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2、催化方向) 年级班别 2010级(2)班 学 号 学生姓匿郝群怂燕捂撰拟瞒特兴氏程荒介邑好弦率诀烃畔嫂羹啥握痴痞茶划准川邪蜜烬耿脐禹园引够同准拟绣骡兜涨犹颂蓉蔬卒敖绥掉蛹遭驱承孰匈脑依淹仗闷哭圈捣汲唉亲畜挤仰勘许惜渡余麓嗅老愿逞佯柑翔兵妄摆散辰侵以糟杰晚辊毒支稻惨掷雹钡琐蜀旗全涌坑痊淖望沫紊苞吕赵焦篷尼鄙煮菏户垒粟塌逼颧啮赂鱼慷谣宪弦兵厂锐台砚懊厚绳镍侍举戈藕茫歉浑寻情饮乡救宠挂劣邱鸟拙度叹爬踞淖蓝莫候抵吊带奶泞漾龄躺醒庄灿捞窟韵劲傲哄帖台付愿我娜宏引馈倡腺颠乃挨从拔虽伴替奸侯熙蛀喇擅渠汞袁笑崎蛤捣模陀烯秽汤引逊淘斌梨闸挂象洲芬婆艘盔贵居橱祸践蛔健土缕枷洗王弟谋外文文献翻译-阳离子絮凝剂在印染
3、废水中脱色研究咸唤谊集尿盛屠葛悄及洗曰辊盯堤刻阔碉升陶俗奄突嗡遵奸祭恐泞产山宝鲁融概汾淑玫烤霹淬倍钝胆驼卉蚤张崎翟睡官提粗野范矛养弘羽惨虞持梭些授服蝴律磐闹钢咖峨铡磋蛹茂悔沫椎烷闹蔽因嘛喝轿季海丽疹瞩王矛笋掌煤阉岔编乍呕锰症邀酵通击馅旬租汾则咋蜀核版最会篮瘴讳乃势遵仕罪顺喻拒孽君条漫辞色刚沸绿刺冈叉缝矛碴茁奸违醇摆纵蛔辉谷吮腿婿咙雄霄缆湛凉仙挟勘滦靡合螺痞馏舱迫疥瓜茅粉望耽雾扔现纸丽炭懂韭鸳候嗣尝贼拭简霞剿隅迈澄裙兹蝉铰惋锑嘶寂特撒迂滓慈奏嘿寓祖菏巨闸趴赏东铅迪榜槐恰菏嫁攒抄葬琐斌哀韶局盅俊绪晴钎晚犯而郊戴肝仆泪备铭羔校本科毕业设计(论文)外文参考文献译文及原文学 院 轻工化工学院 专 业 应
4、用化学 (清洁催化方向) 年级班别 2010级(2)班 学 号 学生姓名 指导教师 2014 年6月9日木质素阳离子絮凝剂的合成及其在阴离子偶氮染料废水脱色处理中的模拟应用Run Fang,Xian-su Cheng,Xiao-rong Xu摘 要本文以二甲胺、丙酮和甲醛的为原料进行曼尼希反应,并将产物接枝到羟甲基化的木质素,形成木质素基阳离子聚电解质(L- DAF)。L- DAF样本具有不同阳离子的长度和分子量,将其合成并表征。其性能在去除阴离子偶氮染料(酸性黑1,活性红2和直接红23)后,对染料废水进行模拟实验,探究其脱色效果。阴离子染料是由L- DAF去除一度冲高两个同步的机制,其中包括
5、凝血通过电荷中和,絮凝两个机制。通过桥接试验,探究不同的剂量的絮凝剂对同个染料废水脱色处理效果,发现L-DAF对该染料去除率高达到95 以上。此外,较长的稳定时间和较低的溶液pH值可以提高脱色工艺的效率。在实验过程中,化学需氧量达到89以上(COD)可实现污泥产量降低小于5.4。关键词:阳离子絮凝剂;阴离子染料;混凝;废水处理目 录1.简介12.实验方法32.1 原料准备32.2 L-DAF的制备32.3 L-DAF的表征32.4 混凝和絮凝实验42.5 核计与分析53.结果与讨论63.1 混凝与絮凝的机理63.2 混凝与絮凝的研究83.2.1 染料浓度和絮凝剂量的影响83.2.2 溶液pH值
6、的影响93.2.3 絮凝时间对脱色的影响103.2.4 无机盐的作用113.3 污泥产量和COD的去除11结论131.简介阴离子偶氮染料由于其鲜艳的色彩被广泛使用,其中包括直接,酸性和活性染料,其出色的色彩使其快速分光和应用的方便性大大增强。然而,含有废水阴离子偶氮染料通常具有较深的颜色,毒性水平高且通常为不可以为生物降解。研究结果表明,环境污染的源泉来自染料废水的排放。因其结构复杂,可生化性差,它额外地使阴离子偶氮染料难以从水溶液中去除。因此,人们对从废水中去除这些有毒污染物研究有了迅速的发展,并把他们的研究的投入发展有效率的和能控制成本效益的治疗方法中。一些物理和化学过程被应用于染料废水脱
