聚（氯化二烯丙基甲基羥丙多胺基銨）基二硫代甲酸鈉的合成及性能研究.pdf

1、重金屬廢水污染無論是對環(huán)境還是對人類都是巨大的威脅，重金屬污染事件頻發(fā)表明對重金屬污染的防治已刻不容緩。與其它重金屬廢水處理方法比較，螯合沉淀法工藝簡單、處理效果好，特別適合大規(guī)模重金屬廢水的處理。其關(guān)鍵在于螯合絮凝劑的性能。鑒于前期設(shè)計合成的兩性高分子絮凝劑聚(二甲基二烯丙基氯化銨-丙烯酰胺)基二硫代甲酸鈉（ACPF）存在正電荷分布不均勻，致使電中和效果不能達(dá)到最佳的問題，本研究設(shè)計合成了一種新型兩性高分子螯合絮凝劑—聚(氯化二烯丙基

2、甲基羥丙多胺基銨)基二硫代甲酸鈉（PDAMHACDTC），并對其合成條件、結(jié)構(gòu)與螯合絮凝性能以及應(yīng)用性能進(jìn)行了較系統(tǒng)地研究：
　?。?）以二烯丙基甲基胺、環(huán)氧氯丙烷、三乙烯四胺、NaOH和二硫化碳為原料設(shè)計合成了PDAMHACDTC，確定了適宜的工藝條件。合成氯化二烯丙基甲基環(huán)氧丙基銨（DAMEPC）的適宜條件：n(ECH)∶n(DAMA)=1.02∶1，反應(yīng)溫度為60℃，反應(yīng)時間為7h；合成氯化二烯丙基甲基羥丙多胺基銨（DAMH

3、AC）的適宜條件：n(TETA)∶n(DAMEPC)=1～1.05∶1，反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)時間為6h；合成聚(氯化二烯丙基甲基羥丙多胺基銨)（PDAMHAC）的適宜條件：c(DAMHAC)≥2.3 mol/L，加入單體質(zhì)量的1.0％引發(fā)劑偶氮二異丁基脒鹽酸鹽(AIBA)，在70℃條件下反應(yīng)9 h；合成PDAMHACDTC的適宜條件：n(DAMHAC)∶n(NaOH)∶n(CS2)=1∶3.9∶3，第一段反應(yīng)溫度和時間分別為25℃和3

4、 h，第二段反應(yīng)溫度為45℃，反應(yīng)時間為1.5 h。通過元素分析、IR、NMR和UV等手段確證了其結(jié)構(gòu)。
　?。?）對Cu2+、Ni2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+、Hg2+和Mn2+模擬重金屬離子廢水進(jìn)行處理，初步探討了其螯合絮凝機(jī)理。結(jié)果表明，當(dāng)PDAMHACDTC中螯合基團(tuán)–CSS–與Cu2+、Ni2+、Zn2+、Mn2+、Pb2+和Cd2+的物質(zhì)的量的比接近2∶1,–CSS–與Hg2+的物質(zhì)的量的比接近1∶1時，在較寬的

5、pH范圍內(nèi)對這些重金屬離子有較高的去除效率，殘余重金屬離子濃度均能達(dá)到國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)一級標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-1996）；對Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+、Mn2+的選擇順序為Cu2+＞Cd2+＞Mn2+＞Zn2+＞Ni2+。
　?。?）使用PDAMHACDTC產(chǎn)生的絮體比使用ACPF產(chǎn)生的絮體更大，沉降性能更好。其主要原因是PDAMHACDTC每個鏈節(jié)上都有一個正電荷，比ACPF的正電荷分布均勻，更有利于中和微絮體上

6、過剩的負(fù)電荷。表現(xiàn)在相同的–CSS–投加量時，PDAMHACDTC形成的微絮體的ζ電位比ACPF形成的微絮體高，因而有利于促進(jìn)微絮體的形成、絮體的生長和絮體結(jié)構(gòu)的改善，從而提高螯合絮凝效果。
　　（4）將PDAMHACDTC和Na2CO3聯(lián)合用于硫酸鋅生產(chǎn)廢水的處理，當(dāng)pH值為7～10.4，Na2CO3用量為0.6 g/L，PDAMHACDTC的投加量為1.7 g/L時，殘余Zn2+、Cd2+和Ni2+以及COD的濃度均能達(dá)到國家

7、污水綜合排放一級標(biāo)準(zhǔn)。將PDAMHACDTC應(yīng)用于電鍍廢水的處理，當(dāng) pH值為6.7～10.2，PDAMHACDTC的投加量為1.0 g/L時，處理水中的Cu2+、Ni2+和COD的殘余濃度均低于電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB21900-2008）。
　　綜上所述，本研究設(shè)計合成的PDAMHACDTC在分子鏈的每個結(jié)構(gòu)單元都有一個正電荷，電荷分布均勻，能更有效地中和微絮體帶有的過剩負(fù)電荷，促進(jìn)絮體的形成和生長，改善絮體的結(jié)構(gòu)，從而提高對