纤维素吸附絮凝双功能材料合成与性能研究

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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CODCr去除率分别为95.1%、93.6%和83.6%,均高于其他对比材料。
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