《W/W乳液型聚合物/蒙脫土納米複合絮凝劑》是依託四川大學，由杜宗良擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：W/W乳液型聚合物/蒙脫土納米複合絮凝劑
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：杜宗良
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
絮凝是工業廢水處理的重要過程之一。現廣泛套用的粉狀聚丙烯醯胺（PAM）類絮凝劑生產成本高，溶解困難，對染料等有機物和重金屬離子的去除能力差。本項目採用在鹽水體系中分散聚合的方法，用製革廢料提取的膠原蛋白作穩定劑，在經二甲基二烯丙基氯化銨（DMDAAC）單體插層改性的鈉基蒙脫土（MMT）片層間進行原位聚合，製備水包水乳液型P（AM-DMDAAC）/ MMT納米複合多功能絮凝劑，並對其結構進行表征。研究膠原蛋白分子量及用量、鹽水比例和蒙脫土的插層改性及用量等對聚合及聚合物與MMT的複合結構的影響。研究用膠原蛋白作穩定劑的水包水乳液聚合的成核機理。研究該類絮凝劑對染料等小分子有機物和重金屬離子等的吸附熱力學和動力學參數並建立模型。研究絮凝效果及絮凝機理。本項目的實施對製革廢料的資源化利用、水包水乳液型聚合物/蒙脫土納米複合材料的製備及相關機理、新型多功能絮凝劑的研究等具有重要的理論和套用意義。
結題摘要
分別採用十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)、二甲基二烯丙基氯化銨（DMDAAC）、丙烯醯胺（AM）和明膠等對鈉基蒙脫土(Na-MMT)進行插層改性，四種插層劑都能對MMT形成插層改性。分別採用CTMBA/MMT和明膠/MMT對活性翠蘭K-GL染料模擬廢水進行吸附處理，發現改性後的蒙脫土對染料的吸附量明顯增大。明膠/MMT對染料和鉻離子都具有較好的吸附性能。CTMBA/MMT對活性翠藍K-GL的吸附機理可用Freundlich吸附模型較好的描述，且其為吸熱過程；準二階動力學方程更適用於描述吸附過程。將DMDAAC插層改性的MMT加入AM和DMDAAC的混合單體中，採用原位插層聚合方式，製備了聚丙烯醯胺/蒙脫土納米複合絮凝劑（PMC）。PMC形成以插層為主和少量MMT剝離的混合結構。PMC的絮凝效果優於相應的純聚合物和其與MMT的共混物。純的聚合物插層改性的MMT（S-PMC）並用於活性翠蘭K-GL染料模擬廢水的吸附脫色。研究表明，當S-PMC的加入量為3.5g/L，染料濃度為100mg/L時，脫色率達到98%。S-PMC對活性翠蘭K-GL的吸附更符合Langmuir等溫模型和準二階動力學方程。吸附是放熱過程，升溫不利於吸附進行。該吸附過程還存在離子交換和絮凝等化學過程。 採用明膠為穩定劑，以硫酸銨(AS)水溶液為分散介質，分別製備了冷水可溶且穩定的W/W型PAM乳液（WPAM）以及W/W型PAM/MMT納米複合乳液（WPAMt），並得到了最佳的合成條件。相差顯微鏡觀察發現WPAM在聚合前成均相，隨聚合的進行，逐步形成穩定的球形W/W型PAM乳膠粒。在WPAMt聚合前可明顯的觀察到蒙脫土顆粒。聚合反應開始後，體系中游離的單體，以及MMT片層間的單體相繼引發產生自由基反應，形成聚合物鏈插層蒙脫土的複合結構，並不斷將蒙脫土大顆粒分離成小顆粒，最終形成穩定的WPAMt乳液，但形成的乳膠粒相比WPAM不呈規整的球形。由於明膠的鏈轉移作用，WPAM聚合物的分子量較小，絮凝性能較差，但乳液對鉻離子具有一定的去除能力。由於MMT的物理交聯作用，WPAMt的絮凝效果相比WPAM得以大幅度提高。 將WPAMt乳液用乙醇破乳並洗除水溶性物質後得到聚合物插層MMT（SWPAMt）並用於對酸性黃G的吸附研究。SWPAMt對酸性黃G的吸附更符合Langmuir等溫模型和準二階動力學方程。
