纤维素吸附絮凝双功能材料合成与性能研究

发布时间：2020-04-07 07:29

【摘要】：科学技术的发展在推动产业进步和加速生产力提高的同时,产生的负面效应也已经逐步影响到人类的生存和社会的发展,其中,尤以水环境问题最为严峻。众所周知,地球上的一切生物都无法在缺少水资源的环境下独立存活。目前,中国的淡水资源人均占有量处于紧缺状态,偏远地区的居民更是由于淡水资源的短缺而导致无法正常生活。跟据卫生部门相关报道,在我国,接近6%的人口不能够使用到达标的淡水。并且对我国中小城市进行水样调查,结果显示,接近一半的地表水资源和五分之一的地下水资源未能达到居民使用标准。同样的,水资源的污染同样对农业生产产生极大的影响,很多地区由于缺乏淡水资源,产期使用污水进行灌溉,长期以来,人们健康问题将会受到威胁。在我国的水污染问题中,尤以印染废水的污染最为严重。长三角地区聚集着中国多数纺织印染行业,每年将会排放大量的印染废水,因此,水污染的治理问题已经被提上日程。本研究将采用我国储量丰富的毛竹纸浆和无机材料膨润土为原料,通过化学反应制备出一种新型纤维素基吸附絮凝双功能材料(BPC-SMA-Bent),在处理实验室模拟印染废水后,对实际印染废水进行处理,实验结果和相应结论如下:1.纤维素吸附絮凝双功能材料的合成、优化、以及表征:将毛竹纸板用植物粉碎机粉碎后溶解在一定比例的氢氧化钠和尿素体系中得到均相溶液,再用氯乙酸钠进行阴离子化,最后与焙烧后的膨润土进行结合,得到最终产物。通过对反应条件进行正交实验优化,得出最优的制备工艺为:膨润土用量3.0 g,氯乙酸钠用量5.0 g,反应时间4.0 h,改性时间1.0 h。并通过Zeta电位和红外光谱对产物进行表征,证明对纤维素阴离子化改性成功;扫描电镜的分析表明,产物在表面结构上的变化能够进步一提升材料的吸附絮凝能力;并对实验室模拟印废水进行处理,均能达到理性效果。2.将最优条件下制备的纤维素吸附絮凝双功能材料用以去除实验室模拟印染废水(高岭土悬浊液、亚甲基蓝和分散黄E-3G染料),并通过正交实验优化使用条件,得出最佳的方案为:pH=3,BPC-SMA-Bent用量为12 mL/L,搅拌时间为9 min,助凝剂用量为15mL/L;研究随时间变化,BPC-SMA-Bent对两种染料的吸附量的改变;利用土壤提取液对BPC-SMA-Bent进行降解实验,在90天内的降解率为95%。3.在吸附实验基础上,进一步探究BPC-SMA-Bent对亚甲基蓝和分散黄E-3G的吸附动力学和吸附等温线。并对实际印染废水进行使用条件的优化,得出最佳使用条件为:pH=3,BPC-SMA-Bent用量为12 mL/L,搅拌时间为9 min,助凝剂用量为5 mL/L;利用最佳使用条件去除实际印染废水,得出结论,色度的去除率、浊度去除率和COD_(Cr)去除率分别为95.1%、93.6%和83.6%,均高于其他对比材料。
【图文】：

纤维素,分子结构式

[52]。图1.1 纤维素分子结构式1.2.1.2 纤维素性质纤维素是世界上储存量最大，同时是可再生的天然的高分子。有关纤维素的工业发展要追溯到 100多年前，由于其结构上存在大量的羟基，性质比较活跃，，受到广大科研工作者的青睐，且价格低廉、具有完全的生物可降解性。纤维素在农业生产中大量存在，

多聚甲醛,二甲基亚砜,纤维素,方法

图 1.2 多聚甲醛/二甲基亚砜方法溶解纤维素首先，胶黏法已有将近两百年的使用历程，但该过程相对复杂，其充分利用了纤结构中羟基中的氢离子，用氢氧化钠进行处理，接着与二硫化碳接触，形成一种纤酯（可溶于氢氧化钠溶液），实现对纤维素的溶解；其次，质子酸体系，天然纤维适当的浓度、温度、质量条件下可以溶解在质子酸中，有磷酸和硫酸等；PF/DMSO又称多聚甲醛/二甲基亚砜体系，利用多聚甲醛分解出的甲醛与纤维素链上的羟基进应，反应生成物可溶于二甲基亚砜，但因该方法本身存在一定的问题，一直没有被开来[57]。直接溶解法又叫非衍生化法，包括铜铵溶液体系法[58]、N-甲基氧化吗啉]，碱脲体系法等[60-62]。首先，铜铵溶液体系法是一种较原始的方法来溶解纤维素，理是将溶液中的络合离子与纤维素分子反应生成化合物或醇化物，使纤维素得以，但该方法有一个致命的缺点，就是铜氨溶液对环境的污染，导致其没有广泛使用-甲基氧化吗啉法（NMMO）是一种固态环状氧化物，具有吸水性，是目前被公认较
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X791;TB34

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