發(fā)布時(shí)間：2017-10-17 19:11

  本文關(guān)鍵詞：功能化聚苯乙烯微球的制備及其處理造紙白水中DCS的研究

  更多相關(guān)文章： 白水 溶解與膠體物質(zhì) 吸附樹(shù)脂 聚苯乙烯微球

【摘要】：隨著造紙過(guò)程中高得率漿和廢紙漿的大量使用以及造紙白水封閉循環(huán)程度的提高,紙機(jī)系統(tǒng)中積累大量的溶解與膠體物質(zhì)(DCS)對(duì)造紙過(guò)程帶來(lái)的危害愈發(fā)嚴(yán)重。本論文利用不同粒徑和交聯(lián)度的聚苯乙烯微球?yàn)檩d體,制備了一系列聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、聚丙烯酰胺和聚丙烯酸功能化改性的具有不同表面結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的聚苯乙烯(PS)微球,深入考察了其對(duì)造紙白水的處理效果,研究了微球結(jié)構(gòu)對(duì)DCS處理的影響,并對(duì)相關(guān)吸附機(jī)理進(jìn)行了探討,實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)造紙白水回用技術(shù)具有重要的參考價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用前景。論文首先探討了弱堿性樹(shù)脂IRA-67和強(qiáng)堿性樹(shù)脂IRA-900Cl對(duì)堿性過(guò)氧化氫機(jī)械漿(APMP)白水中DCS的處理效果和處理?xiàng)l件,為功能化聚苯乙烯微球的使用提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)和參考。當(dāng)IRA-67和IRA-900Cl的添加量為50.0 g/L時(shí),水樣的陽(yáng)離子需求量分別下降40.3%和26.9%。延長(zhǎng)處理時(shí)間,提高溫度和攪拌速度,有利于DCS的去除。IRA-67和IRA-900Cl使用后可以經(jīng)酸-堿溶液處理而再生,重復(fù)使用5次后,兩者對(duì)DCS的處理能力分別下降了9%和12%。論文經(jīng)傅克酰基化反應(yīng)制備了氯乙�；郾揭蚁┪⑶�,再以三硫代碳酸異丁酸酯為RAFT試劑,經(jīng)可逆加成-斷裂反應(yīng)(RAFT反應(yīng)),得到表面接枝聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(Poly-MAC)的聚苯乙烯微球。�；磻�(yīng)過(guò)程中,當(dāng)投料比(PS/氯化鋁/氯乙酰氯摩爾比)為1:1:1時(shí),聚苯乙烯微球增重率為42.28%,活性氯含量為3.61mmol/g,當(dāng)活性氯含量升高,負(fù)載的RAFT試劑增多。聚苯乙烯微球負(fù)載的RAFT試劑越多則表面接枝陽(yáng)離子聚電解質(zhì)越多。引發(fā)劑用量相同時(shí),RAFT試劑越多,陽(yáng)離子聚電解質(zhì)的接枝量越少;RAFT試劑相同時(shí),加入較少的引發(fā)劑會(huì)得到接枝量較高的改性樹(shù)脂;陽(yáng)離子單體使用量增加,接枝量隨之提高。該陽(yáng)離子微球?qū)郯肴樘侨┧?PGA)的等溫吸附符合Langmuir-Freundlich吸附模型,對(duì)木素磺酸鈉(Lignin-Na)的吸附同時(shí)符合Langmuir和Freundlich模型;對(duì)Lignin-Na的吸附速率大于PGA的吸附速率,吸附動(dòng)力學(xué)研究表明,對(duì)PGA和Lignin-Na的吸附以顆粒內(nèi)擴(kuò)散作用為主。以烯丙酰基化PS微球?yàn)檩d體,DMF為溶劑,通過(guò)表面引發(fā)接枝聚合的方式制備了Poly-MAC表面改性的PS微球。當(dāng)丙烯酰化聚苯乙烯微球與MAC質(zhì)量比為1:20,MAC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%,過(guò)硫酸銨用量為0.075%時(shí),poly-MAC的接枝量為1.72 mmol/g。當(dāng)陽(yáng)離子化聚苯乙烯微球和IRA-900Cl用量為10 g/L時(shí),白水陽(yáng)離子需求量分別下降了58.28%和25.83%。提高白水溫度和延長(zhǎng)作用時(shí)間均有利于吸附樹(shù)脂去除白水中的DCS,重復(fù)使用6次后,陽(yáng)離子化聚苯乙烯微球和IRA-900Cl處理白水的能力只下降了6.62%和9.27%。烯丙酰基化程度提高,聚苯乙烯微球上poly-MAC的接枝量相應(yīng)提高。當(dāng)poly-MAC接枝量相同時(shí),PS微球的比表面積和孔容越大,則表面接枝量相對(duì)越低。該陽(yáng)離子化PS微球?qū)GA和Lignin-Na的吸附量和吸附速率都高于IRA-67樹(shù)脂。對(duì)PGA和Lignin-Na的等溫吸附過(guò)程符合Langmuir吸附模型,吸附動(dòng)力學(xué)以準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)為主。以烯丙�；郾揭蚁┪⑶�?yàn)檩d體,分別制備了表面接枝聚丙烯酰胺和聚丙烯酸的中性PS微球和陰離子PS微球,與陽(yáng)離子改性PS微球相比,接枝聚丙烯酰胺和聚丙烯酸的聚苯乙烯微球?qū)τ诎姿?yáng)離子需求量、濁度、總?cè)芙馀c膠體物質(zhì)的去除效果較低,但是接枝聚丙烯酸的聚苯乙烯微球降低白水電導(dǎo)率有一定的效果。