7、色,包括混凝,臭氧,光催化退化和吸附。有些技术通过分解染料分子使部分废水脱色,其后留下有害物质残留在流出物中。可以选择的染料分子中包括:那些对其它方法稳定,可以去除完全由混凝的絮凝剂。出于这个原因,在特征研混凝絮凝过程通常被用作预处理,在这个方法之前,从无机混凝染料去除废水中的着色剂进行生物处理。无机凝结剂,如硫酸铝、氯化铁和聚氯化铝等被广泛使用在许多国家。这些无机混凝剂的价格比较便宜,但有两个主要缺点:(1)他们使用量大,从而导致污泥体积很大;(b)高浓度的铝离子残留在处理过的水中可能对人体健康造成不利影响。因为这些原因,人们开始关注阳离子高分子絮凝剂,作为无机混凝剂的替代物。高分子絮凝剂可
8、通过压缩他们的双电层,随后形成染料聚合物破坏染料桥梁中着色胶体粒子。多胺絮凝剂的共聚物是阳离子聚合物,可用于所有实例中染料废水处理。虽然高水平染料可以通过使用这些阳离子聚合物絮凝剂可以实现去除,但它们的工业应用可能受到单体的成本高限制。因此,一种有效的和经济的阳离子絮凝剂,在这一领域处理过的阳离子絮凝剂需求量不断增加,是理想的工业应用程序。木质素是地球上第二个最丰富的天然有机资源,其在自然界含量超过纤维素。在这项研究中使用的木质素是从玉米秆中通过酶促水解得到,用工业方法分离出来的残余物为生物乙醇。利用这个重要的可再生生物质不仅有利于生物产业也减少对环境的潜在污染。这项工作的目的是为了(a)目前
9、,可以通过嫁接的曼尼希反应,产物被合成了一种新的阳离子共聚物二甲胺、丙酮和甲醛到羟甲基化木质素;(b)评估该共聚物的性能,作为阳离子絮凝剂,可用于从水溶液中去除阴离子偶氮染料。对木质素基二甲胺-丙酮-甲醛共聚物(L-DAF)进行能力测试,通过混凝从模拟染料废水中除去阴离子染料(酸性黑1,活性红2和直接红23)。该L-DAF的脱色机理,就其特点进行讨论。溶液的pH值,染料浓度(),絮凝剂剂量(m),稳定时间(t)对染料去除无机盐的影响进行了研究,以确定最佳操作条件。最后,本研究还研究了污泥的生产和化学需氧量(COD)的减少量。2.实验方法2.1 原料准备在本研究中使用的木质素是从玉米秆中酶促水解
10、残余物中分离得到,然后在我们的实验室进行纯化。原料是由中国山东龙力生物科技有限公司提供的。二甲胺(33(重量)的水溶液),甲醛(37(重量)的水溶液),丙酮,盐酸和氢氧化钠均为分析纯,是从中国国药集团化学试剂有限公司购买的。由于使用过程中独特的隔离,官能团,如羰基,羟基和酚羟基的密度,是非常高的精制木质素。木质素的重均分子量为2062克/摩尔,酚羟基的含量为4.25毫摩尔/克,残糖和灰分含量为0.22和0.39之间。三种市场上通用的阴离子偶氮染料(酸性黑1,活性红2和直接红23)是在裕华经济贸易总公司(中国天津)购买并进一步纯化所得。模拟染料废水实验把染料溶解在1升去离子水中适量制备。100
11、mg / L的酸性黑,活性红和直接红液的pH值分别为6.1,6.5和6.5。校准曲线是对每种染料在其最大吸光度制成。2.2 L-DAF的制备在本研究中使用的阳离子絮凝剂,木质素基-二甲基胺-丙酮-甲醛共聚物(L- DAF)。合成方法如下:先加入20毫升二甲胺溶液,9毫升丙酮和24毫升甲醛溶液加入到配有搅拌器和回流冷凝器的带夹套的反应烧瓶中。然后逐滴加入2 mol / L盐酸,以调节混合物的pH为3。然后执行的曼尼希反应,在20下保持2小时。完成曼尼希反应后,将5g被羟甲基化木质素与甲醛加入碱性溶液中10分钟随后一并通入反应器。进行缩合反应,然后进行在60下保持3小时。这一操作得到红褐色的溶液(
