殼聚糖衍生物的合成及其絮凝性能研究.pdf

1、水資源的短缺已經(jīng)成為世界性的難題，各國對廢水處理技術(shù)越來越重視。絮凝沉降法是應(yīng)用最廣泛、成本較低的污水處理方法之一，所用絮凝劑的性能則直接決定著絮凝效果的好壞?，F(xiàn)用大多數(shù)絮凝劑有用量大、有毒、效率低且易造成二次污染等缺點，所以殼聚糖等天然高分子絮凝劑近年來被廣泛研究。經(jīng)過改性后的殼聚糖與傳統(tǒng)絮凝劑相比，具有來源廣泛、選擇性大、低毒無害、高效價廉、環(huán)境友好等顯著優(yōu)點，被視為水處理的理想材料。但是，殼聚糖直接作為絮凝劑使用仍存在一些問題，例

2、如：殼聚糖只能溶解于酸性溶液中，在成分較為復(fù)雜的廢水中無法使用。因此，本文采用化學(xué)修飾的方法對殼聚糖進行改性，合成一系列殼聚糖衍生物，并研究其絮凝性能，旨在提高殼聚糖的絮凝效果，拓寬殼聚糖的應(yīng)用范圍。
　　本論文主要包括以下幾部分工作：
　　1.分別用一氯乙酸、2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨（GTA）對殼聚糖進行改性，合成了具有水溶性的 N,O-羧甲基殼聚糖（CMC）、羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖(HACC）以及 N,O-羧甲基-

3、羥丙基三甲基殼聚糖季銨鹽（QCMC）。通過紅外光譜（FTIR）、核磁共振氫譜（1HNMR）、X-射線衍射（XRD）以及環(huán)境掃描電鏡（ESEM）對產(chǎn)物進行結(jié)構(gòu)和形貌表征。以取代度和產(chǎn)率為衡量基準，探索了各產(chǎn)物的最佳合成條件，并以高嶺土懸濁液為模擬廢水，以剩余濁度為基準，對各合成產(chǎn)物的絮凝性能進行了系統(tǒng)的實驗對比。結(jié)果表明：合成CMC的最佳條件為：堿液濃度（NaOH）=51％，堿化時間7 h，氯乙酸用量為5.7g，反應(yīng)溫度為40℃，在此條件

4、下，CMC的O-位取代度可達0.7213，N-位取代度可達0.2857；HACC制備的最佳工藝條件為：HLB=6.0、油水體積比為1：1、引發(fā)劑用量為GTA質(zhì)量的1.5%、m（GTA）：m（CTS）=3.0：1、反應(yīng)溫度60℃、反應(yīng)時間5 h，在此工藝條件下，取代度高達1.331，產(chǎn)率達81.16%；合成QCMC的最佳工藝條件為：反應(yīng)溫度60℃，反應(yīng)時間5 h，引發(fā)劑用量為GTA質(zhì)量的1.55%，m（GTA）：m（CMC）=2.0：1，

5、在此工藝條件下，QCMC的季銨化取代度為0.9873。絮凝試驗結(jié)果表明，在pH=6，投加量為1 mg/L時，上清液剩余濁度降到相對最低，絮凝效果較好。
　　2.以生活廢水為研究對象，將制得的CMC、HACC、QCMC用于絮凝實驗，并與原料CTS和市售陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）絮凝劑進行了對比。考察了投加量、絮凝體系pH值、溫度對絮凝效果的影響。實驗結(jié)果表明：三種殼聚糖衍生物的絮凝性能均優(yōu)于CTS及CPAM，并且，CTS、CMC、

6、HACC、QCMC的最佳投加量為8mg/L，最佳的絮凝pH為6，絮凝溫度在20~40℃較佳。其中，投加量和pH對絮凝效果的影響較大，溫度對絮凝效果的影響相對較小。并且通過改性，CTS的絮凝pH范圍從4~6增加到了4~9。通過對比發(fā)現(xiàn)：QCMC相比于CTS和CPAM，對生活污水濁度的去除率提高了4.3%和9.3%，對COD的去除率提高19.8%和32.1%，說明QCMC的絮凝效果顯著。
　　3.將QCMC與PFS進行復(fù)配，并對復(fù)配絮