基于木素磺酸盐的多功能水处理剂的合成及应用

【摘要】近年来，随着世界水资源危机的加剧，各国家、地区环境保护法日趋严格，水处理剂市场发展迅速。在自然界中，木质素是除纤维素外含量最多的天然大分子芳香化合物，与纤维素、半纤维素共同组成植物纤维骨架，是化工原料重要的潜在资源。在化学法制浆过程中作为可燃物回收热能使用。改性木质素具有优良的物理化学特性。科研工作者在木质素水处理剂研究方面做了较多的工作，多将木质素改性为功能较为单一的絮凝剂、分散剂、缓蚀剂、阻垢剂等，鲜有利用木质素制备同时兼有多种功能的水处理剂的报道。本论文研究了木素磺酸盐多功能水处理剂的制备技术和在废水处理中的应用。主要研究结果如下：对木质素磺酸钙（以下简称木钙，CLS）进行羟基化改性，通过正交实验确定了最佳条件：反应温度70℃、反应时间80min、m（H2O2）:m（木钙）=1.2:1、m[Fe(OH)3]:m（木钙）=1%:1。在此条件下制取的改性木钙的酚羟基值约为原料木钙的2倍。通过正交实验确定了季铵盐中间体制备的最佳反应条件：反应温度40℃、反应时间2h、环氧氯丙烷与异喹啉摩尔比为1:1，反应转化率为85.15%,所得中间体环氧值为0.0632mol/100g。将羟基化木钙与亚磷酸在98℃反应7h制得木钙膦酸，再将其与上述最佳条件制备的季铵盐中间体在60℃、65℃、70℃、75℃，分别以木钙与季铵盐中间体质量比为1:1.5、1:2、1:2.5、1:3反应，制备了4个系列共16个含有膦酸基和季铵盐离子的木钙膦酸季铵盐改性产物。通过EDS对元素含量进行分析、FITR对产物结构进行表征,确定了该产物的结构和季铵离子的引入,证明改性成功。对100mg/L的碱性品红溶液的脱色试验表明，脱色率最高达99.14%；对12.5mg/L的对亚甲基蓝的脱色效果一般，脱色率最高达60.17%；对甲基橙、活性艳红等阴离子染料的脱色效果甚微。对高岭土溶液有一定的絮凝性。用静态EDTA滴定水溶液中剩余硬度的方法测定了产物对碳酸钙垢的阻垢性能。各样品对碳酸钙垢的阻垢率均在30%~40%。将70℃合成的4个产物以不同的量加入到酸溶液中，对A3钢片的缓蚀率随着投加量的增加逐渐递增,最高达91.81%。对COD为5860mg/L的废纸再生造纸废水进行一系列处理。当添加量达到200mg/L时，70℃合成的4个产物对废水COD去除效果较好，COD去除率均高于阳离子聚丙烯酰胺，最高可达49.66%。采用稀释平板计数法培养菌落，检验其杀菌性能。在投加量为50mg/L时，杀菌率达到70.95%。随着用量的加大，杀菌率呈上升趋势，最高可达77.70%。
【作者】王娟；
【导师】薛国新；
【作者基本信息】浙江理工大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】改性木素磺酸钙；多功能水处理剂；季铵盐；絮凝性；阻垢性；杀菌性；

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