聚（丙烯酸-co-丙烯酰胺）水凝膠在污水處理中的應(yīng)用研究
發(fā)布時間：2020-07-18 22:52
【摘要】：本研究以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)為單體,K2S2O8為引發(fā)劑,N,N′-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑,采用水溶液聚合法合成P(AA-co-AM)水凝膠,并考察P(AA-co-AM)水凝膠的溶脹性能和吸附性能,主要包括以下四方面內(nèi)容:第一,通過正交試驗優(yōu)化P(AA-co-AM)水凝膠的制備工藝。應(yīng)用SEM、XPS和FTIR等方法,表征P(AA-co-AM)水凝膠的物理和化學(xué)特性。第二,通過丙烯酸/丙烯酰胺單體配比、丙烯酸中和度、引發(fā)劑用量和交聯(lián)劑用量四方面影響因素,考察水凝膠的合成條件對P(AA-co-AM)水凝膠吸附性能的影響;通過水凝膠合成條件、水溶液溫度、p H值、溶脹時間、Na+濃度、重金屬離子溶液和染料溶液濃度,考察P(AA-co-AM)水凝膠的溶脹性能。第三,研究水凝膠的粒徑、吸附溫度、p H值、干擾離子、競爭吸附和重金屬離子(Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+)的初始濃度對P(AA-co-AM)水凝膠吸附性能的影響;探討P(AA-co-AM)水凝膠對重金屬離子的吸附等溫線、吸附動力學(xué)和吸附熱力學(xué)行為;考察重金屬離子在P(AA-co-AM)水凝膠上的解析再生。第四,研究水凝膠的粒徑、吸附溫度、p H值、離子強度和染料溶液(ST、CV、MB、MG)的初始濃度對P(AA-co-AM)水凝膠吸附性能的影響;探討P(AA-co-AM)水凝膠對染料的吸附等溫線、吸附動力學(xué);測定染料經(jīng)P(AA-co-AM)水凝膠吸附前后水質(zhì)指標(biāo)COD、TOC和TN的變化;考察解析溶液濃度,解析時間、溫度和次數(shù)對染料在P(AA-co-AM)水凝膠上解析再生效果的影響。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X703
【圖文】：
圖 1.1 2014 年海河流域水質(zhì)分布示意圖Fig.1.1 Water quality distribution in Haihe of 2014程先等[37]以海河西部流域 10 座水庫為主要研究對象（水庫主要分布在山西東部、河北西部和河南北部），采集水庫及其上、下游河流的底泥沉積物樣本，分析檢測其中Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、As 和 Cr 的含量，并評價其潛在生態(tài)風(fēng)險。結(jié)果表明，在所調(diào)查的 7 種重金屬元素中，水庫底泥沉積物中 Cd、Pb 和 Zn 的平均含量均超過了山西省和河北省的土壤重金屬含量背景值（中國環(huán)境監(jiān)測總站，1990），其中 Cd 超標(biāo)現(xiàn)象最嚴(yán)重，其超標(biāo)倍數(shù)可達 1.67~2.77 倍，且大型水庫的 Cd 超標(biāo)現(xiàn)象較中小型水庫更為嚴(yán)重。且在評價其上、下游河流和水庫沉積物中 Cd 生態(tài)風(fēng)險時發(fā)現(xiàn)，Cd 在上、下游河流沉積物中的生態(tài)風(fēng)險明顯高于水庫沉積物。這就意味著，若河流上下游整體遭到污染，水庫中 Cd 的污染則會更加嚴(yán)重。
A-co-AM)水凝膠（a）、溶脹后 P(AA-co-AM)水凝膠（（b）、（c））、干凝膠（d）照片 Photos of P(AA-co-AM) hygrogel(a), P(AA-co-AM) hygrogelling((b),(c)) and P(AA-co-AM) hygrogel after drying(c) 5 cm
43圖 2.4 吸附染料 ST（a）、CV（b）、MB（c）、MG（d）后 P(AA-co-AM)水凝膠照片F(xiàn)ig.2.4 Photos of P(AA-co-AM) hygrogel after absorbing ST(a), CV(b), MB(c) andMG(d)2.3.3 P(AA-co-AM)水凝膠的 SEM 分析為了解水凝膠的網(wǎng)狀形貌，對所制備的 P(AA-co-AM)水凝膠（凍干預(yù)處理）進行SEM 分析，其結(jié)果如圖 2.5 所示。P(AA-co-AM)水凝膠內(nèi)部布滿大小不一的孔道，是一種具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高分子材料。由圖 2.5 中（a）可計算出，水凝膠的孔徑范圍約在10~60 μm 之間。這種大孔結(jié)構(gòu)同 P(AA-co-AM)水凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)即交聯(lián)密度有關(guān)，即在水凝膠凍干預(yù)處理的過程中不免造成水凝膠一定的形變，使高分子鏈以束鏈形式聚集
本文編號：2761541
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X703
【圖文】：
圖 1.1 2014 年海河流域水質(zhì)分布示意圖Fig.1.1 Water quality distribution in Haihe of 2014程先等[37]以海河西部流域 10 座水庫為主要研究對象（水庫主要分布在山西東部、河北西部和河南北部），采集水庫及其上、下游河流的底泥沉積物樣本，分析檢測其中Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、As 和 Cr 的含量，并評價其潛在生態(tài)風(fēng)險。結(jié)果表明，在所調(diào)查的 7 種重金屬元素中，水庫底泥沉積物中 Cd、Pb 和 Zn 的平均含量均超過了山西省和河北省的土壤重金屬含量背景值（中國環(huán)境監(jiān)測總站，1990），其中 Cd 超標(biāo)現(xiàn)象最嚴(yán)重，其超標(biāo)倍數(shù)可達 1.67~2.77 倍，且大型水庫的 Cd 超標(biāo)現(xiàn)象較中小型水庫更為嚴(yán)重。且在評價其上、下游河流和水庫沉積物中 Cd 生態(tài)風(fēng)險時發(fā)現(xiàn)，Cd 在上、下游河流沉積物中的生態(tài)風(fēng)險明顯高于水庫沉積物。這就意味著，若河流上下游整體遭到污染，水庫中 Cd 的污染則會更加嚴(yán)重。
A-co-AM)水凝膠（a）、溶脹后 P(AA-co-AM)水凝膠（（b）、（c））、干凝膠（d）照片 Photos of P(AA-co-AM) hygrogel(a), P(AA-co-AM) hygrogelling((b),(c)) and P(AA-co-AM) hygrogel after drying(c) 5 cm
43圖 2.4 吸附染料 ST（a）、CV（b）、MB（c）、MG（d）后 P(AA-co-AM)水凝膠照片F(xiàn)ig.2.4 Photos of P(AA-co-AM) hygrogel after absorbing ST(a), CV(b), MB(c) andMG(d)2.3.3 P(AA-co-AM)水凝膠的 SEM 分析為了解水凝膠的網(wǎng)狀形貌，對所制備的 P(AA-co-AM)水凝膠（凍干預(yù)處理）進行SEM 分析，其結(jié)果如圖 2.5 所示。P(AA-co-AM)水凝膠內(nèi)部布滿大小不一的孔道，是一種具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高分子材料。由圖 2.5 中（a）可計算出，水凝膠的孔徑范圍約在10~60 μm 之間。這種大孔結(jié)構(gòu)同 P(AA-co-AM)水凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)即交聯(lián)密度有關(guān)，即在水凝膠凍干預(yù)處理的過程中不免造成水凝膠一定的形變，使高分子鏈以束鏈形式聚集
本文編號：2761541
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