纤维素基絮凝材料的制备及其絮凝性能研究
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纤维素基絮凝材料的制备及其絮凝性能研究
陈 选１,梁 军 龙１,张 梅 飞２,马 廷 方２,刘 琳１,姚 菊 明１
(１．浙江理工大学材料与纺织学院、丝绸学院,杭州 ３１００１８;２．万事利集团有限公司,杭州 ３１００２１)
摘 要:以纤维素(Cellulose,CE)为 原 料,通 过 氧 化 接 枝 聚 乙 烯 (Polyethyleneimine,PEI),制 备 具 有 超 支 化 结 构的纤维素/聚乙烯亚胺(CE/PEI)材料.研究 PEI添加量、反应时间和反应温度等工艺参数 对 CE/PEI表 面 氨 基 含 量的影响;进一步以 CE/PEI为絮凝材料,考察具有不 同 氨 基 含 量 的 CE/PEI对 高 岭 土 悬 浮 液 的 絮 凝 效 果. 实 验 结 果 表明:通过调控 PEI添加量、反应时间和反应温度可实现 CE/PEI表面氨基含量的控制(１．４６~３．８７mmol/g).对 不同浓度高岭土悬浮液的絮凝试验发现,随着 CE/PEI表面氨基含量的增加,其对高岭土的絮凝性能增强;当表面氨基 含量最高为３．８７mmol/g时,三种浓 度 下(２００、５００、８００ mg/L)高 岭 土 悬 浮 液 浊 度 分 别 从 １８０NTU 降 到 ２２ NTU,４８６ NTU 降到１０２NTU,１０６９ NTU 降 到 １７２ NTU,相 应 去 除 率 分 别 为 ８７．８％、７９．０％ 和 ８３．９％,表 明 所 制 备 的 CE/ PEI材 料 具 有 优 良 的 絮 凝 性 能 .
１ 实 验
１．１ 实 验 材 料 纤维素粉(Mw＝２００００)、高 碘 酸 钠 和 聚 乙 烯 亚
胺(Mw＝６００)均购自 阿 拉 丁 试 剂 有 限 公 司,乙 醇 由
收 稿 日 期 :２０１７－１２－０６ 网 络 出 版 日 期 :２０１８－０２－２７ 基 金 项 目 :国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 (５１３０３１５９,５１６７２２５１) 作 者 简 介 :陈 选 (１９９２－ ),男 ,浙 江 温 州 人 ,硕 士 研 究 生 ,主 要 从 事 纤 维 素 基 功 能 化 改 性 及 应 用 方 面 的 研 究 . 通 信 作 者 :姚 菊 明 ,EＧmail:yaoj＠zstu．edu．cn
近 几 十 年 来 ,用 于 絮 凝 的 絮 凝 剂 种 类 繁 多 ,包 括 无机絮凝剂和有机絮凝剂 . [７] 传统的无机絮凝 剂 如 明矾、氯化 铁 等,因 价 格 低 廉 和 操 作 简 便 被 广 泛 使 用,但由于其用量 多,导 致 产 生 的 活 性 污 泥 大,无 法 完全达到水净化的 目 的,而 且 处 理 后 废 水 中 仍 有 金 属离子残留[８].为 了 解 决 无 机 絮 凝 剂 的 不 足,有 机 絮凝剂如聚丙烯酰 胺 凭 借 沉 降 速 度 快、分 离 效 果 好 和去除效果好的优势引起人们广泛关注 . [９] 但 是 聚
浙 江 理 工 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ),第 ３９ 卷 ,第 ５ 期 ,２０１８ 年 ９ 月 JournalofZhejiangSciＧTechUniversity (NaturalSciences) Vol．３９,No．５,Sep．２０１８
DOI:１０．３９６９/j．issn．１６７３Ｇ３８５１(n)．２０１８．０５．００５
丙 烯 酰 胺 单 独 使 用 时 ,产 生 的 絮 体 不 稳 定 ,需 要 与 金 属盐(如 CaCl２)助凝剂结 合 使 用 才 能 在 废 水 处 理 中 展现良好的絮凝效 果,并 且 聚 丙 烯 酰 胺 残 留 单 体 有 毒,其生物 降 解 性 也 较 差 . [１０] 因 此,需 要 开 发 一 种 高 效 的 、绿 色 的 和 可 生 物 降 解 的 新 型 絮 凝 剂 .
本文以纤维 素 (Cellulose,CE)为 原 料,通 过 氧 化接枝聚乙烯亚 胺(Polyethyleneimine,PEI),制 备 具 有 超 支 化 结 构 的 纤 维 素/聚 乙 烯 亚 胺 (CE/PEI)絮 凝材料.通过调控 接 枝 过 程 中 PEI添 加 量、反 应 时 间和反应温度 等 因 素,实 现 对 CE/PEI表 面 氨 基 含 量的控制;进一步以 CE/PEI为絮凝材料,考察 CE/ PEI用 量 及 其 表 面 氨 基 含 量 等 对 不 同 浓 度 高 岭 土 悬 浮液的絮凝效果.
