【摘要】：水是人類(lèi)賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ),面對(duì)日趨嚴(yán)重的水污染現(xiàn)狀,開(kāi)發(fā)綠色高效的水處理技術(shù)顯得尤為重要。在目前眾多的水處理技術(shù)中,絮凝法因其高效、經(jīng)濟(jì)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。而絮凝劑是絮凝法處理技術(shù)的關(guān)鍵和核心,直接影響實(shí)際的絮凝效果。相比于無(wú)機(jī)絮凝劑,陽(yáng)離子型有機(jī)高分子絮凝劑具有投加量低、絮體大、p H適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用在給水和各類(lèi)廢水處理及污泥脫水中。陽(yáng)離子聚丙烯酰胺類(lèi)是目前普遍使用的一類(lèi)陽(yáng)離子型有機(jī)高分子絮凝劑,其常用的引發(fā)合成方式有熱引發(fā)、輻射引發(fā)和紫外光引發(fā)。其中紫外光引發(fā)具有反應(yīng)時(shí)間短、引發(fā)劑用量少、操作簡(jiǎn)單、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),得到一定程度的研究。然而以往的研究多集中采用高壓紫外燈所產(chǎn)生的長(zhǎng)波紫外光作為引發(fā)光源,而采用低壓和短波紫外光的研究相對(duì)較少。與高壓紫外光引發(fā)相比,低壓紫外光能耗低,且反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)熱更少,不需要冷凝設(shè)備,簡(jiǎn)化了合成裝置,面對(duì)全球氣候變暖這一嚴(yán)重的挑戰(zhàn),低壓紫外引發(fā)更加符合低碳節(jié)能的趨勢(shì)。因此本論文立足于低壓紫外光引發(fā)聚合體系,制備出了特性黏度和陽(yáng)離子度都比較高的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺類(lèi)絮凝劑,通過(guò)表征對(duì)其結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了分析,最后將合成的絮凝劑用于水中常見(jiàn)的無(wú)機(jī)和有機(jī)污染物的去除研究。論文的主要研究工作如下:(1)陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑的合成和優(yōu)化。論文以48W,主波長(zhǎng)254nm的低壓紫外光作為引發(fā)方式,以丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)為單體,加入光敏引發(fā)劑2-羥基-4-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮(Irgacure2959)于水溶液中聚合形成陽(yáng)離子絮凝劑PAMC。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)考察了單體總質(zhì)量分?jǐn)?shù)、DMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)、引發(fā)劑濃度、p H和光照時(shí)間等因素對(duì)PAMC特性黏度([η])的影響。并在單因素條件的基礎(chǔ)上通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化,確定主要影響因素,并分析了各因素影響的顯著性。(2)結(jié)構(gòu)與形貌表征,及聚合機(jī)理的分析。利用傅里葉紅外光譜儀(FT-IR)、核磁共振光譜儀(1H NMR)、掃描電子顯微鏡(SEM)、差熱-熱重分析儀(TGA-DTA)和Zeta電位測(cè)定儀等檢測(cè)分析手段對(duì)合成絮凝劑的官能團(tuán)結(jié)構(gòu)、表觀形貌、熱穩(wěn)定性和表面帶電情況進(jìn)行了分析。此外,基于自由基聚合理論和表征結(jié)果分析,分析了PAMC可能的合成機(jī)理。(3)將合成的絮凝劑用于高濁度高嶺土水樣的去除研究�？疾炝瞬煌釅A條件、投加量、初始濁度等因素對(duì)高嶺土去除效果的影響,通過(guò)響應(yīng)曲面法對(duì)絮凝條件進(jìn)行了優(yōu)化,探究了因素間的交互作用對(duì)絮凝效果的作用。此外通過(guò)絮凝過(guò)程中Zeta電位變化和絮凝動(dòng)力學(xué)的研究,對(duì)高嶺土絮凝機(jī)制進(jìn)行了探究。(4)將合成的絮凝劑用于腐殖酸水樣的去除研究。考察了初始p H、投加量、初始濃度等因素對(duì)腐殖酸去除率的影響,通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)考察了絮凝劑投加量、水樣p H、攪拌時(shí)間及攪拌轉(zhuǎn)速對(duì)腐殖酸去除率的作用,得到了優(yōu)化的絮凝條件,并分析了各因素影響的顯著性。利用分形理論研究了絮體的結(jié)構(gòu),并通過(guò)三維熒光分析了絮凝前后腐殖酸變化情況。(5)將合成的絮凝劑用于高嶺土和腐殖酸混合水樣的去除研究。研究了不同酸堿條件下投加量對(duì)高嶺土和腐殖酸的去除效果和Zeta電位變化的影響,通過(guò)三維熒光分析了絮凝前后混合水樣中腐殖酸的變化。并對(duì)高嶺土和腐殖酸協(xié)同去除作用下的絮凝機(jī)理進(jìn)行了探究。
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：O633.22;X703

【參考文獻(xiàn)】

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