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基于废弃桑枝的高分子絮凝剂的制备及应用研究

作　者: 陈玉洁
导　师: 陈芳艳
学　校: 江苏科技大学
专　业: 应用化学
关键词: 桑枝絮凝剂微波制备废水处理
分类号: X703.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

利用栽桑养蚕过程中产生的废弃桑枝中的纤维素和木质素与十六烷基三甲基溴化铵分别在水浴加热和微波辐射加热条件下发生醚化反应,制备高分子絮凝剂。采用单因素实验和正交实验确定了制备絮凝剂的最佳工艺条件;对制备的絮凝剂进行了表征,并对絮凝剂在实际废水处理中的应用进行初步研究。结果表明,水浴加热法制备絮凝剂的工艺条件为:将桑枝洗净、干燥、粉碎、过筛得到60目桑枝粉,将桑枝粉用质量浓度为8 %的氢氧化钠溶液于室温下浸渍溶胀30 min,然后加入14mmol/L的Fe2+/H2O2作引发剂,并按照桑枝粉与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1:1的比例加入十六烷基三甲基溴化铵,于90℃水浴中加热反应3 h。微波辐射加热法制备絮凝剂的工艺条件为:称取60目桑枝粉2g,用质量浓度为8%的NaOH溶液于室温下碱化预处理0.5h,然后加入14mmol/L的Fe2+/H2O2作引发剂,并按照桑枝粉与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1:1的比例加入十六烷基三甲基溴化铵作醚化剂,经功率为500w的微波辐射于90℃下反应1h。两种工艺方法制备絮凝剂制备的絮凝剂絮凝效果相近,对高岭土悬浊液的去除效率分别高达96.3%和95.5%,形成的絮体尺寸大,沉降速度快。采用微波加热法工艺可使醚化反应时间缩短2 h。对絮凝剂的表征结果表明,絮凝剂分子结构中含有C-N,说明桑枝中的纤维素与十六烷基三甲基溴化铵发生了醚化反应。制备的絮凝剂在30℃~ 205℃的温度范围内,热失重率在3%以下,具有良好的热稳定性。絮凝剂的等电点为8.4,粘性粘度为8.3mL/g。絮凝剂在实际废水处理中的应用研究结果表明,制备的絮凝剂对造纸废水、景观水和餐饮废水具有良好的絮凝效果。对造纸废水的COD和浊度去除率分别达48.2%和81.4%,絮凝效果明显高于氯化铝和聚丙烯酰胺,与聚合氯化铝相当,但是自制絮凝剂的用量明显低于聚合氯化铝。对景观水的COD和浊度去除率分别为78.3%和95.1%,絮凝效果与氯化铝、聚合氯化铝相当,略低于聚丙烯酰胺。对餐饮废水的COD和浊度去除率分别达36.3%和72.8%,絮凝效果优于聚丙烯酰胺,低于聚合氯化铝,与氯化铝相当。制备的絮凝剂对印染废水的絮凝效果较差,对COD和浊度的去除率只有27.9%和53.1%,絮凝效果优于聚丙烯酰胺,但远低于氯化铝和聚合氯化铝。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-12
第一章绪论  12-30
  1.1 絮凝作用与絮凝剂  12-19
    1.1.1 絮凝作用及其在废水处理中的应用  12
    1.1.2 絮凝剂的种类  12-14
    1.1.3 天然高分子絮凝剂的研究进展  14-18
    1.1.4 絮凝剂发展的新动向  18-19
  1.2 絮凝机理及影响絮凝效果的因素  19-24
    1.2.1 絮凝机理  19-22
    1.2.2 影响絮凝效果的主要因素  22-24
  1.3 植物纤维废弃物在环保领域的应用研究现状  24-27
    1.3.1 利用植物纤维废弃物制备吸附剂  24-26
    1.3.2 利用植物纤维废弃物制备絮凝剂  26-27
  1.4 本课题研究目的与主要内容  27-28
    1.4.1 研究目的与意义  27-28
    1.4.2 主要研究内容  28
  1.5 本研究的创新点  28-30
第二章水浴加热法制备高分子絮凝剂  30-44
  2.1 实验仪器及试剂  30-31
    2.1.1 实验试剂  30
    2.1.2 实验仪器  30-31
    2.1.3 实验材料  31
  2.2 实验原理与方法  31-34
    2.2.1 实验原理  31-33
    2.2.2 水浴加热法制备絮凝剂的实验方法  33-34
    2.2.3 絮凝实验方法  34
    2.2.4 分析方法  34
  2.3 结果与讨论  34-44
    2.3.1 碱化预处理条件对絮凝剂性能的影响  34-37
    2.3.2 醚化反应条件对絮凝剂性能的影响  37-41
    2.3.3 正交实验  41-44
第三章微波加热法制备高分子絮凝剂  44-51
  3.1 实验仪器及试剂  44
  3.2 实验方法  44
    3.2.1 微波加热法制备絮凝剂的实验方法  44
    3.2.2 絮凝实验方法  44
    3.2.3 分析方法  44
  3.3 结果与讨论  44-50
    3.3.1 氢氧化钠浓度对絮凝剂絮凝性能的影响  44-45
    3.3.2 醚化剂用量对絮凝剂絮凝性能的影响  45-46
    3.3.3 Fe~(2+)/H_2O_2 的用量对絮凝剂絮凝性能的影响  46
    3.3.4 醚化反应温度对絮凝剂絮凝性能的影响  46-47
    3.3.5 醚化反应时间对絮凝剂絮凝性能的影响  47-48
    3.3.6 微波功率对絮凝剂絮凝性能的影响  48
    3.3.7 正交实验  48-50
  3.4 本章小结  50-51
第四章自制高分子絮凝剂的表征  51-56
  4.1 实验仪器及试剂  51
    4.1.1 实验试剂  51
    4.1.2 实验仪器  51
  4.2 结果与讨论  51-56
    4.2.1 红外光谱分析  51-53
    4.2.2 特性粘度的测定  53
    4.2.3 Zeta 电位的测定  53-54
    4.2.4 热重分析  54-55
    4.2.5 絮体形貌结构的分析  55-56
第五章自制高分子絮凝剂的应用  56-71
  5.1 实验仪器及与试剂  56
    5.1.1 实验试剂  56
    5.1.2 实验仪器  56
  5.2 实验方法  56-57
    5.2.1 废水的絮凝试验方法  56-57
    5.2.2 分析方法  57
  5.3 结果与讨论  57-71
    5.3.1 自制絮凝剂处理造纸废水  57-61
    5.3.2 自制絮凝剂处理印染废水  61-63
    5.3.3 自制絮凝剂处理景观水  63-67
    5.3.4 自制絮凝剂处理餐饮废水  67-71
结论  71-72
参考文献  72-78
攻读学位期间发表的学术论文  78-79
致谢  79-80
详细摘要  80-84

基于废弃桑枝的高分子絮凝剂的制备及应用研究

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