水溶性染料与功化聚合物相互作用机理及其应用.pdfVIP

摘要 摘 要 ／ 戳国的染料废水量大面广、污染严重，虽然人们用生物和化学相结合的方 法来处理，但用无机絮凝剂来使水溶性染料废水絮凝脱色的效果一般较差，因 此新型有机絮凝剂的研制一直是水处理的热点之一。然而，有机絮凝剂絮凝染 料的机理研究得不够深入，前人仅从静电力、疏水作用等方面来解释聚合物与 染料之间的相互作用，虽然也提出化学作用，但只是推测，没有用实验证实。， 为了深入研究有机絮凝剂的脱色机理，本文用红外光谱、元素分析、核磁共振、 平衡渗析等方法分别从能量相互作用和疏水相互作用的角度、分子水平地探讨 了聚合物絮凝剂PAN．DCD与水溶性染料间的作用机理，以期为新型有机絮凝 剂的开发提供一定的理论基础。同时，在机理研究的基础上，将与染料作用的 特性功能基通过改性的方式加到大孔树脂上，以增强所得功能化聚合物吸附剂 对染料吸附的有效性，从而为在染料废水中回收染料及其中间体并进～步降低 处理染料废水的成本提供了一定的理论和实践基础。以下为本文的工作内容和 所得到的一些结论。 团的两性聚合物；该聚合物在强酸性和强碱性条件下的溶解度很大，在pH=3～ 5的酸性范围溶解度较小，在碱性条件下的相对较大，同时盐酸和硫酸对聚合 物的溶解度影响不同，在强酸性时，盐酸使溶解度增大，而硫酸使聚合物析出。 聚合物絮凝剂PAN—DCD对水溶性染料的絮凝脱色和COD。，去除研究表明， 在酸性条件下，PAN—DCD对酸性染料和活性染料均有很好的脱色效果；同时， 染料的脱色与PAN．DCD的用量有关，随该絮凝剂用量的增加，脱色率增大； 除了能使染料脱色外，PAN．DCD还能降低染料溶液和废水中的部分COD， 用IR和平衡渗柝的实验方法研究了聚合物絮凝荆PAN-DCD与染料分子间 的相互作用。f结果表明：从能量相互作用的角度来看，染料在絮凝脱色时，分 子上的磺酸基与聚合物絮凝剂PAN—DCD分子侧链的氨基发生了化学作用，生 这些能量相互作用使絮凝剂与染料紧密地结合在一起，从而使染料溶液和染料 废水在酸性条件下达到絮凝脱色的目的。从疏水相互作用的角度来看，染料分 子含有较大的基团、具有较大的体积以及疏水性，均能增加其与PAN．DCD的 键合能力。葸醌型活性染料KN—R因具有较大的葸醌环而使其在与PAN．DCD 的键合中存在特殊的温度依赖性，键合程度在25℃时最大。综合来看，PAN．DCD 与键合探针甲基橙的相互作用中既有能量相互作用，又有疏水相互作用．但是 摘要 能量相互作用占主要地位。PAN—DCD与染料KN。R之间除了极性基团之间的相 互作用外，还存在疏水相互作用。 染料分子的结构对其絮凝脱色的影响研究显示：从能量相互作用来看，染 料分子中磺酸基个数越多，其与聚合物絮凝剂PAN—DCD的键合程度越高，染 料的脱色率越大：从疏水相互作用来看，染料分子中疏水基团越多，其与PAN． DCD的相互作用越大，疏水基团的体积越大，染料的脱色效果越好。因此，染 料分子与PAN-DCD之间相互作用的絮凝脱色过程是受能量作用和疏水作用共 同制约的。_ ／ 用元素分析、IR等方法研究不同配比合成的聚合物絮凝剂PD．、PD，、PD， 的结构表明：随原料配比PAN：DCD的值增加，PD．、PD，、PD，所含极性的基 团比例依次减少。同时，平衡渗析的研究结果显示：三种絮凝剂与甲基橙(MO) 的键合程度在常温下以PD．的为最大，PD：的次之，PD，的最小。在较高温度下， 三种聚合物与MO的键合程度顺序与常温下的相反，因此PAN．DCD的结构对 其与MO的键合程度存在特殊的温度依赖性。 在聚合物絮凝剂PAN．DCD与染料相互作用机理研究的基础上，用双腈双胺 和硝基胍对大孔型氯球进行改性，IR分析显示，所得到的功能化聚合物吸附剂 NKY、NKZ上含有与染料起作用的脒结构。NKY与其它树脂和颗粒活性炭相 比较对染料活性艳蓝KN．R的吸附性能最好。同时NKZ对KN．R也有很好的吸 附效果。 从动力学和热力学两方面研究的功能化聚合物吸附剂NKY、NKZ对水溶性 AAB、2G的吸附速率主要控制步骤为液膜扩散，而吸附染料BS的速率主控步 骤为颗粒扩散。缅且，NKY对染料的第一层吸附是物理和化学作用并存的吸附 过程，多层吸附则为典型的物理吸附(除K一3R外)。而且染料的结构对吸附有 较大的影响，金属螯合染料被NKY吸附