高分子絮凝劑的制備及其對(duì)重金屬離子吸附性能的研究.pdf

1、工業(yè)廢水中含有的重金屬離子會(huì)對(duì)人類生存的環(huán)境產(chǎn)生極大的危害，因此，重金屬?gòu)U水的治理迫在眉睫。當(dāng)代，有機(jī)高分子絮凝劑材料可以用來(lái)處理重金屬?gòu)U水，無(wú)機(jī)高分子絮凝劑材料也逐漸被用來(lái)處理重金屬水污染體系。本論文主要研究了可用于處理重金屬的有機(jī)高分子材料陰離子型改性淀粉絮凝劑和無(wú)機(jī)高分子材料聚合硫酸鐵鋁絮凝劑，對(duì)合成材料進(jìn)行了表征，討論了材料制備時(shí)的影響因素及其水處理重金屬性能。主要內(nèi)容包括如下幾個(gè)方面:
　　(1)主要以水熱法制備了陰離子

2、型改性淀粉接枝丙烯酰胺聚合物。著重研究了反應(yīng)前提條件對(duì)產(chǎn)品的影響并由此制定了最好的工藝條件:改性淀粉與丙烯酰胺單體的最優(yōu)質(zhì)量比為1∶3，聚合溫度為55℃，引發(fā)劑APS濃度為0.05 g/L。通過(guò)紅外、掃描電鏡形貌及熱重等表征之后，確定成功的合成出了陰離子型淀粉接枝丙烯酰胺聚合物。將實(shí)驗(yàn)中合成的絮凝材料應(yīng)用于加入重金屬離子的模擬廢水中，進(jìn)行絮凝吸附實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分別確定了絮凝劑陰離子型淀粉接枝丙烯酰胺聚合物去除重金屬的最佳條件:一、絮凝劑

3、吸附Pb2+的最佳條件為:溫度控制為25℃，pH調(diào)節(jié)為6.0，在1mL40 mg/L的Pb2+廢水中加入1mL40 mg/L的絮凝劑，恒溫振蕩10h。絮凝劑去除Pb2+的吸附量可達(dá)423.8mg/g。二、絮凝劑吸附Cu2+的最佳條件為:溫度控制為25℃，pH調(diào)節(jié)為6.5，在1mL40 mg/L的Cu2+廢水中加入1mL50 mg/L絮凝劑，恒溫振蕩10h。絮凝劑去除Cu2+的吸附量可達(dá)526.9 mg/g。三、絮凝劑吸附Cd2+的最佳條

4、件為:溫度控制為25℃，pH調(diào)節(jié)為6.0，在1mL40 mg/LCd2+廢水中加入1mL50 mg/L絮凝劑，恒溫振蕩10h。絮凝劑去除Cd2+的吸附量可達(dá)358 mg/g。經(jīng)過(guò)吸附選擇性實(shí)驗(yàn)，與K+、Na+、Ag+、Ba2+相比，該絮凝劑對(duì)Cu2+、Pb2+、Cd2+具有良好的吸附選擇性。通過(guò)絮凝劑對(duì)金屬離子的等溫吸附研究，結(jié)果表明，Langmuir等溫吸附方程能很好的描述絮凝劑去除重金屬離子實(shí)驗(yàn)中吸附平衡量與吸附平衡濃度之間的關(guān)系。

5、由此表明絮凝劑對(duì)Pb2+、Cu2+、Cd2+的吸附屬于熱力學(xué)單分子層吸附。
　　(2)采用水熱聚合法制備聚合硫酸鋁鐵，并在制備過(guò)程中對(duì)反應(yīng)條件進(jìn)行了優(yōu)化。聚合反應(yīng)時(shí)Fe/Al的摩爾配比設(shè)為2∶1，同時(shí)體系溫度設(shè)定為60℃、OH-/Fe摩爾配比設(shè)為2∶5，此條件下合成的聚合物的性能最佳。通過(guò)FT-IR、SEM及XRD等表征之后，確定成功的合成出了聚合硫酸鐵鋁。將實(shí)驗(yàn)中合成的絮凝材料應(yīng)用于含有重金屬離子的模擬廢水中，進(jìn)行絮凝吸附實(shí)驗(yàn)，

6、通過(guò)實(shí)驗(yàn)分別確定了絮凝劑聚合硫酸鋁鐵去除重金屬的最佳條件:一、絮凝劑吸附Cu2+的最佳條件為:溫度控制為25℃，pH調(diào)節(jié)為8.0，在1mL60 mg/L銅廢水中加入1mL350 mg/L絮凝劑，恒溫振蕩8h。絮凝劑去除Cu2+的吸附量可達(dá)157.3 mg/g。二、絮凝劑吸附Pb2+的最佳條件為:溫度控制為25℃，pH調(diào)節(jié)為8.0，在1mL60 mg/L鉛廢水中加入每1mL300 mg/L絮凝劑，恒溫振蕩8h。絮凝劑去除Pb2+的吸附量可

7、達(dá)182.2mg/g。三、絮凝劑吸附Cd2+的最佳條件為:溫度控制為25℃，pH調(diào)節(jié)為8.0，在1mL50mg/L鎘廢水中加入1mL300 mg/L絮凝劑，恒溫振蕩8h。絮凝劑去除Cd2+的吸附量可達(dá)100.8 mg/g。經(jīng)過(guò)吸附選擇性實(shí)驗(yàn)，與K+、Na+、Ag+、Ba2+相比，聚合硫酸鋁鐵對(duì)Cu2+、Pb2+、Cd2+具有良好的選擇性。
　　(3)本論文著重研究討論了有機(jī)高分子陰離子型改性淀粉接枝丙烯酰胺絮凝劑及無(wú)機(jī)高分子絮凝劑

8、聚合硫酸鋁鐵二者對(duì)金屬離子的吸附行為。在本實(shí)驗(yàn)研究的最優(yōu)條件下，有機(jī)高分子陰離子型絮凝劑對(duì)金屬離子的吸附量在350 mg/g之上，而無(wú)機(jī)高分子聚合硫酸鋁鐵絮凝劑對(duì)金屬離子的吸附量在100 mg/g之上，相比較而言，有機(jī)高分子陰離子型改性淀粉接枝丙烯酰胺絮凝劑對(duì)金屬離子的去除效果要更好。
　　本文所合成的兩種高分子材料，制備過(guò)程操作簡(jiǎn)便易于控制，很利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。絮凝劑對(duì)于金屬離子的處理過(guò)程操作簡(jiǎn)便，將處理體系控制在的適宜條件