关 键 词 :纤 维 素 ;氧 化 ;接 枝 ;聚 乙 烯 亚 胺 ;絮 凝 中图分类号:TQ３４０．７９ 文献标志码:A 文章编号:１６７３Ｇ３８５１ (２０１８)０９Ｇ０５４５Ｇ０６
０ 引 言
随着工业的 快 速 发 展,水 污 染 日 益 严 重. 水 体 中 的 污 染 物 种 类 繁 多 ,包 括 可 溶 物 质 、不 可 溶 物 质 和 微生物等,使得 废 水 处 理 成 为 一 大 挑 战. 当 前 废 水 处理方法主要有膜分离、沉淀、吸附和絮凝 等 . [１] 这 些 方 法 中 ,絮 凝 作 为 一 种 常 用 的 废 水 处 理 方 法 ,被 广 泛 地 用 于 各 种 类 型 的 废 水 处 理 ,如 纺 织 废 水 、纸 浆 厂 废 水 、含 油 废 水 、棕 榈 油 厂 废 水 和 卫 生 填 埋 场 渗 滤 液 等 . [２Ｇ６]
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型离心机 (美 国 贝 克 曼 库 尔 特 有 限 公 司 ),ALPHR
５４６
浙 江 理 工 大 学 学 报
２０１８ 年 第 ３９ 卷
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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子天平(日 本 岛 津 公 司 ),DHGＧ９０９０A 型 电 热 恒 温
陈 选１,梁 军 龙１,张 梅 飞２,马 廷 方２,刘 琳１,姚 菊 明１
(１．浙江理工大学材料与纺织学院、丝绸学院,杭州 ３１００１８;２．万事利集团有限公司,杭州 ３１００２１)
摘 要:以纤维素(Cellulose,CE)为 原 料,通 过 氧 化 接 枝 聚 乙 烯 (Polyethyleneimine,PEI),制 备 具 有 超 支 化 结 构的纤维素/聚乙烯亚胺(CE/PEI)材料.研究 PEI添加量、反应时间和反应温度等工艺参数 对 CE/PEI表 面 氨 基 含 量的影响;进一步以 CE/PEI为絮凝材料,考察具有不 同 氨 基 含 量 的 CE/PEI对 高 岭 土 悬 浮 液 的 絮 凝 效 果. 实 验 结 果 表明:通过调控 PEI添加量、反应时间和反应温度可实现 CE/PEI表面氨基含量的控制(１．４６~３．８７mmol/g).对 不同浓度高岭土悬浮液的絮凝试验发现,随着 CE/PEI表面氨基含量的增加,其对高岭土的絮凝性能增强;当表面氨基 含量最高为３．８７mmol/g时,三种浓 度 下(２００、５００、８００ mg/L)高 岭 土 悬 浮 液 浊 度 分 别 从 １８０NTU 降 到 ２２ NTU,４８６ NTU 降到１０２NTU,１０６９ NTU 降 到 １７２ NTU,相 应 去 除 率 分 别 为 ８７．８％、７９．０％ 和 ８３．９％,表 明 所 制 备 的 CE/ PEI材 料 具 有 优 良 的 絮 凝 性 能 .
１ 实 验
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胺(Mw＝６００)均购自 阿 拉 丁 试 剂 有 限 公 司,乙 醇 由
收 稿 日 期 :２０１７－１２－０６ 网 络 出 版 日 期 :２０１８－０２－２７ 基 金 项 目 :国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 (５１３０３１５９,５１６７２２５１) 作 者 简 介 :陈 选 (１９９２－ ),男 ,浙 江 温 州 人 ,硕 士 研 究 生 ,主 要 从 事 纤 维 素 基 功 能 化 改 性 及 应 用 方 面 的 研 究 . 通 信 作 者 :姚 菊 明 ,EＧmail:yaoj＠zstu．edu．cn
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DOI:１０．３９６９/j．issn．１６７３Ｇ３８５１(n)．２０１８．０５．００５
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本文以纤维 素 (Cellulose,CE)为 原 料,通 过 氧 化接枝聚乙烯亚 胺(Polyethyleneimine,PEI),制 备 具 有 超 支 化 结 构 的 纤 维 素/聚 乙 烯 亚 胺 (CE/PEI)絮 凝材料.通过调控 接 枝 过 程 中 PEI添 加 量、反 应 时 间和反应温度 等 因 素,实 现 对 CE/PEI表 面 氨 基 含 量的控制;进一步以 CE/PEI为絮凝材料,考察 CE/ PEI用 量 及 其 表 面 氨 基 含 量 等 对 不 同 浓 度 高 岭 土 悬 浮液的絮凝效果.
关 键 词 :纤 维 素 ;氧 化 ;接 枝 ;聚 乙 烯 亚 胺 ;絮 凝 中图分类号:TQ３４０．７９ 文献标志码:A 文章编号:１６７３Ｇ３８５１ (２０１８)０９Ｇ０５４５Ｇ０６
０ 引 言
随着工业的 快 速 发 展,水 污 染 日 益 严 重. 水 体 中 的 污 染 物 种 类 繁 多 ,包 括 可 溶 物 质 、不 可 溶 物 质 和 微生物等,使得 废 水 处 理 成 为 一 大 挑 战. 当 前 废 水 处理方法主要有膜分离、沉淀、吸附和絮凝 等 . [１] 这 些 方 法 中 ,絮 凝 作 为 一 种 常 用 的 废 水 处 理 方 法 ,被 广 泛 地 用 于 各 种 类 型 的 废 水 处 理 ,如 纺 织 废 水 、纸 浆 厂 废 水 、含 油 废 水 、棕 榈 油 厂 废 水 和 卫 生 填 埋 场 渗 滤 液 等 . [２Ｇ６]
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１．２ 实 验 仪 器
密理博纯水仪 (MilliＧQ Biocel),ELB２０００ 型 电
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