【摘要】：水是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ),面對日趨嚴(yán)重的水污染現(xiàn)狀,開發(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,直接影響實際的絮凝效果。相比于無機(jī)絮凝劑,陽離子型有機(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,因此被廣泛應(yīng)用在給水和各類廢水處理及污泥脫水中。陽離子聚丙烯酰胺類是目前普遍使用的一類陽離子型有機(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)時間短、引發(fā)劑用量少、操作簡單、綠色環(huán)保等優(yōu)點,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)過程中產(chǎn)熱更少,不需要冷凝設(shè)備,簡化了合成裝置,面對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。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離子度都比較高的陽離子聚丙烯酰胺類絮凝劑,通過表征對其結(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的無機(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)陽離子聚丙烯酰胺絮凝劑的合成和優(yōu)化。論文以48W,主波長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離子絮凝劑PAMC。通過單因素實驗考察了單體總質(zhì)量分?jǐn)?shù)、DMC質(zhì)量分?jǐn)?shù)、引發(fā)劑濃度、p H和光照時間等因素對PAMC特性黏度([η])的影響。并在單因素條件的基礎(chǔ)上通過正交實驗進(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電位測定儀等檢測分析手段對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。考察了不同酸堿條件、投加量、初始濁度等因素對高嶺土去除效果的影響,通過響應(yīng)曲面法對絮凝條件進(jìn)行了優(yōu)化,探究了因素間的交互作用對絮凝效果的作用。此外通過絮凝過程中Zeta電位變化和絮凝動力學(xué)的研究,對高嶺土絮凝機(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、初始濃度等因素對腐殖酸去除率的影響,通過正交實驗考察了絮凝劑投加量、水樣p H、攪拌時間及攪拌轉(zhuǎn)速對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高嶺土和腐殖酸的去除效果和Zeta電位變化的影響,通過三維熒光分析了絮凝前后混合水樣中腐殖酸的變化。并對高嶺土和腐殖酸協(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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O633.22;X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2776328