cm-1范圍內(nèi)和 700 cm-1處出現(xiàn)單取代苯環(huán)的特征性吸收峰，可見(jiàn)到聚丙烯非織造布表面，同時(shí)未見(jiàn)的磺化基團(tuán)的吸收峰。當(dāng) St 和 纖維表面后，兩種 PP-g-（SPS-co-PAA）均在 1550 和 1403 cm-1不對(duì)稱與對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰，另外 2200cm-1和 3150 cm-1吸收峰也。在 1311-1066 cm-1出現(xiàn)數(shù)個(gè)較弱的吸收峰，這與接枝聚苯乙烯磺同時(shí)，在 3496cm-1處產(chǎn)生的伸縮振動(dòng)吸收峰對(duì)應(yīng)于磺酸根基團(tuán)的乙烯和丙烯酸雙單體已成功接枝到聚丙烯非織造布上，磺酸基團(tuán)已了 PS 的磺化，而且丙烯酸共聚接枝有效地改善了聚苯乙烯的磺化烯酸與苯乙烯共聚時(shí)，形成了類似梯度共聚物[73]，聚丙烯酸組分間

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2816845