DMDAAC接枝改性壳聚糖的合成及絮凝性能研究

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1、论文分类号：２学校代码：１０７０８学号：１５０８０４６淡蚤＃技Ａｆｆ讓ＳＨＡＡＮＸＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹｍｕｍ硕士学位论文Ｔ’ｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅＤＭＤＡＡＣ接枝改性壳聚糖的合成及絮凝性能研究郭煜指导教师姓名：郭睿教授Ｉ１｜＿学科名称：化学工程论文提交日期：２０１８年３月Ｉ：｜ｊ圍论文答辩日期：２０１８年５月｜｜｜｜＾学位授予单位：陕西科技大学ｉｌｌ■Ｉ＿ＩＩ申请工学硕士学位论文论文题目：DMDAAC接枝改性壳聚糖

2、的合成及絮凝性能研究学科门类：工学一级学科：化学工程与技术培养单位：化学与化工学院硕士生：郭煜导师：郭睿教授2018年5月SynthesisofDMDAACGraftModifiedChitosananditsFlocculationPropertiesAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByYuGuoSupervisor:Pr

3、of.RuiGuoMay2018DMDAAC接枝改性壳聚糖的合成及絮凝性能研究摘要为使我国水资源得到有效利用、缓解河流湖泊污染情况，对污水废水的处理及再利用成为解决我国水资源短缺和环境污染问题的有效途径。絮凝沉淀法具有操作方法简单、去除杂质效率高、费用较低等优点而得到广泛应用，对于处理含有细小悬浮物和溶胶状污染物的废水效果明显。在水处理应用中发现，壳聚糖具有一定的吸附絮凝性能，但由于其水溶性差且吸附能力有限限制了其应用领域及适用范围。为了改善壳聚糖的水溶性、增加壳聚糖的吸附位点，需要对壳聚糖进行化学改性，扩展其应用范围。因此，本文对壳聚糖进行了琥珀酰化、羟

4、乙基化及季铵化改性，合成了相应的衍生物并研究了其絮凝性能。本论文主要包括以下内容：1.以壳聚糖、苯甲醛、琥珀酸酐、2-氯乙醇、二甲基二烯丙基氯化铵为原料，分别合成了苯甲醛壳聚糖席夫碱（B-CTS）、琥珀酰壳聚糖（SACTS）、琥珀酰壳聚糖季铵盐（SAQCS）和羟乙基壳聚糖季铵盐（HEQCS）。通过红外光谱（FTIR）、核磁氢谱（1HNMR）、X射线衍射（XRD）和环境扫描电镜（ESEM）对产物的结构和形貌进行了表征。探索了各因素对合成各衍生物反应的影响，对各衍生物的合成工艺进行了优化。对SACTS的溶解性进行了测定，研究了SAQCS和HEQCS对高岭土模拟

5、废水的絮凝性能。结果表明：B-CTS的较佳工艺条件为：反应温度70℃，pH=6，苯甲醛用量1.30g，此工艺条件下产物缩合率为92.93%；SACTS的较佳工艺条件为：m（B-CTS）：m（TEA）：m（SAA）=1:4:5，反应时间为6.5h，反应温度为65℃，此工艺条件下合成的SACTS的羧基含量为93.01%，酯化率为71.13%；SAQCS的较佳工艺条件为：引发剂用量为2%，m（DMDAAC）：m（SACTS）=5.4，反应温度为70℃，反应时间7h，此工艺条件下合成的SAQCS的阳离子度为42.26%；HEQCS的较佳工艺条件为：反应温度为71℃

6、，m（DMDAAC）：m（HECS）=4.1，引发剂用量为2%，此工艺条件下合成的HEQCS阳离子度为81.14%，特性黏数为141.23mL/g。溶解性测定结果表明SACTS在pH为1~2和5~13时有良好的溶解性。高岭土模拟废水的絮凝实验I结果表明，当絮凝条件为在pH=2~5，投加量为3~9mg/L，温度为25~50℃范围，使用SAQCS絮凝后上清液浊度去除率在96%以上；在pH=4~6，投加量为3~6mg/L，HEQCS阳离子度为58%~71%，絮凝后上清液浊度去除率在98%以上。2.以吡罗红染料废水为絮凝对象，研究了SACTS的絮凝性能。以絮凝后上

7、清液的浊度去除率和染料残余率为指标，考察了pH、初始浊度、温度对絮凝效果的影响。实验结果表明：在pH=1~4，投加量为1~10mg/L，初始浊度为200~800NTU，温度为20~30℃的絮凝条件下，絮凝后上清液浊度去除率均在95%以上，吡罗红染料残余率低于10%。通过对上清液Zeta电位测定，发现在pH=1~4时上清液的Zeta电位值接近于零，在pH>4后Zeta电位迅速下降为负值。在SACTS投加量为1~4mg/L时，虽然上清液Zeta电位为负值，但模拟废水的浊度去除率仍保持较高水平。在絮体XPS的N元素分解图谱中出现结合能为400.94eV的-N+峰

8、和结合能为398.06eV的N-Si峰。经过对上清液Zeta电位和