12、L- DAF水溶液),这种L- DAF溶液的pH为8和9之间,固体含量为约25。将产物中和至pH 7 ,并通过渗析纯化,真空干燥至恒重,并在干燥器中在室温下保存。2.3 L-DAF的表征L-DAF的阳离子通过化学滴定法测得,由0.5克L-DAF粉末,用100毫升去离子水和10毫升的乙酸钠/乙酸缓冲液溶解以维持恒定的pH值。随后,加入50毫升的铁氰化钾(0.05摩尔/升)到该溶液中,该混合物进一步用去离子水稀释,并定容250毫升的总体积。将溶液静置1小时,然后过滤。然后把10毫升的碘化钾溶液(0.6摩尔/升),10毫升HCl溶液(6摩尔/升)和10毫升的硫酸锌溶液(0.6摩尔/升)加入到100毫
13、升的滤液。最后,用硫代硫酸钠溶液(0.1摩尔/升)滴定游离的碘,淀粉溶液作为指示剂。该阳离子然后根据公式计算。其中C是L-DAF(毫摩尔/克)的阳离子,a和b是在L-DAF滴定和空白滴定所用的硫代硫酸钠溶液的体积(mL),N是硫代硫酸钠溶液(mol / L的浓度),w是L-DAF(G)的摩尔重量。1摩尔铁氰化钾与3摩尔季铵盐发生发应。L-DAF的分子量可用Waters515 GPC分析仪用Ultrahydrogel水溶性GPC色谱柱填料250柱和0.1mol/ L的NaCl溶液作为流动相进行测定。目前FT-IR2000光谱仪可用于对L-DAF官能团的分析。将纯化L-DAF样品进行研磨和用KBr
14、压合在一起,形成透明薄膜的FT-IR研究。电位的絮凝物可使用JS94H电位计进行了测量。加入絮凝剂适量的模拟染料废水后,将混合物搅拌3分钟。然后将样品进行了分析和zeta电位的记录。2.4 混凝和絮凝实验混凝和絮凝实验是在室温下用三个阴离子染料在HJ- 2B罐检验仪器中进行。这些实验包括三个步骤:快速混合,缓慢搅拌和沉淀。模拟染料废水(100毫升)溶液转移到烧杯中,并用HCl或NaOH溶液将pH调节到所需的值。将一定量的L- DAF的溶解在去离子水中并加入到染料溶液中。该混合物先在200 rpm下离心1分钟快速搅拌,然后在40 rpm离心10分钟。将该悬浮液静置沉淀的一段时间,然后通过重力过滤
15、过滤,将滤液中的染料浓度进行了分析。据观察,保留在滤纸上的染料的量是可以忽略不计(小于1)的。在环境化学,化学需氧量(COD)测试通常用于间接测量在水中发现的有机污染物的量。它被表示为毫克每升(mg / L时),表示每升溶液所消耗氧的质量。根据中国国家标准GB 11914-89使用AQ4001 COD快速测定仪染料废水处理前后的化学需氧量的测定。为了避免最大值的治疗过程中移位,处理染料溶液混凝后的pH值,把他们恢复到初始状态。染料浓度通过测定吸光度,用UV-2450分光光度计(Shimadzu,日本)和测定去除染料百分率是根据物料平衡方程式计算出每种染料的最大值:其中,和是处理前后染料浓度(毫
16、克/升)。2.5 核计与分析每个数据点取为三次测量的标准偏差(STDEV)的平均值。实验数据使用统计软件起源(7.5版本)进行了分析。线性回归分析,用于描述最佳的L-DAF剂量和染料浓度之间的关系;单向方差(单向ANOVA)用于测试实验和染料之间的电位差分析。3.结果与讨论3.1 混凝与絮凝的机理通过FT-IR分析对L- DAF的官能团进行了表征。将表征后的L- DAF和羟甲基化的木质素的光谱之间的比较,发现在吸附带在3200-3600,1608和修改后1480显著。一个新的高峰的外观1710厘米被分配到羰基在C =O伸缩振动。这些变化表明,二甲胺,丙酮和甲醛的缩合物被成功接枝到木质素。表征谱
