環(huán)境友好絮凝劑高分子量γ-聚谷氨酸的合成研究.pdf

1、聚γ-谷氨酸(γ-PGA)是一種可生物降解的新型環(huán)境友好水處理劑，具有安全、無毒、高效等優(yōu)勢，在廢水處理和飲用水處理以及食品、發(fā)酵工業(yè)的下游工藝具有廣闊的應(yīng)用前景。本論文從低分子量聚谷氨酸入手，采用聚乙二醇縮水甘油醚作為交聯(lián)劑制備高分子量聚谷氨酸絮凝劑（HMPGA），對其制備工藝及性能進(jìn)行了研究，并對HMPGA絮凝劑進(jìn)行改性，進(jìn)而對其應(yīng)用于污水處理、印染及工業(yè)廢水處理中作了初步研究。 采用文獻(xiàn)中的方法以較高分子量的聚乙二醇、環(huán)氧

2、氯丙烷為原料，四丁基溴化銨為催化劑合成了高分子量的聚乙二醇縮水甘油醚。得到的產(chǎn)品反應(yīng)性良好，環(huán)氧值接近理論環(huán)氧值，產(chǎn)品紅外譜圖結(jié)果與預(yù)期相符。 以PEG-2000縮水甘油醚作為交聯(lián)劑制備高分子量的聚γ-谷氨酸部分交聯(lián)產(chǎn)品，通過正交實(shí)驗(yàn)討論合成條件如：反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、聚γ-谷氨酸的濃度以及交聯(lián)劑用量對產(chǎn)品絮凝性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在γ-PGA濃度為8％，縮水甘油醚的用量為聚谷氨酸單體摩爾量的4％，pH6.5，50℃反應(yīng)70

3、h左右可得到有最佳絮凝效果的目標(biāo)產(chǎn)物。產(chǎn)品絮凝性能優(yōu)良，處理高嶺土懸濁液的絮凝率最大達(dá)到96.6％，收率可穩(wěn)定在90％左右。通過IR和掃描電鏡對其進(jìn)行表征，HMPGA具有作為絮凝劑的有利條件。 采用環(huán)氧氯丙烷、亞硫酸氫鈉或乙二胺在聚γ-谷氨酸分子中引入磺酸基或氨基基團(tuán)后再使其部分交聯(lián)分別得到磺酸基改性的產(chǎn)品（S-HMPGA）和氨基改性的產(chǎn)品（A-HMPGA）。對產(chǎn)品S-HMPGA、A-HMPGA的絮凝性能進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果表明：水溶

4、性和絮凝性能都有所提高，對高嶺土懸濁液的絮凝率（5min）提高約3個百分點(diǎn)。 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)HMPGA和 A-HMPGA對高嶺土、活性炭、泥漿均具有很好的絮凝除濁能力，分別為94.5％、93.1％（絮凝劑用量為10mg/L），比LMPGA好，而S-HMPGA的性能卻不如LMPGA。對活性炭和泥漿的除濁結(jié)果也呈現(xiàn)類似的規(guī)律。對絮凝性能的影響因素進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果表明：絮凝高嶺土懸濁液時的最佳投藥量為10 mg/L；最適pH活性范圍為6.5～

5、7.0；產(chǎn)品具有良好的熱穩(wěn)定性，在20～70℃范圍內(nèi)絮凝活性隨溫度變化不明顯；Ca2+為最適助凝離子。 本論文將A-HMPGA應(yīng)用于模擬印染廢水以及重金屬廢水處理中，對其絮凝性能作進(jìn)一步探討。產(chǎn)品A-HMPGA在水中能夠很好的溶解并隨溶液pH變化而帶有不同電性，因而對在水中以帶電膠體形式存在的陽離子黑有較好的絮凝去除能力；同時又通過吸附和架橋作用對非離子形式存在的堿性湖蘭也能實(shí)現(xiàn)絮凝脫色效果，但效果不如陽離子黑理想。對較低濃度的

6、亞甲基藍(lán)溶液CODcr去除率達(dá)到20.51％。A-HMPGA處理含Cr3+、Ni2+的模擬重金屬離子廢水的實(shí)驗(yàn)表明：絮凝劑用量為15mg/L，pH在6～9范圍內(nèi)對Cr3+有最佳絮凝率，可達(dá)90％以上；pH在8～10范圍內(nèi)對Ni2+有最佳絮凝率，可達(dá)80％以上，絮凝反應(yīng)時間可控制在8h左右。 綜上所述，本論文所合成的HMPGA系列產(chǎn)品作為環(huán)境友好型水處理劑具有良好的絮凝能力，在印染廢水、重金屬離子廢水處理中有一定功效。但本文對于處