有机_无机复合絮凝剂的研制与应用.docVIP

【 作者简介 】 崔慧贞 (1982- , 女, 浙江台州人, 助理工程师, 研究方向:环境保护 。 1前言 絮凝技术 (flocculant technique 是目前国内外普遍用来提 高水质处理的一种既经济又简便的水处理方法, 它被广泛应用 于循环用水 、 工业废水的处理及污泥脱水等过程 。 用于絮凝技 术的有机高分子絮凝剂与无机混凝剂相比, 具有用量少, 絮凝 速度快 , 受共存盐类 、 pH 及温度影响小, 生成污泥量少且易处 理等优点, 在节约用水 、 强化水质处理和提高水的回用率等方 面带来显著的经济效益 。 淀粉是一种来源广泛 、 价廉且可生物降解的六元环状的天 然高分子, 含有许多羟基, 通过羟基的酯化 、 醚化 、 氧化 、 交联 、 接枝共聚等化学改性, 其活性基团数目大大增加, 聚合物呈枝 化结构, 分散的絮凝基团对悬浮体系中颗粒物有较强的捕捉与 促沉作用 。 改性淀粉的应用之一就是作为絮凝剂, 由于无毒 、 易 于生物降解等优点在水处理中得到广泛的应用 。 但目前国内外 水处理剂市场,大多数改性有机絮凝剂都是单一的非离子 、 阳 离子 、 阴离子型 。 由于许多污水中含正负电荷的微细颗粒与胶 体, 需用两性絮凝剂处理, 此种絮凝剂在污泥脱水 、 煤矿洗煤等 方面具有阳离子絮凝剂与阴离子絮凝剂无法比拟的优越性能 。 目前, 国内外对淀粉基两性聚合物的研究报道甚少 。 本实验以 淀粉和丙烯酰胺接枝共聚物为原料, 通过 Mannich 反应, 合成 了具有阴 、 阳离子基团的两性高分子絮凝剂, 讨论了几种因素 对接枝率 (阴离子度 及阳离子度的影响 。 2实验部分 2.1实验药品 玉米淀粉, 市售; 硝酸铈胺, 分析纯; 丙烯酰胺, 化学纯; 氮 气, 99.99%; 甲醛, 分析纯; 二甲胺, 分析纯; 硅酸钠, 分析纯; 铝 酸钠, 分析纯 。 2.2实验仪器 数显恒温水浴锅 HH-4;冷凝回流装置;六连搅拌机 WGZ-1; JJ-4六连搅拌机;数字式浊度仪; PHS-3C 型数字式 酸度计; 真空干燥箱 DZG-6020型 。 2.3实验步骤 2.3.1淀粉糊化 取 2g 玉米淀粉置于 250mL 的平底烧瓶内, 加入 100mL 去 离子水, 充分摇匀, 在水浴温度为 90℃ 下加热 30min , 使糊化 。 2.3.2接枝共聚 (CGM 将糊化的玉米淀粉冷却到 35℃ 左右, 在氮气的保护下, 加 入 10.9mL1.0×10-3mol/L新制的硝酸铈胺, 搅拌 15分钟后加 入 6g 用少量去离子水溶解好的丙烯酰胺,充分摇匀后, 在 60℃ 的水浴锅内加热 2h 。 2.3.3阳离子化 在上述的接枝共聚物加入甲醛和二甲胺, 三者最佳比例为 1∶ 1.2∶ 3, 充分搅匀后在反应温度为 60℃ 的水浴内反应 2h 。 2.3.4有机无机复配 将上述有机絮凝剂与硅酸钠和铝酸钠等按一定比例进行 复配即得有机 /无机复合絮凝剂 。 2.4接枝率的测定 用已称重的离心试管 (m 0 称取少量 ST-AM 共聚物, 恒 重, 称量 (m 1 , 在试管中加入 5mL 丙酮, 放置 10小时, 离心, 弃 取上清液, 加 5mL 丙酮搅匀, 离心, 重复两次, 将试样烘干, 称 重 (m 2 。 再用 1mol/L盐酸 100mL 在 98℃ 水浴中回流水解 10小时, 使淀粉水解, 水解程度用 I2-KI 溶液检验, 不溶物即接枝 物, 烘干恒重, 称量 (m 4 。 接枝率 =m4/(m 1-m 0 2.5絮凝效果的测定 将絮凝剂配成 1%的溶液 。 在烧杯中加入 1g/L, 200mL 高 岭土配水,加入定量的絮凝剂溶液,用六连搅拌机快速搅拌 1min 慢速搅拌 3min , 静置 10min 取上清液, 用数字浊度仪测 定其浊度 。 3结果与讨论 3.1淀粉与丙烯酰胺接枝共聚 有机 /无机复合絮凝剂的研制与应用 崔慧贞 1, 钟慧妙 2, 翁方芳 3 (1. 台州市环境监测中心站, 浙江 台州 318000; 2. 浙江科佳工程咨询有限公司, 浙江 杭州 311000; 3. 浙江商 达环保有限公司, 浙江 杭州 310012 【 摘 要 】 研究以淀粉 -丙烯酰胺接枝共聚物为原料, 通过 Mannich 反应, 合成了同时具有阴 、 阳离子基团的两性高分 子絮凝剂 。 以硝酸铈铵做引发剂, 采用正交实验研究了淀粉改性阳离子型絮凝剂合成的工艺条件, 实验结果表明, 接枝共聚的最佳 合成条件:硝酸铈铵 1.2mol/L ; 丙烯酰胺 (AM 与玉米淀粉 (St 的配比 3∶ 1(质量比 ; 反应时间 2h 。 阳离子化条件:丙烯酰胺 ∶ 甲 醛 ∶ 二甲胺 1∶ 1.2∶ 3(物质的量比 , 反应温度