高分子重金屬絮凝劑MAPEI的制備及性能研究.pdf

1、隨著水資源的日益匱乏以及全世界對環(huán)境保護(hù)的日漸重視,人們對水處理絮凝劑的研制也給予了越來越多的關(guān)注。絮凝劑可以提高固/液分離效率,應(yīng)用于許多工業(yè)領(lǐng)域,水溶性的陽離子高分子絮凝劑作為一種有效的藥劑,在水處理、造紙、冶礦等領(lǐng)域都得到了很好的應(yīng)用。因此,尋找高效、多功能的陽離子型絮凝劑是當(dāng)今環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域的重點研究內(nèi)容之一。
　　絮凝主要用于去除水或廢水中的濁度及懸浮物,對于水中溶解性物質(zhì)則作用甚微。隨著工業(yè)發(fā)展排入環(huán)境中的重金屬越

2、來越多,如鉻、銅、鎳、汞等,極大地危害著生態(tài)環(huán)境和人體健康,重金屬進(jìn)入環(huán)境后很難被生物降解,因其參與食物鏈并最終在生物體內(nèi)積累,破壞生物體正常生理代謝活動,給生物環(huán)境帶來極大的污染。所以,對重金屬廢水的治理也一直是人們關(guān)注的焦點。
　　本論文研究的高分子重金屬絮凝劑巰基乙酰聚乙烯亞胺(MAPEI)是將含有重金屬離子強(qiáng)配位基巰基(-SH)的巰基乙酸(TGA)通過酰胺化反應(yīng)引入現(xiàn)有高分子絮凝劑聚乙烯亞胺(PEI)的分子中,而得到的一種

3、新型高分子重金屬絮凝劑。MAPEI不僅能通過高分子絮凝劑的“電中和”、“吸附架橋”和“卷掃網(wǎng)捕”等作用降低水中致濁物質(zhì)的含量,還可依靠它對重金屬離子的螯合作用去除水中溶解態(tài)的重金屬離子。MAPEI處理重金屬廢水,可在常溫下與廢水中的Cu2+、Ni2+、Hg2+、Pb2+等重金屬離子發(fā)生螯合反應(yīng),生成穩(wěn)定絮狀沉淀,從而達(dá)到去除重金屬的目的,同時降低水中濁度,減少后續(xù)處理單元,使重金屬廢水的治理變得簡單易行。
　　MAPEI的研究分為

4、合成實驗和性能測定兩部分。合成實驗主要研究了制備MAPEI的各種影響因素,如反應(yīng)物濃度、反應(yīng)物比例、反應(yīng)時間、反應(yīng)物的投加順序、催化劑的投加量等。根據(jù)實驗結(jié)果確定合成MAPEI的最佳反應(yīng)條件,歸納如下:反應(yīng)溫度為室溫,反應(yīng)物PEI的最佳濃度為4％,原料PEI和TGA的最佳摩爾比為1:2,最佳反應(yīng)時間為12h,投藥順序(較為重要的因素)定為PEI、催化劑和TGA,酰胺化反應(yīng)的催化劑采用碳二亞胺鹽(EDC),投加量為1mol?L-1 EDC

5、6ml。通過最佳反應(yīng)條件合成的MAPEI用紅外光譜和元素分析進(jìn)行產(chǎn)品表征,產(chǎn)品最終含硫量為4.598%。
　　本實驗的第二部分是關(guān)于MAPEI的性能研究,以簡單的實驗室配水和實際的電鍍廢水為處理水樣,研究影響MAPEI絮凝除濁除重金屬的主要因素及其作用機(jī)理等。如MAPEI投藥量的影響、水樣不同pH的影響、其他離子的影響、重金屬和濁度的相互影響、沉淀時間的影響、以及沉渣穩(wěn)定性的研究、重金屬的回收問題、藥劑的穩(wěn)定性等等。實驗結(jié)果表明(

6、以Cu2+為例):(1)該絮凝劑對Cu2+有很好的捕集功能,Cu2+的最高去除率可達(dá)95%以上;(2)pH值對MAPEI除Cu2+、去濁的效果有一定的影響但影響不大, pH值低時除濁效果較好,pH值較高時除Cu2+效果較好;(3)當(dāng)Cu2+和致濁物質(zhì)共存時,會互相促進(jìn)彼此的去除;(4)廢水中Na+、Mg2+、Ca2+的存在可促進(jìn)MAPEI對重金屬的去除,而pH=3時Fe3+的存在對重金屬的去除有抑制作用,pH=5時Fe3+的存在對重金屬