本文關鍵詞：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

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【摘要】：隨著造紙過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,紙機系統(tǒng)中積累大量的溶解與膠體物質(zhì)(DCS)對造紙過程帶來的危害愈發(fā)嚴重。本論文利用不同粒徑和交聯(lián)度的聚苯乙烯微球為載體,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構和性質(zhì)的聚苯乙烯(PS)微球,深入考察了其對造紙白水的處理效果,研究了微球結構對DCS處理的影響,并對相關吸附機理進行了探討,實驗結果對造紙白水回用技術具有重要的參考價值和實際應用前景。論文首先探討了弱堿性樹脂IRA-67和強堿性樹脂IRA-900Cl對堿性過氧化氫機械漿(APMP)白水中DCS的處理效果和處理條件,為功能化聚苯乙烯微球的使用提供實驗依據(jù)和參考。當IRA-67和IRA-900Cl的添加量為50.0 g/L時,水樣的陽離子需求量分別下降40.3%和26.9%。延長處理時間,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,重復使用5次后,兩者對DCS的處理能力分別下降了9%和12%。論文經(jīng)傅克�；磻苽淞寺纫阴；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(RAFT反應),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^程中,當投料比(PS/氯化鋁/氯乙酰氯摩爾比)為1:1:1時,聚苯乙烯微球增重率為42.28%,活性氯含量為3.61mmol/g,當活性氯含量升高,負載的RAFT試劑增多。聚苯乙烯微球負載的RAFT試劑越多則表面接枝陽離子聚電解質(zhì)越多。引發(fā)劑用量相同時,RAFT試劑越多,陽離子聚電解質(zhì)的接枝量越少;RAFT試劑相同時,加入較少的引發(fā)劑會得到接枝量較高的改性樹脂;陽離子單體使用量增加,接枝量隨之提高。該陽離子微球?qū)郯肴樘侨┧?PGA)的等溫吸附符合Langmuir-Freundlich吸附模型,對木素磺酸鈉(Lignin-Na)的吸附同時符合Langmuir和Freundlich模型;對Lignin-Na的吸附速率大于PGA的吸附速率,吸附動力學研究表明,對PGA和Lignin-Na的吸附以顆粒內(nèi)擴散作用為主。以烯丙�；疨S微球為載體,DMF為溶劑,通過表面引發(fā)接枝聚合的方式制備了Poly-MAC表面改性的PS微球。當丙烯�；郾揭蚁┪⑶蚺cMAC質(zhì)量比為1:20,MAC質(zhì)量分數(shù)為30%,過硫酸銨用量為0.075%時,poly-MAC的接枝量為1.72 mmol/g。當陽離子化聚苯乙烯微球和IRA-900Cl用量為10 g/L時,白水陽離子需求量分別下降了58.28%和25.83%。提高白水溫度和延長作用時間均有利于吸附樹脂去除白水中的DCS,重復使用6次后,陽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的接枝量相應提高。當poly-MAC接枝量相同時,PS微球的比表面積和孔容越大,則表面接枝量相對越低。該陽離子化PS微球?qū)GA和Lignin-Na的吸附量和吸附速率都高于IRA-67樹脂。對PGA和Lignin-Na的等溫吸附過程符合Langmuir吸附模型,吸附動力學以準一級動力學為主。以烯丙�；郾揭蚁┪⑶驗檩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栯x子需求量、濁度、總溶解與膠體物質(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率有一定的效果。
【關鍵詞】：白水 溶解與膠體物質(zhì) 吸附樹脂 聚苯乙烯微球
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：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)狀與問題14-15
• 1.2 造紙過程中溶解與膠體物質(zhì)的來源與危害15-17
• 1.2.1 造紙過程中溶解與膠體物質(zhì)的來源15-17
• 1.2.2 造紙過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 物理機械法20-21
• 1.4.2 生物法21
• 1.4.3 化學法21-22
• 1.5 吸附法處理造紙過程中溶解與膠體物質(zhì)22-24
• 1.5.1 無機吸附劑處理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)自由基聚合技術進行表面接枝聚合物25
• 1.6.2 采用ATRP聚合技術進行表面接枝聚合物25-27
• 1.6.3 采用RAFT聚合技術進行表面接枝聚合物27-29
• 1.7 研究目的和意義、內(nèi)容、課題來源29-32
• 1.7.1 研究目的和意義29
• 1.7.2 研究內(nèi)容29-30
