【摘要】： 在染料和印染廢水脫色處理中,絮凝沉降法是當前國內外重點研究的方向之一,而絮凝脫色法的效果關鍵取決于絮凝劑的性能。近年來,隨著絮凝理論和化學工業(yè)的發(fā)展,水處理絮凝劑在我國發(fā)展十分迅速。絮凝劑從無機低分子到有機高分子,從功能單一型到多功能型,從單獨使用到復配使用,形成了品種系列化、功能多樣化、使用成本經濟化等特點,引起了科研和水處理工業(yè)的廣泛關注。 近年來的研究認為,陽離子型有機高分子絮凝劑由于其分子鏈段上帶有正電荷基團,對廢水或污水中帶有負電荷的有機物質具有較好的去除效果,特別是對毒害性較大、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,陽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,所以,目前國內外積極研發(fā)新型高效的陽離子型有機高分子絮凝劑。丙烯酰胺類陽離子絮凝劑無疑是研究最多的品種。目前聚合所用的陽離子單體主要依賴進口,成本較高,而絮凝劑分子中陽離子密度較低時,對染料脫色效果又很不理想,為了解決生產成本和絮凝能力之間的矛盾,本論文在保持陽離子度較低的條件下,對目前流行的陽離子型高分子絮凝劑進行了疏水改性。通過在分子結構中引入功能型基團,增強絮凝劑分子和有機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,提高陽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),考察了復合乳化劑、分散介質、引發(fā)劑種類、油水體積比、引發(fā)劑濃度、單體濃度等因素對乳液穩(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。在此基礎上,以煤油為分散介質、Va-044為引發(fā)劑,Span80/Tween80為復合乳化劑、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)為主要共聚單體進行三元共聚,利用反相乳液聚合法制備了疏水改性陽離子型絮凝劑P(AM-DADMAC-VTMS),克服了水溶液聚合的不足�？疾炝薞TMS和DADMAC單體投料率對產物性能的影響。利用紅外譜圖(FT-IR)證實了三元共聚物的結構。利用掃描電鏡(SEM)對乳液中顆粒和聚合固體粉末進行了形貌觀察。利用合成的P(AM-DADMAC-VTMS)對活性艷紅X-3B進行了脫色研究,結果表明,隨著VTMS含量的增加,改性絮凝劑的脫色能力提高,當共聚摩爾比為AM/DADMAC/VTMS=79.2/19.8/1.0時,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)也是常用的陽離子聚合單體,因此我們以AM、DMC和VTMS為共聚單體,通過反相乳液聚合法制備了疏水改性陽離子聚丙烯酰胺P(AM-DMC-VTMS)。通過對活性艷紅X-3B的脫色研究發(fā)現: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。對分散橙30的脫色研究顯示,VTMS的引入大大提高了絮凝劑對分散染料的去除能力,且隨著VTMS的增加,最佳脫色率增加。當共聚摩爾比為AM/DMC/VTMS=79.2/19.8/1.0時,共聚物對活性艷紅X-3B的最大脫色率為89.3%,對分散橙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,對活性艷紅X-3B的最大脫色率為41.7%,對分散橙30的最大脫色率為46.9%。 為進一步研究疏水單體對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),對活性艷紅M-8B有較好的脫色效果,當共聚摩爾比為AM/DMC/MPMS=79.2/19.8/1.0,最佳劑量為180mg/L時,染料分子被完全脫除;陽離子度增加,最佳劑量減小。在對分散染料、高嶺土懸浮液的絮凝實驗中,P(AM-DMC-MPMS)的絮凝效果均優(yōu)于P(AM-DMC)。對實際染織廢水脫色時,P(AM-DMC-MPMS)的脫色能力優(yōu)于PFS。P(AM-DMC-MPMS)對M-8B的脫色機理表明,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。在陽離子度相對較低時,分子間氫鍵和疏水相互作用是染料脫色的最關鍵因素。 P(AM-DMC-MPMS)/PFS是復合相容體系,能夠形成互相穿插的網狀結構。對M-8B和分散橙染料廢水進行脫色研究,結果顯示: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。對實際染織廢水脫色時,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,脫色率也只有59.52%。
【圖文】：

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本文編號：2681008