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水是人類生產(chǎn)生活中最為重要的物質(zhì)。吸附和絮凝是廢水回用最為關(guān)鍵的工藝。凹凸棒土是一種多孔性鏈層狀含水富鎂鋁硅酸鹽粘土礦物，具有較高的吸附脫色能力和一定的陽離子交換容量，廣泛應(yīng)用于油品的吸附脫色。由于凹凸棒土本身含有大量的羥基，其親水能力較強(qiáng)，對水溶液中有機(jī)物的吸附能力較弱，需要對其進(jìn)行有機(jī)改性以改變凹凸棒土的表面性能。在凹凸棒土的有機(jī)改性過程中，陽離子交換容量是影響凹凸棒土有機(jī)改性效果的重要特性之一，通過對凹凸棒土活化后可得到陽離子交換容量較高的活化凹凸棒土，然后用陽離子有機(jī)試劑對活化凹凸棒土進(jìn)行有機(jī)改性就可以改變凹凸棒土的表面性能，從而能夠增強(qiáng)凹凸棒土對水中有機(jī)物的吸附力或與高分子材料間的相容性。另一方面，由于傳統(tǒng)無機(jī)絮凝劑存在的金屬離子殘留和有機(jī)高分子絮凝劑穩(wěn)定性差、不易降解的缺點(diǎn)，天然高分子絮凝劑由于來源廣泛，可再生，環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，得到業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。但是天然高分子絮凝劑也存在溶解性差，分子量相對較低及絮凝效果不佳等不足之處。而上述問題，可通過適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)改性進(jìn)行改善。本文在對近年來凹凸棒土和絮凝劑的發(fā)展及在水處理中的應(yīng)用情況綜述的基礎(chǔ)上，從以下幾個方面對凹凸棒土和改性天然高分子絮凝劑進(jìn)行了研究。
首先，研究了提高凹凸棒土陽離子交換容量的方法，為后續(xù)的凹凸棒土有機(jī)改性及制備復(fù)合材料奠定基礎(chǔ)。相對于原土，凹凸棒土經(jīng)稀硫酸和稀鹽酸活化后，其陽離子交換容量均出現(xiàn)了增加。H+濃度為1 mol/L時，凹凸棒土酸化后的陽離子交換容量最大，此后隨著酸濃度的增大，其陽離子交換容量逐漸降低;不同焙燒溫度對凹凸棒土原土的陽離子交換容量影響不大，但是對于0.5mol/L稀硫酸活化凹凸棒土，其陽離子交換容量隨焙燒溫度的升高而有所降低。
其次，以水解液為吸附對象，考察了凹凸棒土及其有機(jī)改性產(chǎn)物的吸附脫色性能。相關(guān)樣品的性質(zhì)分別用FT-IR、XRD和BET進(jìn)行了表征。并研究了不同條件如初始pH值、吸附劑用量、吸附溫度對脫色率的影響。與僅用硫酸活化的凹凸棒土相比，再經(jīng)陽離子表面活性劑十八烷基三甲基氯化銨(OTAC)改性得到的有機(jī)改性凹凸棒土對水解液的脫色率有了明顯的提高。
第三，以丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化銨和羧甲基纖維素為原料，采用水溶液聚合法制備得到一種天然高分子基的復(fù)合絮凝劑PDAC。紅外結(jié)果表明，PDAC中含有三種單體的特征吸收峰，說明PDAC是由三種單體共聚得到的。考察了不同反應(yīng)條件得到的PDAC對高嶺土濁度水的濁度去除率的影響，結(jié)果表明，在反應(yīng)條件為:陽離子度30％、初始固含量20％、引發(fā)劑用量0.35g、反應(yīng)溫度75℃時，所得產(chǎn)物對0.25％高嶺土模擬濁度水的絮凝效果最好
第四，以酸活化凹凸棒土、AM、DMDAAC和CMC為原料，采用水溶液聚合法制備了凹凸棒土改性PDAC。采用兩步法，首先將陽離子交換容量最大的活化凹凸棒土與DMDAAC在水溶液中進(jìn)行離子交換，然后加入AM和CMC共聚，得到凹凸棒土改性PDAC。絮凝結(jié)果表明，凹凸棒土改性PDAC的較佳反應(yīng)條件為:陽離子度30％、初始固含量20％、凹凸棒土用量0.6g，引發(fā)劑用量0.35g、 CMC用量1.0g，反應(yīng)溫度75℃。在此條件下，所得產(chǎn)物對0.25％高嶺土模擬濁度水的絮凝效果最好。同時，加入一定量的凹凸棒土后，PDAC的儲存穩(wěn)定性有了一定程度的提高。

    關(guān)鍵詞：
    天然高分子復(fù)合絮凝劑 合成工藝 凹凸棒土 表面改性
    作者：
    楊會娟
    學(xué)位授予單位：
    中國科學(xué)院大學(xué)
    授予學(xué)位：
    碩士
    學(xué)科專業(yè)：
    化學(xué)工程
    導(dǎo)師姓名：
    陳新德
    學(xué)位年度：
    2015
    語種：
    中文
    分類號：
    TQ421.38