兰州交通大学硕士学位论文：重金属废水处理的新探索

兰州交通大学硕士学位论文：重金属废水处理的新探索

兰州交通大学硕士学位论文

-我-

概括

重金属废水中含有大量的铜、铅等，是造成水环境破坏的主要原因之一。

它很容易被生物富集，对人类和水生生物的健康造成严重危害。

该方法成本低廉、技术成熟、管理方便，是目前处理重金属废水的常用方法。

但也存在处理效果不稳定、产生污泥量较大等缺点。

在处理单元的基础上，研究开发更加高效的重金属处理材料成为学者们研究的热点。

丙烯酰胺（PAM）常用作水处理中的混凝剂，去除废水中的颗粒物和胶体污染物。

但它没有去除溶解的重金属离子的能力。

首先将其接枝到AM分子链上得到半成品，再将半成品进行聚合得到高分子量的重金属絮凝剂。

使其具有同时去除重金属和浊度的能力。

本文以丙烯酰胺(AM)、二硫化碳(CS2)、氢氧化钠(NaOH)为原料,制备

然后以具有捕获重金属离子能力的中间产物二硫代羧基化丙烯酰胺 (DTAM) 作为引发剂，

中间产物DTAM经聚合反应制备出新型高分子重金属絮凝剂聚二硫醚羧化丙烯酰

胺（PDTAM）。采用单因素实验法确定了PDTAM制备过程中的主要影响因素。

通过实验筛选出PDTAM的最佳制备条件,并研究了PDTAM的溶液特性、等电点和储存特性。

利用元素分析、红外分析等测试方法表征了PDTAM的组成和结构。

采用多角度激光光散射法测定PDTAM的重均分子量。

铜

2+

和 Pb

2+

并测定了PDTAM的处理效果及除浊度性能。

利用红外光谱、扫描电子显微镜、X射线光谱仪等研究了稳定常数、稳定性、回收性，探讨了结构、

讨论了表面形貌和化学成分，主要实验结果如下：

（1）通过单因素试验和正交试验，确定水样中Cu含量

2+

以去除率为考察指标，制备

PDTAM 的最佳工艺条件为：混合反应时间 t0 为 30 min，混合反应温度 T0 为 20 ℃，AM 质量为

浓度为5%，反应物配比[n(NaOH):n(CS2):n(AM)]为2:2:1，预反应温度T1为35℃，预反应温度T2为35℃。

反应时间t1为60min，主反应温度T2为50℃，主反应时间t2为，引发剂AIBI

用量为0.24g，聚合温度为60℃，聚合时间为18h。

(2)利用元素分析、红外分析等测试方法表征了PDTAM的化学组成和结构。

成功将二硫代羧基接枝到PDTAM分子链上，利用多角度激光光散射分析了PDTAM的分子结构。

测定重均分子量为3.530×10

g/mol 和 3.485×10

g/mol，表明中间体

DTAM经聚合后成功合成最终产物PDTAM，PDTAM在蒸馏水中的等电点为pHiep

为4.0；在自来水中，PDTAM的等电点为pH1.6；当PDTAM在4℃冰箱中保存时，

穩定性较好。

高分子量重金属絮凝剂聚二硫代羧酸丙烯酰胺的制备及性能

—二—

(3) PDTAM 对含 Cu 材料的影响

2+

和 Pb

2+

水样均有较好的处理效果,并存在最优

剂量；在治疗 Cu

2+

当水样pH过高或过低时，体系pH都不利于PDTAM对Cu的去除。

2+

表现，

在治疗 Pb

2+

当水样采用时，体系的pH值越高，PDTAM对Pb的去除效率越高。

2+

性能越好；EDTA，

柠檬酸钠、焦磷酸钠及引起浑浊的物质的存在会产生或抑制PDTAM对重金属离子的去除。

或促进作用；致浊物质的存在对PDTAM去除Cu有影响

2+

和去除铅

2+

业绩有一定促进作用

PDTAM在去除重金属离子的同时可以有效降低体系中的浊度。

（4）结构，

对其化学组成和表面形貌进行了表征，结果表明二硫化物羧基与重金属离子发生了反应；螯合絮凝物

PDTAM-Cu在弱酸、中性和碱性环境中几乎不发生浸出，具有良好的稳定性。

螯合絮凝剂PDTAM-Pb在硝酸回收液中有较好的回收率；在弱酸、中性、碱性环境中

在盐酸、硝酸回收溶液中稳定性好，回收率好，在硫酸回收溶液中回收率差；

采用紫外-可见分光光度计测定了两种絮凝物的螯合常数。结果表明-CSS

含 Cu

2+

和 Pb

2+

螯合时物质的摩尔比为2:1。螯合絮凝物PDTAM-Cu和PDTAM-

Pb的稳定常数为1.58×10

12

, 3.47×10

12

。

(5) 将高分子重金属絮凝剂PDTAM分别应用于冶炼酸性废水和电镀废水，均获得了良好的

好铜

2+

去除效果良好，体系浊度明显降低，说明PDTAM具有良好的

应用前景。

关键词：高分子重金属絮凝剂；螯合沉淀；重金属废水；正交实验法；Zeta电位

论文类型：应用研究

兰州交通大学硕士学位论文

—三—

嗯，

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的 ges 和大量的 。

因此，它已经成为一种更重金属

可以充分利用

聚丙烯酰胺（PAM）通常用作水中的

而它不能

重金属离子。基于此，如果重金属离子的

到PAM链上，它会很重，

。

本文中，(AM)、(CS2)和(NaOH)

用作原料

（DTAM）与重金属离子，以及一种新型重金属

（PDTAM）是由

DTAM以AIBI为主体。

PDTAM 由并且

由。 ，点和

PDTAM 的。PDTAM 的和

由和， -

PDTAM 的治疗是通过多角度激光进行的。

关于 Cu

2+

, 铅

2+

和 PDTAM 是由 。

絮凝物的、和为。

和 X 射线用于研究

以及絮凝物。主要

如下：

（1）PDTAM 的

和 Cu 的速率

2+

和 Pb

2+

在水中

为指标，混合时间t0为30min，混合

T0为20℃，AM质量为5％，比例[n(NaOH): n(CS2):

n(AM)]为2:2:1，预T1为35℃，预时间t1为60分钟，

高分子量重金属絮凝剂聚二硫代羧酸丙烯酰胺的制备及性能

- 四 -

主T2为50℃，主时间t2为150分钟，AIBI

为0.24g，温度为60℃，时间为18h。

（2）PDTAM 的和由

并且，该组已经进入

PDTAM。PDTAM 是通过多角度

激光。-是3.530×10

克/摩尔

和 3.485×10

g/mol，最终的PDTAM为

由 DTAM 提供。

（3）PDTAM具有良好的耐水性，

铜

2+

或 Pb

2+

，并且有一个。的

PDTAM 与水 Cu 的结合力较差

2+

，当 pH 值过高或过低时。

当水中Pb

2+

，PDTAM 的

pH 值。EDTA、(SC)、(TSPP) 的