磁性阴离子聚丙烯酰胺重金属离子去除剂的制备与性能研究

发布时间：2020-10-12 03:14

　　 由于重金属离子的污染对人类健康生活造成负面影响,因此水体重金属污染问题受到了广泛的关注。为了改善传统的重金属离子沉淀剂的低水溶性、沉淀分离速率慢等缺陷,本文开发了一种具有优异的去除效率和快速的固液分离性能的低污染重金属离子去除剂。论文首先对磁性纳米材料和阴离子聚丙烯酰胺的发展现状进行了研究,确定了运用水溶液聚合阴离子聚丙烯酰胺的方法,进而研究了制备阴离子聚丙烯酰胺中各合成条件,确定最佳制备条件。结果表明反应的最佳条件是单体浓度为40%,引发剂用量为0.6%,AM/MA质量比为10:1,反应时间为30 min,得到的最高的特性粘度为0.401 mL·g~(-1),相对分子量为1.905×10~6 g·mol~(-1)。通过正交实验得到制备磁性阴离子聚丙烯酰胺的最佳条件,并对最终产物进行了表征,从而分析验证了磁性阴离子聚丙烯酰胺的性质和结构。研究结果显示明胶用量为7.6%,Fe_3O_4用量为15.2%,柠檬酸用量为3.8%时,制备的重金属离子去除剂处理效果好。通过对最终产物的表征说明重金属离子去除剂是一种核-壳结构的磁性纳米复合物,具有良好的磁性能。进一步研究重金属离子去除剂应用于处理水中重金属离子的效果,通过对Cr~(3+)去除率的单因素实验,确定了pH为9,沉降时间为10 min,重金属离子去除剂投加量为5 mL为重金属离子实验最佳条件参数,此时Cr~(3+)去除率最高为95.5%。通过改变模拟废水初始浓度显示,随着初始浓度的变大,磁性阴离子聚丙烯酰胺对Cr~(3+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)的去除率是逐渐减小的,并且在此条件下去除率Cr~(3+)Zn~(2+)Cu~(2+)。利用常规不带磁性的阴离子聚丙烯酰胺进行重金属去除实验,得到的去除效果与磁性阴离子聚丙烯酰胺进行比较。结果显示,用磁性阴离子聚丙烯酰胺进行处理时2min内Cr~(3+)去除率就达到90.1%,比常规不带磁性的阴离子聚丙烯酰胺去除率提高了75.3%,表明磁性阴离子聚丙烯酰胺的沉降时间减少,去除率较高,具有更高的实用性。
【学位单位】：齐鲁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ317;X703
【部分图文】：

第 1 章 绪论比较严重，而且水环境污染的范围比较广包含着各河流海域，在我国就有近五分之四的江河湖库底质收到重金属的污染[10]。《2016 年中国海洋环境质量公报》表明，我国近岸海域处于劣四类海水水质标准的海域面积春季为 42430 平方公里，夏季为37420平方公里。主要河流入海的重金属污染物量为1.4万吨，其中锌10535吨、铜 2413 吨、铅 575 吨[11]。对长江中下游流域湖泊沉积物中重点重金属进行的调查测定表明位于汉阳区南郊的墨水湖重金属污染最严重，其沉积物中的 Cr是所有被调查湖泊中含量最高的，超出当地背景值 2 倍；Pb、Cu 和 Zn 的含量也很高，分别为背景值的 2.94、3.83 和 16 倍[12]。重金属离子可以由各种途径侵入人的身体（图 1.1），危害着人类的身体健康。因此，保护水环境免受重金属污染，降低废水中重金属的浓度是非常重要的。

子材料的特性，通过测相对粘度等参数求得相对分子量。分子量能够表征化合物的特性性的一个基本参数。进行阴离子聚丙烯酰胺特性粘度的测定[88]。管（3）的管口上，将非稀释型乌氏粘度计整在 30±0.05℃进行加热，水浴锅中的水面应ol·L-1的 NaCl 溶液，从注液管（1）中加入到将溶液慢速的吸入到定量球（6）中，待液使溶液自由下降，待液面下降至上刻线（5止秒表，记录流经时间 t，重复测定四次。

第 3 章 磁性阴离子聚丙烯酰胺的制备表格中的分析数据可以看出，磁性阴离子聚丙烯酰胺 Cr3+去除率最大最低为 81.7%。由于 Rj 的数值越大表明该因子对重金属去除率的影响因此在三种原料中，Fe3O4用量对 Cr3+去除率影响最大，其次是明胶用用量对 Cr3+去除率影响最小。所以通过正交实验可以得出制备磁性阴离酰胺最佳条件为：明胶用量 1 g，Fe3O4用量 2 g，柠檬酸用量 0.5 g。在备条件下，得到的磁性阴离子聚丙烯酰胺这种重金属离子去除剂对 Cr达到 95.5%。 3.1 显示了各因素的 k 值。根据各因素 k 值的变化，可以看出当 Fe3O 0.5 g 增加到 2 g 时，去除率从 86.4%增加到 93.4%，去除率增长了近 13O4的用量对有显着影响。而明胶和柠檬酸用量发生改变时 Cr3+的去除度不大，因此可以推测明胶和柠檬酸的影响不是很明显。
【参考文献】

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本文编号：2837553