【關(guān)鍵詞】：白水 溶解與膠體物質(zhì) 吸附樹(shù)脂 聚苯乙烯微球
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：X793;TQ424
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 第一章 緒論14-32
• 1.1 造紙白水封閉循環(huán)系統(tǒng)中的DCS控制的現(xiàn)狀與問(wèn)題14-15
• 1.2 造紙過(guò)程中溶解與膠體物質(zhì)的來(lái)源與危害15-17
• 1.2.1 造紙過(guò)程中溶解與膠體物質(zhì)的來(lái)源15-17
• 1.2.2 造紙過(guò)程中溶解與膠體物質(zhì)的危害17
• 1.3 溶解與膠體物質(zhì)的檢測(cè)與分析17-20
• 1.3.1 膠體滴定分析法17-18
• 1.3.2 電鏡成像分析法18
• 1.3.3 聚焦光束反射分析法18-19
• 1.3.4 流式細(xì)胞儀法19-20
• 1.4 溶解與膠體物質(zhì)的控制方法20-22
• 1.4.1 物理機(jī)械法20-21
• 1.4.2 生物法21
• 1.4.3 化學(xué)法21-22
• 1.5 吸附法處理造紙過(guò)程中溶解與膠體物質(zhì)22-24
• 1.5.1 無(wú)機(jī)吸附劑處理DCS22
• 1.5.2 天然高分子吸附劑處理DCS22-23
• 1.5.3 有機(jī)合成高分子吸附劑處理DCS23-24
• 1.6 聚苯乙烯微球表面接枝聚合物的研究24-29
• 1.6.1 采用傳統(tǒng)自由基聚合技術(shù)進(jìn)行表面接枝聚合物25
• 1.6.2 采用ATRP聚合技術(shù)進(jìn)行表面接枝聚合物25-27
• 1.6.3 采用RAFT聚合技術(shù)進(jìn)行表面接枝聚合物27-29
• 1.7 研究目的和意義、內(nèi)容、課題來(lái)源29-32
• 1.7.1 研究目的和意義29
• 1.7.2 研究?jī)?nèi)容29-30
• 1.7.3 技術(shù)路線30-31
• 1.7.4 課題來(lái)源31-32
• 第二章 堿性離子交換樹(shù)脂處理DCS的研究32-43
• 2.1 引言32
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分32-35
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料32-33
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器33
• 2.2.3 離子交換樹(shù)脂的預(yù)處理和再生33-34
• 2.2.4 離子交換樹(shù)脂處理APMP漿料白水的應(yīng)用34-35
• 2.3 結(jié)果與討論35-41
• 2.3.1 兩種堿性樹(shù)脂的理化參數(shù)35
• 2.3.2 樹(shù)脂用量的影響35-36
• 2.3.3 處理時(shí)間的影響36-37
• 2.3.4 pH的影響37-38
• 2.3.5 溫度的影響38-39
• 2.3.6 攪拌速度的影響39-40
• 2.3.7 樹(shù)脂重復(fù)使用性的考察40-41
• 2.4 本章小結(jié)41-43
• 第三章 氯乙�；郾揭蚁┪⑶虮砻娼又oly-MAC處理DCS模型物的研究43-65
• 3.1 引言43-44
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分44-51
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料44-45
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器45-46
• 3.2.3 聚苯乙烯白球的預(yù)處理46
• 3.2.4 氯乙酰化聚苯乙烯微球的制備46
• 3.2.5 RAFT試劑的制備46
• 3.2.6 氯乙�；郾揭蚁┪⑶蜇�(fù)載RAFT試劑46
• 3.2.7 氯乙酰化聚苯乙烯微球表面接枝poly-MAC46-47
• 3.2.8 陽(yáng)離子化聚苯乙烯的表征47-48
• 3.2.9 陽(yáng)離子化聚苯乙烯微球吸附PGA的應(yīng)用48-49
• 3.2.10 離子化聚苯乙烯微球吸附Lignin-Na的應(yīng)用49-51
• 3.3 結(jié)果與討論51-63
• 3.3.1 投料配比對(duì)�；磻�(yīng)的影響51
• 3.3.2 活性氯含量對(duì)負(fù)載RAFT試劑的影響51-52
• 3.3.3 PS/MAC質(zhì)量比對(duì)接枝反應(yīng)的影響52-53
• 3.3.4 引發(fā)劑與RAFT質(zhì)量比對(duì)接枝反應(yīng)的影響53-55
• 3.3.5 紅外光譜分析55-56
• 3.3.6 固體核磁共振分析56-57
• 3.3.7 熱重分析57-58
• 3.3.8 掃描電鏡分析58-59
