pH响应性聚合物微球的制备及其对酸性矿山废水中和剂和杀菌剂的控释性能

发布时间：2020-10-31 03:50

　　 矿山资源在开采过程中形成的酸性矿山废水(AMD)对生态环境造成严重的危害。对于AMD的治理主要有调节酸性水体与抑制金属矿物氧化两方面。本课题利用溶剂挥发法制备了分别包载中和剂磷酸氢二钾(K_2HPO_4)和杀菌剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的两种具有pH响应性的聚合物微球,通过控制K_2HPO_4和CTAB的释放,以到达调节酸性水体pH值和抑制金属矿物生物氧化的目的。以聚甲基丙烯酸树脂Ⅳ(PAR)和乙基纤维素(EC)的混合物PAR/EC为载体材料,包载K_2HPO_4制得微球PAR/EC@K_2HPO_4。用PAR/EC包覆负载有杀菌剂CTAB的空心介孔SiO_2粒子得到微球PAR/EC/SiO_2@CTAB。PAR在酸性溶液环境中溶解性增大,从而赋予聚合物微球pH响应性控制释放性能。本论文开展的主要工作有:以得到表面包覆良好、无孔、平均粒径30μm左右的PAR/EC微球为目标,探究了PAR与EC的比例、乳化剂PVA浓度、PAR/EC浓度、pH、搅拌速率等对PAR/EC微球形貌的影响,确定最佳的工艺条件为:PAR/EC质量浓度为5.71 g/L,PAR与EC的质量比为1:3,CH_2Cl_2用量150 mL,水相体积200 mL,乳化剂PVA质量浓度为1%,溶液pH=10.0,搅拌速率500 rpm。在此基础上,加入1%的硬脂酸镁辅助K_2HPO_4的包覆,制备了PAR/EC@K_2HPO_4微球。微球包覆完好、表面无孔、平均粒径为39.1μm,K_2HPO_4的包载率为52.37%,包载量为60.5%。PAR/EC@K_2HPO_4微球在初始pH为3.0的水溶液中能快速释放K_2HPO_4,将溶液的pH提高至6.3左右,并保持稳定。利用常温水溶法制备了平均粒径275 nm、比表面积1222 m~2/g、平均孔径3.1 nm的空心介孔SiO_2粒子,并采用浸渍法吸附CTAB。然后用PAR/EC包覆制得PAR/EC/SiO_2@CTAB微球,微球表面无孔、粒径均一、分散性好,平均粒径为27.7μm,CTAB包载量34.9%。PAR/EC/SiO_2@CTAB微球具有缓慢控制CTAB释放的性能,在初始pH为6.5的水溶液中,CTAB可缓慢持续释放80 h,累积释放量约为70%。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X753;TQ317
【部分图文】：

属离子形成氢氧化物沉淀进而除去。常用的中。Wang 等[39]向矿山废水中分别投入烧碱、石果，发现投入烧碱对废水 pH 值的改变最快且离子，使得治理过程产生的沉淀量大，增加了 有利于对其中重金属离子的去除。Zheng 等[40矿山废水，即先使用中和剂将废水的 pH 调节H 升至强碱性范围。结果表明，用石灰调节废素的去除率一般，采用氢氧化钠二段中和后，此时废水中铁、锰、锌能接近完全除去。Wan水，工艺流程如图 1-1 所示，研究发现分段中 25%左右，沉降速度也能提高 0.55 mm/min，备和管道腐蚀减轻。

中和法作为处理酸性矿山废水最成熟的方法之一，对于快速调节 pH，间接离子有着显著作用，但是存在处理量较大，易产生二次污染的弊端，未来需适的治理形式代替中和剂的直接投放，才能达到更好的治理效果。.2 人工湿地法人工湿地法是将要处理的矿山废水、废渣等按一定秩序分配到经人工建造的在沿一定方向流动的过程中，经土壤、人工介质、植被、微生物的协同作用处理的一种技术。人工湿地法处理矿山酸性废水源于对天然湿地净化能力的 等[42]报道了英国一处铜矿排水流经的天然湿地对 AMD 的净化效果，如图究发现对于含高浓度 Cu、Fe、Zn 的矿山排水，湿地系统可除去水体中 90属离子，pH 由 2.2 调节至 5.5，系统中丰富的植被与根系周围的还原菌是净键。

3+能反应成膜阻隔矿石氧化，并且能较长久地进行防护，如图1-3所示，但是对于pH为2.0和4.0的条件下，氢氧化铝钝化膜很难形成，因此需要先用中和法预处理后，再投加Al3+。图1-3 掺氢氧化铝钝化层对黄铁矿的防护示意图[50]Fig. 1-3 Protection of pyrite by aluminum hydroxide-doped passivation layers[50]Fan等[51]利用硅酸盐在黄铁矿表面形成稳定的硅酸盐-氢氧化铁钝化层，有效地降低了铁矿石的氧化，研究中发现，硅酸盐能阻止无定型的氢氧化铁向针铁矿转变，并与之形成稳定的钝化层，将矿石的浸出液维持在中性的pH。Luo等[52]采用巯丙基三甲氧基硅烷（PropS-SH）对黄铁矿进行钝化处理，得到了PropS-SH的最优包膜条件
【参考文献】

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本文编号：2863407