• 1.7.3 技術路線30-31
• 1.7.4 課題來源31-32
• 第二章 堿性離子交換樹脂處理DCS的研究32-43
• 2.1 引言32
• 2.2 實驗部分32-35
• 2.2.1 實驗原料32-33
• 2.2.2 實驗儀器33
• 2.2.3 離子交換樹脂的預處理和再生33-34
• 2.2.4 離子交換樹脂處理APMP漿料白水的應用34-35
• 2.3 結果與討論35-41
• 2.3.1 兩種堿性樹脂的理化參數(shù)35
• 2.3.2 樹脂用量的影響35-36
• 2.3.3 處理時間的影響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 樹脂重復使用性的考察40-41
• 2.4 本章小結41-43
• 第三章 氯乙酰基化聚苯乙烯微球表面接枝poly-MAC處理DCS模型物的研究43-65
• 3.1 引言43-44
• 3.2 實驗部分44-51
• 3.2.1 實驗原料44-45
• 3.2.2 實驗儀器45-46
• 3.2.3 聚苯乙烯白球的預處理46
• 3.2.4 氯乙�；郾揭蚁┪⑶虻闹苽�46
• 3.2.5 RAFT試劑的制備46
• 3.2.6 氯乙�；郾揭蚁┪⑶蜇撦dRAFT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 陽離子化聚苯乙烯的表征47-48
• 3.2.9 陽離子化聚苯乙烯微球吸附PGA的應用48-49
• 3.2.10 離子化聚苯乙烯微球吸附Lignin-Na的應用49-51
• 3.3 結果與討論51-63
• 3.3.1 投料配比對�；磻挠绊�51
• 3.3.2 活性氯含量對負載RAFT試劑的影響51-52
• 3.3.3 PS/MAC質(zhì)量比對接枝反應的影響52-53
• 3.3.4 引發(fā)劑與RAFT質(zhì)量比對接枝反應的影響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的吸附動力學研究61-63
• 3.4 本章小結63-65
• 第四章 烯丙�；郾揭蚁┪⑶虮砻娼又oly-MAC及其處理造紙白水中DCS的研究65-90
• 4.1 引言65
• 4.2 實驗部分65-70
• 4.2.1 實驗原料65-66
• 4.2.2 實驗儀器66-67
• 4.2.3 聚苯乙烯白球的預處理67
• 4.2.4 烯丙酰化聚苯乙烯微球的制備67
• 4.2.5 聚苯乙烯微球表面接枝poly-MAC67
• 4.2.6 陽離子化聚苯乙烯微球的表征67-68
• 4.2.7 陽離子化聚苯乙烯微球處理造紙白水的應用68-70
• 4.3 結果與討論70-88
• 4.3.1 烯丙�；郾揭蚁┪⑶虻姆磻獥l件70-74
• 4.3.2 聚苯乙烯微球表面接枝poly-MAC反應74-77
• 4.3.3 陽離子化聚苯乙烯微球的紅外光譜分析77-78
• 4.3.4 陽離子化聚苯乙烯微球的固體核磁共振分析78-79
• 4.3.5 陽離子化聚苯乙烯微球的熱重分析79-81
• 4.3.6 陽離子化聚苯乙烯微球的掃描電鏡分析81-82
• 4.3.7 陽離子化聚苯乙烯微球在處理造紙白水中的應用82-88
• 4.4 本章小結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 實驗部分91-93
• 5.2.1 實驗原料91-92
• 5.2.2 實驗儀器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用93
• 5.3 結果與討論93-99
• 5.3.1 聚丙烯酰胺接枝改性聚苯乙烯微球正交實驗93-95
• 5.3.2 聚丙烯酸接枝改性聚苯乙烯微球正交實驗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用98-99
• 5.4 本章小結99-101
• 第六章 陽離子化聚苯乙烯微球吸附PGA和Lignin-Na的機理研究101-127
• 6.1 引言101
• 6.2 實驗部分101-106
• 6.2.1 實驗原料101-102
• 6.2.2 實驗儀器102-103
• 6.2.3 不同粒徑的陽離子化聚苯乙烯微球的制備103
• 6.2.4 陽離子化聚苯乙烯微球的表征103
• 6.2.5 陽離子化聚苯乙烯微球吸附聚半乳糖醛酸的應用103-105
• 6.2.6 陽離子化聚苯乙烯微球吸附木素磺酸鈉的應用105-106
• 6.3 結果與討論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吸附動力學的研究115-118
• 6.3.7 溫度對PGA和Lignin-Na吸附的影響118-120
• 6.3.8 金屬鹽濃度對PGA和Lignin-Na吸附的影響120-123
• 6.3.9 陽離子化聚苯乙烯微球?qū)GA和Lignin-Na的重復使用性能123-125
• 6.4 本章小結125-127
• 結論與展望127-131
• 全文結論127-129
• 創(chuàng)新之處129-130
• 展望130-131
• 參考文獻131-142
• 攻讀博士學位期間取得的研究成果142-144
• 致謝144-145
• 附件145

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：1050544