【摘要】：水資源的短缺已經(jīng)成為世界性的難題,各國對廢水處理技術(shù)越來越重視。絮凝沉降法是應(yīng)用最廣泛、成本較低的污水處理方法之一,所用絮凝劑的性能則直接決定著絮凝效果的好壞�，F(xiàn)用大多數(shù)絮凝劑有用量大、有毒、效率低且易造成二次污染等缺點,所以殼聚糖等天然高分子絮凝劑近年來被廣泛研究。經(jīng)過改性后的殼聚糖與傳統(tǒng)絮凝劑相比,具有來源廣泛、選擇性大、低毒無害、高效價廉、環(huán)境友好等顯著優(yōu)點,被視為水處理的理想材料。但是,殼聚糖直接作為絮凝劑使用仍存在一些問題,例如:殼聚糖只能溶解于酸性溶液中,在成分較為復(fù)雜的廢水中無法使用。因此,本文采用化學(xué)修飾的方法對殼聚糖進行改性,合成一系列殼聚糖衍生物,并研究其絮凝性能,旨在提高殼聚糖的絮凝效果,拓寬殼聚糖的應(yīng)用范圍。本論文主要包括以下幾部分工作:1.分別用一氯乙酸、2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨(GTA)對殼聚糖進行改性,合成了具有水溶性的N,O-羧甲基殼聚糖(CMC)、羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖(HACC)以及N,O-羧甲基-羥丙基三甲基殼聚糖季銨鹽(QCMC)。通過紅外光譜(FTIR)、核磁共振氫譜(1HNMR)、X-射線衍射(XRD)以及環(huán)境掃描電鏡(ESEM)對產(chǎn)物進行結(jié)構(gòu)和形貌表征。以取代度和產(chǎn)率為衡量基準(zhǔn),探索了各產(chǎn)物的最佳合成條件,并以高嶺土懸濁液為模擬廢水,以剩余濁度為基準(zhǔn),對各合成產(chǎn)物的絮凝性能進行了系統(tǒng)的實驗對比。結(jié)果表明:合成CMC的最佳條件為:堿液濃度(NaOH)=51%,堿化時間7 h,氯乙酸用量為5.7g,反應(yīng)溫度為40℃,在此條件下,CMC的O-位取代度可達(dá)0.7213,N-位取代度可達(dá)0.2857;HACC制備的最佳工藝條件為:HLB=6.0、油水體積比為1:1、引發(fā)劑用量為GTA質(zhì)量的1.5%、m(GTA):m(CTS)=3.0:1、反應(yīng)溫度60℃、反應(yīng)時間5 h,在此工藝條件下,取代度高達(dá)1.331,產(chǎn)率達(dá)81.16%;合成QCMC的最佳工藝條件為:反應(yīng)溫度60℃,反應(yīng)時間5 h,引發(fā)劑用量為GTA質(zhì)量的1.55%,m(GTA):m(CMC)=2.0:1,在此工藝條件下,QCMC的季銨化取代度為0.9873。絮凝試驗結(jié)果表明,在pH=6,投加量為1 mg/L時,上清液剩余濁度降到相對最低,絮凝效果較好。2.以生活廢水為研究對象,將制得的CMC、HACC、QCMC用于絮凝實驗,并與原料CTS和市售陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)絮凝劑進行了對比�？疾炝送都恿�、絮凝體系pH值、溫度對絮凝效果的影響。實驗結(jié)果表明:三種殼聚糖衍生物的絮凝性能均優(yōu)于CTS及CPAM,并且,CTS、CMC、HACC、QCMC的最佳投加量為8mg/L,最佳的絮凝pH為6,絮凝溫度在20~40℃較佳。其中,投加量和pH對絮凝效果的影響較大,溫度對絮凝效果的影響相對較小。并且通過改性,CTS的絮凝pH范圍從4~6增加到了4~9。通過對比發(fā)現(xiàn):QCMC相比于CTS和CPAM,對生活污水濁度的去除率提高了4.3%和9.3%,對COD的去除率提高19.8%和32.1%,說明QCMC的絮凝效果顯著。3.將QCMC與PFS進行復(fù)配,并對復(fù)配絮凝體的應(yīng)用條件進行了優(yōu)化,在絮凝體系pH為6,溫度為30℃時,得出較佳絮凝條件為:QCMC與PFS的質(zhì)量比為1:5,復(fù)配絮凝劑投加量為6 mg/L,此時絮凝效果為:COD去除率為96.3%,相比于QCMC單獨使用,COD去除率提高了24.3%。
【圖文】：

模型的殘差圖

各因素對反應(yīng)取代度影響的響應(yīng)曲面圖
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O636.1

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本文編號：2586361