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高分子重金属絮凝剂ISXA的制备及性能研究

作　者: 王娟
导　师: 常青
学　校: 兰州交通大学
专　业: 环境科学
关键词: 高分子絮凝剂淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物黄原酸基除浊重金属螯合作用电镀废水
分类号: X703.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

本课题将重金属离子的强配位基团（黄原酸基）引入到现有的高分子絮凝剂——淀粉—丙烯酰胺接枝共聚物上，从而赋予其对重金属离子的捕集功能，研制出一种具有除浊和捕集重金属离子双重功能的高分子重金属絮凝剂ISXA。采用高分子重金属絮凝剂ISXA，利用现有的絮凝沉淀设备，可同时去除重金属离子和降低浊度，使重金属废水的治理变得简单易行。合成实验由淀粉—丙烯酰胺接枝共聚物的制备及高分子重金属絮凝剂ISXA的制备两部分组成。对于前者，研究了NaOH、CS₂、单体丙烯酰胺用量、[CS₂]／[H₂O_]摩尔比、反应温度和反应时间等因素对产物G和[η]的影响。结果表明：1)CS₂／H₂O₂体系适宜在碱性条件下引发淀粉与丙烯酰胺接枝共聚，NaOH的最佳浓度为0.15mol／L；2)[CS₂]／[H₂O₂]摩尔比为1.70时，G最大而[η]最小；3)G随引发剂用量的增加而增大，[η]则反之；4)单体丙烯酰胺浓度增大，G和[η]也不断增大；5)反应温度对G来说存在最佳点30℃，[η]却随温度的升高而增大；6)反应时间越长[η]越大，在30min左右，G就可达90％以上，之后G的增长趋于平缓。对于后者，研究了交联剂、NaOH、CS₂的用量、反应温度和反应时间等因素对产品除Ni²⁺性能的影响，以及产品的稳定性。结果显示：1)交联剂的用量对产品性能有影响，淀粉的交联度不能过大也不能过小；2)NaOH的用量对反应体系的影响较为复杂，在合成ISXA时要小心控制；3)CS₂的加入量越大，产品的含硫量越大，但应与NaOH的用量联系起来考虑；4)反应温度应控制在30℃以下，温度过高会使CS₂挥发而损失；5)反应进行2小时后基本反应完全，继续延长反应时间意义不大；6)在低温条件下，ISXA的贮存稳定性较好。将淀粉—丙烯酰胺接枝共聚物应用于除浊实验中，发现将其与0.2mg╱LAl₂（SO₄）₃复配使用，只需2mg╱L就可使浊度去除率达97％以上，性能明显优于两种絮凝剂的单独使用，但投加量过大会出现反混现象。将高分子重金属絮凝剂ISXA与不溶性淀粉黄原酸盐（ISX）进行比较，分别应用于除浊和除重金属离子实验中，结果显示：1)在各种条件下，ISXA的除浊性能均优于ISX；2)在各种条件下，ISXA除Ni²⁺、除Cu²⁺性能均优于ISX；3)在处理重金属废水时，ISXA的用量、pH值、原水浊度和反应时间均对处理效果有影响，在使用时应注意这几个因素的控制；4)用ISXA处理重金属和浊度共存的体系时，废水中的重金属离子和致浊物质可以起到相互促进去除的作用；5)根据去除重金属的机理可知，ISXA还可以去除其它多种重金属离子，因重金属离子的性质不同而产生不同的螯合作用，从而使重金属得到分离；6)用ISXA处理后的废水残渣稳定性好，不会引起二次污染。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-12
1 绪论  12-30
  1.1 重金属的毒性与危害  12-17
    1.1.1 金属的毒性  13
    1.1.2 某些重金属对健康的危害  13-16
    1.1.3 严重的重金属中毒事件  16-17
  1.2 重金属废水的来源及性质  17-19
    1.2.1 机械加工重金属废水  17-18
    1.2.2 矿山冶炼重金属废水  18-19
    1.2.3 其他含重金属离子的工业废水  19
  1.3 重金属废水处理方法  19-24
    1.3.1 化学形态改变法  19-22
    1.3.2 化学形态不变法  22-24
  1.4 高分子重金属絮凝剂发展现状  24-28
    1.4.1 合成的高分子螯合剂  24-26
    1.4.2 改性天然高分子絮凝剂  26-28
  1.5 重金属高分子絮凝剂的研制目的及意义  28-30
    1.5.1 紧迫性  28-29
    1.5.2 本研究的内容及意义  29-30
2 淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物的制备与性能研究  30-42
  2.1 淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物制备方法研究现状  30-32
    2.1.1 制备方法及反应机理  30
    2.1.2 引发体系  30-31
    2.1.3 反应的影响因素  31-32
    2.1.4 接枝共聚物的结构与性能  32
  2.2 淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物的制备与除浊性能研究  32-42
    2.2.1 实验原料和试剂  33
    2.2.2 实验仪器  33
    2.2.3 实验方法  33-34
    2.2.4 测定方法  34
    2.2.5 淀粉与丙烯酰胺接枝共聚机理  34-35
    2.2.6 结果与讨论  35-40
    2.2.7 结论  40-42
3 不溶性黄原酸基淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物(ISXA)的制备研究  42-51
  3.1 实验部分  42-43
    3.1.1 实验原料和试剂  42
    3.1.2 实验仪器  42-43
    3.1.3 实验方法  43
  3.2 合成反应机理  43-44
  3.3 结果与讨论  44-50
    3.3.1 交联剂(环氧氯丙烷)用量的影响  44-45
    3.3.2 NaOH用量的影响  45
    3.3.3 CS_2用量的影响  45-46
    3.3.4 反应温度的影响  46-47
    3.3.5 反应时间的影响  47-50
  3.4 ISXA的稳定性研究  50
  3.5 结论  50-51
4 ISXA与ISX除浊性能比较研究  51-57
  4.1 实验部分  51
    4.1.1 实验原料和试剂  51
    4.1.2 实验仪器  51
    4.1.3 实验方法  51
  4.2 除浊机理  51-52
  4.3 结果与讨论  52-56
    4.3.1 用高岭土配浊水  52-54
    4.3.2 用黄土配浊水  54-56
  4.4 结论  56-57
5 ISXA与ISX除重金属性能比较研究  57-70
  5.1 自配水样处理研究  57-65
    5.1.1 实验部分  57-58
    5.1.2 去除重金属机理  58-60
    5.1.3 结果与讨论  60-65
  5.2 实际电镀废水处理研究  65-68
    5.2.1 电镀废水的来源和性质  66
    5.2.2 实验方法  66
    5.2.3 结果与讨论  66-68
  5.3 残渣的稳定性  68-69
  5.4 结论  69-70
6 技术经济分析  70-72
  6.1 技术分析  70
  6.2 经济分析  70-72
    6.2.1 生产成本  70-71
    6.2.2 废水处理药剂成本(以处理兰州专业电镀厂废水为例)  71-72
7 总结与建议  72-75
  7.1 总结  72-73
    7.1.1 制备  72
    7.1.2 应用  72-73
  7.2 建议  73-75
附录一粘度的测定—稀释法  75-77
附录二浊度的测定—分光光度法  77-79
附录三镍的测定—丁二酮肟光度法  79-81
附录四铜的测定—二乙氨基二硫代甲酸钠光度法  81-83
参考文献  83-91
致谢  91

高分子重金属絮凝剂ISXA的制备及性能研究

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