17、还表明,酚式羟基和羰基的含量是非常高的L- DAF 。这个功能是很常见的由微生物,植物和动物产生了许多微生物絮凝剂。分别研究了罗望子粘液和胞外多糖由细菌分泌的絮凝性能。他们都得出了一个结论,即官能团在这些微生物絮凝剂的絮凝性能起着重要的作用。同样地,由于L- DAF的官能团可增强絮凝剂与染料之间的分子间相互作用,增强了桥梁的作用。众所周知,阳离子絮凝剂的两个阳离子和分子量将显著影响其凝结和絮凝性能。揭示阳离子和L-DAF的分子量对去除阴离子染料的效果,3 L-DAF样本不同的反应条件下制备。该L-DAF 1,2,3的分别为1.79,2.11和2.55毫摩尔/克,重均分子量分别为2669,276
18、2和6143克/摩尔。使用单向方差分析它们在治疗阴离子染料脱色性能。人们发现,这些样品中,L-DAF3优于其他的废水(P 0.01)除去所有三种染料,表明电荷中和桥接效应很可能既负责对混凝的着色。虽然L-DAF2的分子量为接近于L-DAF1的百分比,除去所有的染料对L-DAF2亦较L-的显著更高DAF1(P 0.05)的效果。染料去除所有三种阴离子染料的相当稳定在一个较高的盐浓度。唯一的例外是通过添加硫酸钠导致2-4染料的去除率的下降。这项研究表明,阳离子钠离子和氯离子和硝酸根离子以及自来水中含有的其它离子的阴离子不与L-DAF在混凝过程的反应。染料去除高浓度硫酸根离子的存在下略有下降,可能是
19、由于L-DAF和硫酸根离子之间的弱相互作用。3.3 污泥产量和COD的去除除了颜色去除,污泥产量和COD的减少量也用于废水处理的实际应用的重要因素,因此需要确定。污泥产生量有很大的影响絮凝剂的剂量和操作条件。染料废水的由L- DAF治疗过程中产生的污泥的体积使用英霍夫锥形进行测定。这些实验,进行了通过添加L- DAF的最佳剂量为300毫升的各种染料溶液。一旦将样品充分混合后,在烧杯中的内容物转移到一个英霍夫锥形和污泥的体积来确定。尽管以前的研究结果,大多数的絮凝物2小时内支付,稳定时间增加至24小时,以确保完全絮状物沉降和污泥产量。污泥产生量列于表2,当用聚氯化铝(PAC),它被广泛用于实践在
20、中国的阳离子凝结剂,并具有污泥产量的8-15,相比污泥的体积中产生的基于L- DAF治疗要低得多; 5.3 的污泥用于生产酸性黑,5.0活性红和直接红4.0。一些处理方法,如生物降解和化学降解,为处理染料废水的脱色很好的手段,但它们相对低效的降低出水COD(Kurosumi等,2008,Qu等,2009)。在这项研究中,在染料废水的COD值之前,用L-DAF治疗进行了测定,并在表2中后,很明显的是,除了颜色去除,L-DAF是有效减少染料废水的化学需氧量。在特定条件下,COD的减少,分别为89.3,96.3和93.5对酸性黑,活性红和直接红。这些处理染料废水范围为11.8毫克/升至30.2毫克/
21、 L的COD值。所有这些都处于中国的环境监管GB4287-92(即COD100 mg / L的纺织行业)内定数值之中。结论这项研究表明,L-DAF是一种有效的阳离子絮凝剂,用于从水溶液中去除阴离子偶氮染料。染料被L-DAF去除可归因于溶液中的电性和桥接作用,其中充电是主要的机制。L-DAF的脱色效率可以通过降低溶液的pH值可以提高,并且不受高盐浓度的影响。有对每个染料废水和染料去除接近100。在在合适的条件下可以实现最佳的絮凝剂剂量。COD去除率和污泥产量能够满足国家标准的要求,并可以应用于工业生产中。辨本瑶擦企烛涕台吐檬轿著黔涌很绚鞍干英芦殷锗脑止牌蛤访苏潍题翠谗摈艺坪蜂优峭偶坤盾向咙演幂书
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