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本课题旨在合成一类高效的合成有机高分子絮凝剂,研究絮凝剂和污染物(染料)之间的相互作用,以及聚合物对染料废水的絮凝脱色效果,初步探索其絮凝脱色机理,对印染工业废水处理行业实现絮凝沉淀过程的优化和水资源的再生利用,具有重要的现实意义和环保价值。主要的研究内容如下:
1、在绿色介质超临界二氧化碳中,用沉淀共聚合法合成了一系列疏水改性聚丙烯酸,疏水单体为酯基含有苯环的2-苯氧基乙基丙烯酸酯(PHEA)、苯氧基(3乙氧基)丙烯酸酯(3EOPttEA)和壬基苯氧基(4乙氧基)丙烯酸酯(4EONPHEA),以及酯基碳数为4到22的长碳链丙烯酸酯,并用原位萃取法对产物进行纯化。
2、用核磁共振氢谱和酸碱滴定分析法确定了聚合物的组成,通过差示扫描量热法证明了聚合物中不含有疏水单体和丙烯酸各自的均聚物,并用乌氏粘度计测定了聚丙烯酸(PAA)的粘均分子量和疏水改性聚丙烯酸的特性粘数。
3、用旋转粘度计对疏水改性聚丙烯酸水溶液的流变性能进行测试,研究了聚合物在水中的增粘性能,以及pH、疏水基团含量和疏水基团结构的影响,用稠度系数和流动指数以表征聚合物水溶液的表观粘度大小。结果表明聚合物水溶液呈现剪切变稀的非牛顿流体性质,PAA水溶液的表观粘度受pH的影响较小,而疏水改性聚丙烯酸则表现出pH敏感性,随pH出现峰值。疏水基团结构有重要的影响。两亲丙烯酸酯疏水改性聚丙烯酸在疏水基团含量很小时,即有很好的增粘效果,而长碳链长碳链丙烯酸酯疏水改性丙烯酸酯的增粘性能随着疏水基团酯基碳数的增加显著提高。用相对粘度法表征疏水改性聚丙烯酸在水中的临界缔合浓度,讨论了疏水基团含量和疏水基团结构的影响,结果表明疏水基团的缔合能力是主要的影响因素。
4、将疏水改性聚丙烯酸作为絮凝剂应用于分散染料和还原染料水悬浮液的絮凝脱色中,讨论了其絮凝脱色效果并对机理进行了初步的探索。用粒径及其分布、核磁共振氢谱、红外光谱和紫外光谱研究了疏水改性聚丙烯酸和染料之间的相互作用,通过吸光度求得脱色率以表征聚合物的絮凝脱色效果和絮凝脱色速率,讨论了pH、聚合物的疏水基团含量、聚合物的疏水基团结构和聚合物的分子量的影响,并对染料的起始浓度、聚合物的用量和染料的结构对絮凝脱色效果的影响进行了定量的研究。结果表明,pH对絮凝脱色作用的影响是可逆的,pH的再次升高和降低都能使絮凝脱色效果恢复。聚合物中疏水基团的含量越高,聚合物的分子量越大,脱色效果越明显。两亲丙烯酸酯疏水基团含量对聚合物的脱色能力的影响较弱于对其水溶液体系的增粘效果的影响,而长碳链丙烯酸酯改性聚丙烯酸随着疏水基团酯基碳数的增加,絮凝脱色效果得到显著的增强。疏水改性聚丙烯酸对不同结构的染料脱色效果不同,和染料的颜色和类别有关。