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配体交换絮凝剂的制备及其从含氟水中除氟研究

作　者: 杨诺
导　师: 刘建
学　校: 长安大学
专　业: 应用化学
关键词: 含氟水除氟配体交换螯合絮凝剂
分类号: TU991.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

饮水安全是当今世界普遍关注的问题。随着工业的发展、人口的膨胀,饮用水源受到不同程度的污染。世界范围的水资源短缺、水环境的恶化与突发事件构成了饮用水供应的三大问题,严重威胁饮用水的安全性。我国地下水质也不容乐观,各省(区、市)都不同程度的存在着与饮用水水质有关的地方病,其中最常见的就是因饮用高氟水导致的地方性氟病。长期饮用高氟水轻者表现为氟斑牙,严重者可罹患氟骨症,甚至造成终生残疾,丧失工作能力。目前国内外的除氟方法优缺点参半,不利于在偏远农村和经济欠发达地区推行,所以研究一种高效、安全、低能耗的除氟材料对解决高氟水这一社会问题具有很大意义。本论文提出了新的除氟思路和方法。该除氟思路基于Mannich反应原理,以聚丙烯酰胺(PAM)主链为骨架,用亚氨基二乙酸(IDE)、二乙烯三胺(DETA)接枝,使聚丙烯酰胺的主链上接有螯合基团；根据软硬酸碱理论,接有螯合基团的絮凝剂可以螯合Fe3+、A13+来制备配体交换絮凝剂；由于F.和Fe3+、A13+能形成稳定的配合物,采用合成的絮凝剂作为除氟材料,通过配体交换,从而达到降低水中氟离子浓度的目的。研究表明,PAM骨架上可以接枝亚氨基二乙酸、二乙烯三胺。通过絮凝实验可知合成的接枝絮凝剂仍具有絮凝性能；在考察了pH、物料配比、反应温度、反应时间、搅拌速度等影响合成因素后得出：亚氨基二乙酸的接枝率可达36.9%,絮凝性能以去浊率表示为92.1%,二乙烯三胺胺化度可达33.3%,絮凝性能为91.2%；接下来的实验表明,接枝絮凝剂可以螯合Fe3+、A13+,在一定pH、初始浓度、温度和反应时间下,亚氨基二乙酸接枝聚丙烯酰胺制备的配体交换絮凝剂可螯合Fe3+量为2.91 mg/mL,螯合A13+量为1.84 mg/mL;二乙烯三胺接枝聚丙烯酰胺可螯合Fe3+量为2.98mg/mL,螯合A13+量为2.13mg/mL;同时后续的除氟实验证明制备的配体交换絮凝剂可以除氟；其中以二乙烯三胺接枝螯合铝的絮凝剂除氟效果最好,除氟率可达67.8%。通过改变加入絮凝剂的方式和进行二次絮凝除氟实验,可进一步提高除氟效率,使原来初始浓度为4.88.0mg/L的氟溶液浓度降为1.20 mg/L,除氟率为76%。沿着新的除氟思路和方法,经过大量实验研究,最终获得了新型除氟试剂,该除氟试剂具备良好的除氟能力,且能耗低,操作简单。本文为除氟研究提供了新的思路和方向。

配体交换絮凝剂的制备及其从含氟水中除氟研究

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