• 3.3.9 陽(yáng)離子化聚苯乙烯微球?qū)GA和Lignin-Na的等溫吸附研究59-61
• 3.3.10 離子化聚苯乙烯微球?qū)GA和Lignin-Na的吸附動(dòng)力學(xué)研究61-63
• 3.4 本章小結(jié)63-65
• 第四章 烯丙酰基化聚苯乙烯微球表面接枝poly-MAC及其處理造紙白水中DCS的研究65-90
• 4.1 引言65
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分65-70
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)原料65-66
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器66-67
• 4.2.3 聚苯乙烯白球的預(yù)處理67
• 4.2.4 烯丙�；郾揭蚁┪⑶虻闹苽�67
• 4.2.5 聚苯乙烯微球表面接枝poly-MAC67
• 4.2.6 陽(yáng)離子化聚苯乙烯微球的表征67-68
• 4.2.7 陽(yáng)離子化聚苯乙烯微球處理造紙白水的應(yīng)用68-70
• 4.3 結(jié)果與討論70-88
• 4.3.1 烯丙酰基化聚苯乙烯微球的反應(yīng)條件70-74
• 4.3.2 聚苯乙烯微球表面接枝poly-MAC反應(yīng)74-77
• 4.3.3 陽(yáng)離子化聚苯乙烯微球的紅外光譜分析77-78
• 4.3.4 陽(yáng)離子化聚苯乙烯微球的固體核磁共振分析78-79
• 4.3.5 陽(yáng)離子化聚苯乙烯微球的熱重分析79-81
• 4.3.6 陽(yáng)離子化聚苯乙烯微球的掃描電鏡分析81-82
• 4.3.7 陽(yáng)離子化聚苯乙烯微球在處理造紙白水中的應(yīng)用82-88
• 4.4 本章小結(jié)88-90
• 第五章 聚丙烯酰胺和聚丙烯酸接枝改性聚苯乙烯微球及其處理造紙白水的研究90-101
• 5.1 引言90-91
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分91-93
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)原料91-92
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器92
• 5.2.3 丙烯�；郾揭蚁┪⑶虻闹苽�92
• 5.2.4 聚丙烯酰胺接枝改性聚苯乙烯微球92
• 5.2.5 聚丙烯酸接枝改性聚苯乙烯微球92-93
• 5.2.6 改性聚苯乙烯微球的表征93
• 5.2.7 改性聚苯乙烯微球處理造紙白水的應(yīng)用93
• 5.3 結(jié)果與討論93-99
• 5.3.1 聚丙烯酰胺接枝改性聚苯乙烯微球正交實(shí)驗(yàn)93-95
• 5.3.2 聚丙烯酸接枝改性聚苯乙烯微球正交實(shí)驗(yàn)95-96
• 5.3.3 紅外光譜分析96
• 5.3.4 固體核磁共振分析96-98
• 5.3.5 三種改性聚苯乙烯微球處理造紙白水的應(yīng)用98-99
• 5.4 本章小結(jié)99-101
• 第六章 陽(yáng)離子化聚苯乙烯微球吸附PGA和Lignin-Na的機(jī)理研究101-127
• 6.1 引言101
• 6.2 實(shí)驗(yàn)部分101-106
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)原料101-102
• 6.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器102-103
• 6.2.3 不同粒徑的陽(yáng)離子化聚苯乙烯微球的制備103
• 6.2.4 陽(yáng)離子化聚苯乙烯微球的表征103
• 6.2.5 陽(yáng)離子化聚苯乙烯微球吸附聚半乳糖醛酸的應(yīng)用103-105
• 6.2.6 陽(yáng)離子化聚苯乙烯微球吸附木素磺酸鈉的應(yīng)用105-106
• 6.3 結(jié)果與討論106-125
• 6.3.1 改性聚苯乙烯微球的粒徑分析106-108
• 6.3.2 改性聚苯乙烯微球的元素分析108-109
• 6.3.3 聚苯乙烯微球的比表面積分析109-110
• 6.3.4 改性聚苯乙烯微球的掃描電鏡分析110-112
• 6.3.5 PGA和Lignin-Na吸附等溫曲線的建立112-115
• 6.3.6 PGA和Lignin-Na吸附動(dòng)力學(xué)的研究115-118
• 6.3.7 溫度對(duì)PGA和Lignin-Na吸附的影響118-120
• 6.3.8 金屬鹽濃度對(duì)PGA和Lignin-Na吸附的影響120-123
• 6.3.9 陽(yáng)離子化聚苯乙烯微球?qū)GA和Lignin-Na的重復(fù)使用性能123-125
• 6.4 本章小結(jié)125-127
• 結(jié)論與展望127-131
• 全文結(jié)論127-129
• 創(chuàng)新之處129-130
• 展望130-131
• 參考文獻(xiàn)131-142
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果142-144
• 致謝144-145
• 附件145

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1050544