高分子重金屬絮凝劑SSXA的制備及性能研究.pdf

1、本課題是在高分子絮凝劑淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物的分子中引入重金屬離子的強配位基團,從而賦予其對重金屬離子的捕集功能,研制出一種具有除濁和捕集重金屬離子雙重功能的高分子重金屬絮凝劑 SSXA。采用高分子重金屬絮凝劑 SSXA,利用現(xiàn)有的絮凝沉淀設(shè)備,可同時去除重金屬離子和降低濁度,使重金屬廢水的治理變得簡單易行。
　　論文實驗研究主要包括兩部分內(nèi)容:一)研究了淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物的合成條件,水解特性及絮凝性能;二)研究了高分子重

2、金屬絮凝劑SSXA的合成條件及其除重金屬和除濁的效能。實驗研究以第二部分內(nèi)容為主。
　　第一部分中,主要研究了淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物的制備過程的影響因素(如引發(fā)劑濃度、反應(yīng)物濃度、反應(yīng)物配比、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度等)、產(chǎn)品的水解特性、絮凝除濁性能等關(guān)鍵問題,以便為第二部分實驗提供依據(jù)。主要實驗研究結(jié)果簡述如下:1)合成反應(yīng)最佳條件為:引發(fā)劑濃度1.4×10-3mol·L-1,丙烯酰胺濃度為1.4mol·L-1,丙烯酰胺:淀粉=4.

3、5:1(物質(zhì)的量比),反應(yīng)時間3h,反應(yīng)溫度50℃;2)水解反應(yīng):加堿比即氫氧化鈉:合成產(chǎn)物=1:5(質(zhì)量比),最佳水解度為20％~30%;3)絮凝除濁性能:無論單獨使用還是與硫酸鋁復(fù)配使用,在相同條件下,陰離子型淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物的除濁性能均較相近分子量陰離子型聚丙烯酰胺好;相比之下陰離子型淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物與硫酸鋁復(fù)配使用效果更好,投加量小,適合復(fù)配。
　　第二部分中的合成實驗主要研究了高分子重金屬絮凝劑 SSXA

4、的合成步驟、反應(yīng)影響因素(如反應(yīng)物濃度、反應(yīng)物料配比、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度等)、產(chǎn)品特性,產(chǎn)率,含硫量等關(guān)鍵問題。主要研究結(jié)論歸納如下:1)合成步驟:合成分兩步進(jìn)行,第一步淀粉-丙烯酰胺接枝共聚,第二步淀粉-丙烯酰胺接枝共聚的黃原酸化;2)原則上丙烯酰胺轉(zhuǎn)化率越高,分子量越大,其除濁效果越好,但過長的聚丙烯酰胺支鏈和枝化密度又會影響黃化反應(yīng)的程度,故通過實驗確定,丙烯酰胺單體與淀粉比例為3:1(物質(zhì)的量比)較為適宜;3)NaOH或CS2的

5、投加量對高分子重金屬絮凝劑SSXA的性能影響很大,隨著NaOH和CS2比例的提高,高分子重金屬絮凝劑SSXA的性能改善很大,但如果NaOH過量太多,會造成處理后水的pH值偏高(對給水而言,若是工業(yè)廢水不存在這一問題);由于CS2極易揮發(fā),比例過高會造成過多 CS2揮發(fā)損失,根據(jù)實驗確定,淀粉:NaOH:CS2=1:2:1.5(物質(zhì)的量比);4)經(jīng)實驗確定,第一步反應(yīng)(接枝共聚反應(yīng))時間為3h,第二步反應(yīng)(黃原酸化反應(yīng))時間為2.5h,時

6、間過短會影響反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率,時間過長會使副反應(yīng)增加,且能耗過多,增加成本;5)第一步反應(yīng)溫度為50℃,第二步反應(yīng)在30℃下進(jìn)行即可。
　　第二部分中的應(yīng)用實驗主要以自配廢水和實際電鍍廢水為處理對象,通過絮凝實驗研究高分子重金屬絮凝劑的自身性質(zhì),影響絮凝的主要因素和最佳實驗條件等,另外由于高分子重金屬絮凝劑SSXA與可溶性淀粉黃原酸酯SSX,同為以淀粉為基本的重金屬離子處理劑,因此在研究中還涉及了部分SSXA與SSX的對比實驗。

7、主要實驗結(jié)論歸納如下:1)高分子重金屬絮凝劑SSXA對重金屬有很好的捕集功能,但需要與硫酸鋁復(fù)配以提高其沉降性能,適合復(fù)配使用,硫酸鋁起促沉作用;SSX須與聚乙烯亞胺(PEI)復(fù)配,才能取得較好的除重金屬效果,但其沉淀物沉降性不如前者。2)用SSXA-Al2(SO4)3體系處理重金屬廢水對 pH值的要求較低,在去除重金屬的同時也去除了水中的濁度,因而不需增加設(shè)備及構(gòu)筑物,投藥量少,絮體大,沉降快,沉渣少,不易產(chǎn)生二次污染,容易操作,管理

8、方便;而 SSX-PEI只能去除重金屬,不能有效除濁。3)用高分子重金屬絮凝劑SSXA處理重金屬和濁度的共存體系時,廢水中的重金屬離子和濁度的存在會起到互相促進(jìn)去除的作用,SSXA具有除濁和去除重金屬離子雙重功能。4)SSXA對重金屬的螯合能力很強,處理低濃度低濁重金屬廢水時既適合絮凝沉淀處理法又適合微絮凝過濾處理法,處理效果均很好,后者較前者處理效果更好。5)采用SSXA-Al2(SO4)3通過絮凝沉降對含銅高濁度水的處理效果也很好。