淀粉-AM-DADMAC接技共聚物的微波合成與絮凝應用.pdf

1、我國是焦化生產大國,每年約有2.85億噸焦化廢水外排,環(huán)境危害觸目驚心。焦化廢水的低成本高效治理是一個世界性的難題。目前,國內焦化廠廢水需經三級處理才能達標。三級處理的方法主要有吸附法、氧化法、膜分離法、混凝沉淀法等。其中,混凝沉降法是目前應用較廣泛、較經濟、較高效的水處理技術。聚丙烯酰胺系列的有機絮凝劑主打產品,絮凝效果良好,然而價格卻讓人望而卻步。淀粉是一種環(huán)境友好、資源豐富的可再生資源,同時也是一種用途廣泛的化工原料,在造紙、紡織

2、、食品加工及膠黏劑生產等行業(yè)的低廉應用實屬可惜。利用淀粉開發(fā)高附加值的綠色化工材料是目前和未來主要的發(fā)展方向之一。天然高聚物基絮凝劑被稱為“21世紀的綠色絮凝劑”,或可望為焦化廢水的處理開辟一條綠色之道。本文旨在針對焦化廢水的特點,為之研發(fā)一種專屬性的絮凝劑。
　　 微波輻射具有加熱快、能效高、選擇強、放大易等諸多優(yōu)點。微波反應器被微波加熱有機合成的先驅之一A.K.Bose譽為“21世紀的本生燈”。較之常規(guī)加熱方法,微波可加速化

3、學反應速率10～1000倍。近年來,通過微波能量加熱和驅動化學反應是科學界日益流行的主題之一,關于微波輔助聚合的報道更是如雨后春筍。該領域的蓬勃發(fā)展啟發(fā)了本文的研究,即采用微波輔助法合成一種淀粉接枝二元共聚物。
　　 先分別利用水浴加熱和微波加熱對原淀粉進行糊化處理。采用光學顯微鏡、掃描電鏡、菲林反應、紅外光譜、Zeta電勢等測試手段,分析了它們與原淀粉在結構和性質上的異同。在水溶劑體系中,在空氛和回流的條件下,以微波糊化淀粉為

4、接枝骨架,AM和DADMAC為接枝單體,加入微量的KPS作為引發(fā)劑,在微波作用下完成了接枝共聚反應(反應體積為80 mL)。以接枝效率為主要優(yōu)化指標,通過單因素實驗得出最佳的接枝條件為:微波輻照時間150 s、微波輻照功率500 W、KPS濃度2 mmol/L、干基淀粉質量1g、AM的濃度0.9 mol/L、DADMAC的濃度0.1 mol/L。在此條件下所得接枝產物的接枝效率為68.8％,陽離子度為0.227 mmol/g,特性黏度為

5、5.64 dL/g,重均分子量為2.15×106Da。采用掃描電鏡、電子能譜、元素分析、X射線衍射和紅外光譜分析等手段對原淀粉和接枝產物進行了表征,證明了淀粉接枝了AM和DADMAC兩種單體。
　　 將接枝效率最高(68.6%)的淀粉接枝共聚物作為高分子絮凝劑處理焦化廢水。對于CODCr=450.4 mg/L、色度=640°、濁度=240 NTU的焦化廢水原水,投加1.5 g/L PFS、2.5 mg/L接枝淀粉和60 mg/L