【摘要】： 在染料和印染廢水脫色處理中,絮凝沉降法是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)研究的方向之一,而絮凝脫色法的效果關(guān)鍵取決于絮凝劑的性能。近年來(lái),隨著絮凝理論和化學(xué)工業(yè)的發(fā)展,水處理絮凝劑在我國(guó)發(fā)展十分迅速。絮凝劑從無(wú)機(jī)低分子到有機(jī)高分子,從功能單一型到多功能型,從單獨(dú)使用到復(fù)配使用,形成了品種系列化、功能多樣化、使用成本經(jīng)濟(jì)化等特點(diǎn),引起了科研和水處理工業(yè)的廣泛關(guān)注。 近年來(lái)的研究認(rèn)為,陽(yáng)離子型有機(jī)高分子絮凝劑由于其分子鏈段上帶有正電荷基團(tuán),對(duì)廢水或污水中帶有負(fù)電荷的有機(jī)物質(zhì)具有較好的去除效果,特別是對(duì)毒害性較大、難于脫除的染料分子具有較好的絮凝效果。在研究中發(fā)現(xiàn),陽(yáng)離子絮凝劑具有脫色效果好、適用范圍廣、受pH影響小、用量少、絮凝速度快等特點(diǎn),所以,目前國(guó)內(nèi)外積極研發(fā)新型高效的陽(yáng)離子型有機(jī)高分子絮凝劑。丙烯酰胺類(lèi)陽(yáng)離子絮凝劑無(wú)疑是研究最多的品種。目前聚合所用的陽(yáng)離子單體主要依賴(lài)進(jìn)口,成本較高,而絮凝劑分子中陽(yáng)離子密度較低時(shí),對(duì)染料脫色效果又很不理想,為了解決生產(chǎn)成本和絮凝能力之間的矛盾,本論文在保持陽(yáng)離子度較低的條件下,對(duì)目前流行的陽(yáng)離子型高分子絮凝劑進(jìn)行了疏水改性。通過(guò)在分子結(jié)構(gòu)中引入功能型基團(tuán),增強(qiáng)絮凝劑分子和有機(jī)物分子之間的相互作用,降低絮凝劑分子和絮體的水溶性,從而使染料分子快速地從水中分離出來(lái),提高陽(yáng)離子型絮凝劑的絮凝效果。 論文首先以丙烯酰胺(AM)和二烯丙基二甲基氯化銨(DADMAC)為共聚單體,利用反相乳液聚合法合成了共聚物P(AM-DADMAC),考察了復(fù)合乳化劑、分散介質(zhì)、引發(fā)劑種類(lèi)、油水體積比、引發(fā)劑濃度、單體濃度等因素對(duì)乳液穩(wěn)定性和共聚物特性粘度的影響,確定了較理想的反相乳液體系。在此基礎(chǔ)上,以煤油為分散介質(zhì)、Va-044為引發(fā)劑,Span80/Tween80為復(fù)合乳化劑、乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)為疏水改性單體、丙烯酰胺(AM)和二甲基二烯丙基三甲基氯化銨(DADMAC)為主要共聚單體進(jìn)行三元共聚,利用反相乳液聚合法制備了疏水改性陽(yáng)離子型絮凝劑P(AM-DADMAC-VTMS),克服了水溶液聚合的不足�？疾炝薞TMS和DADMAC單體投料率對(duì)產(chǎn)物性能的影響。利用紅外譜圖(FT-IR)證實(shí)了三元共聚物的結(jié)構(gòu)。利用掃描電鏡(SEM)對(duì)乳液中顆粒和聚合固體粉末進(jìn)行了形貌觀察。利用合成的P(AM-DADMAC-VTMS)對(duì)活性艷紅X-3B進(jìn)行了脫色研究,結(jié)果表明,隨著VTMS含量的增加,改性絮凝劑的脫色能力提高,當(dāng)共聚摩爾比為AM/DADMAC/VTMS=79.2/19.8/1.0時(shí),最大脫色率為94.24%;隨著DADMAC含量的增加,改性絮凝劑的最佳劑量降低,但脫色率也降低;改性絮凝劑最佳的pH使用范圍為2-5,VTMS含量越高,脫色率受pH的影響越小;P(AM-DADMAC-VTMS)的脫色效果隨NaCl濃度的增加而下降,但隨VTMS含量的增高,脫色率受NaCl濃度的影響減小。 甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)也是常用的陽(yáng)離子聚合單體,因此我們以AM、DMC和VTMS為共聚單體,通過(guò)反相乳液聚合法制備了疏水改性陽(yáng)離子聚丙烯酰胺P(AM-DMC-VTMS)。通過(guò)對(duì)活性艷紅X-3B的脫色研究發(fā)現(xiàn):在DMC投料率相近的條件下,P(AM-DMC-VTMS)的脫色能力優(yōu)于P(AM-DMC),且隨著VTMS含量的增加,活性染料的脫色率提高;隨著DMC含量的增加,P(AM-DMC-VTMS)脫色能力提高;最佳pH使用范圍為2-5;VTMS含量越高,脫色率受pH影響越小,脫色率受NaCl濃度的影響越小。對(duì)分散橙30的脫色研究顯示,VTMS的引入大大提高了絮凝劑對(duì)分散染料的去除能力,且隨著VTMS的增加,最佳脫色率增加。當(dāng)共聚摩爾比為AM/DMC/VTMS=79.2/19.8/1.0時(shí),共聚物對(duì)活性艷紅X-3B的最大脫色率為89.3%,對(duì)分散橙30的最大脫色率為98.1%,而P(AM-DMC)在共聚摩爾比AM/DMC=80/20時(shí),對(duì)活性艷紅X-3B的最大脫色率為41.7%,對(duì)分散橙30的最大脫色率為46.9%。 為進(jìn)一步研究疏水單體對(duì)染料廢水脫色的影響,選擇了甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(MPMS)作為疏水改性單體,以AM,DMC為主要聚合單體,制備了P(AM-DMC-MPMS)。P(AM-DMC-MPMS)的水溶性略差于P(AM-DMC-VTMS),對(duì)活性艷紅M-8B有較好的脫色效果,當(dāng)共聚摩爾比為AM/DMC/MPMS=79.2/19.8/1.0,最佳劑量為180mg/L時(shí),染料分子被完全脫除;陽(yáng)離子度增加,最佳劑量減小。在對(duì)分散染料、高嶺土懸浮液的絮凝實(shí)驗(yàn)中,P(AM-DMC-MPMS)的絮凝效果均優(yōu)于P(AM-DMC)。對(duì)實(shí)際染織廢水脫色時(shí),P(AM-DMC-MPMS)的脫色能力優(yōu)于PFS。P(AM-DMC-MPMS)對(duì)M-8B的脫色機(jī)理表明,染料分子的脫除是靠電性中和、疏水相互作用和分子間氫鍵共同作用完成的。在陽(yáng)離子度相對(duì)較低時(shí),分子間氫鍵和疏水相互作用是染料脫色的最關(guān)鍵因素。 P(AM-DMC-MPMS)/PFS是復(fù)合相容體系,能夠形成互相穿插的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。對(duì)M-8B和分散橙染料廢水進(jìn)行脫色研究,結(jié)果顯示:最佳劑量分別為15.45mg/L和30.9mg/L,脫色率分別為99.8%和99.39%;最佳pH使用范圍為3-6。對(duì)實(shí)際染織廢水脫色時(shí),P(AM-DMC-MPMS)/PFS的脫色效果優(yōu)于PFS,P(AM-DMC-MPMS)/PFS在最佳劑量為55.68mg/L,最大脫色率為82.57%,而PFS在74.24mg/L時(shí),脫色率也只有59.52%。
【圖文】：

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本文編號(hào)：2681008