聚（丙烯酸-co-丙烯酰胺）水凝胶在污水处理中的应用研究

【摘要】：本研究以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)为单体,K2S2O8为引发剂,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用水溶液聚合法合成P(AA-co-AM)水凝胶,并考察P(AA-co-AM)水凝胶的溶胀性能和吸附性能,主要包括以下四方面内容:第一,通过正交试验优化P(AA-co-AM)水凝胶的制备工艺。应用SEM、XPS和FTIR等方法,表征P(AA-co-AM)水凝胶的物理和化学特性。第二,通过丙烯酸/丙烯酰胺单体配比、丙烯酸中和度、引发剂用量和交联剂用量四方面影响因素,考察水凝胶的合成条件对P(AA-co-AM)水凝胶吸附性能的影响;通过水凝胶合成条件、水溶液温度、p H值、溶胀时间、Na+浓度、重金属离子溶液和染料溶液浓度,考察P(AA-co-AM)水凝胶的溶胀性能。第三,研究水凝胶的粒径、吸附温度、p H值、干扰离子、竞争吸附和重金属离子(Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+)的初始浓度对P(AA-co-AM)水凝胶吸附性能的影响;探讨P(AA-co-AM)水凝胶对重金属离子的吸附等温线、吸附动力学和吸附热力学行为;考察重金属离子在P(AA-co-AM)水凝胶上的解析再生。第四,研究水凝胶的粒径、吸附温度、p H值、离子强度和染料溶液(ST、CV、MB、MG)的初始浓度对P(AA-co-AM)水凝胶吸附性能的影响;探讨P(AA-co-AM)水凝胶对染料的吸附等温线、吸附动力学;测定染料经P(AA-co-AM)水凝胶吸附前后水质指标COD、TOC和TN的变化;考察解析溶液浓度,解析时间、温度和次数对染料在P(AA-co-AM)水凝胶上解析再生效果的影响。 【关键词】：丙烯酸 丙烯酰胺 水凝胶 重金属离子 染料 吸附
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 内容提要4-9
• 第一章 绪论9-45
• 1.1 重金属污染概述9-22
• 1.1.1 重金属的来源与危害9-13
• 1.1.2 我国土壤与水环境重金属污染现状13-22
• 1.2 染料废水污染22-25
• 1.2.1 染料废水的来源与特点22-23
• 1.2.2 染料废水的危害及我国污染现状23-25
• 1.3 重金属废水和染料废水处理技术25-30
• 1.3.1 物理法26-27
• 1.3.2 化学法27-29
• 1.3.3 生物法29-30
• 1.4 水凝胶30-43
• 1.4.1 水凝胶的定义及分类30-31
• 1.4.2 水凝胶的制备方法31-34
• 1.4.3 水凝胶的应用34-38
• 1.4.4 水凝胶处理重金属离子废水和染料废水的应用现状38-43
• 1.5 本论文的选题思路和主要研究内容43-45
• 第二章 水凝胶的制备与表征分析45-59
• 2.1 引言45
• 2.2 实验部分45-48
• 2.2.1 实验仪器与试剂45-46
• 2.2.2 P(AA-co-AM)水凝胶的制备46-47
• 2.2.3 分析方法47-48
• 2.3 结果与讨论48-58
• 2.3.1 P(AA-co-AM)水凝胶的FTIR分析48-49
• 2.3.2 P(AA-co-AM)水凝胶的宏观形貌49-51
• 2.3.3 P(AA-co-AM)水凝胶的SEM分析51-54
• 2.3.4 P(AA-co-AM)水凝胶的XPS分析54-58
• 2.4 本章小结58-59
• 第三章 水凝胶的吸附机制与溶胀性能研究59-83
• 3.1 引言59
• 3.2 实验部分59-62
• 3.2.1 实验仪器与试剂59-60
• 3.2.2 P(AA-co-AM)水凝胶的制备60
• 3.2.3 P(AA-co-AM)水凝胶的吸附量测定60-61
• 3.2.4 P(AA-co-AM)水凝胶的溶胀性能评价61-62
• 3.3 结果与讨论62-82
• 3.3.1 P(AA-co-AM)水凝胶的合成条件对吸附量的影响62-69
• 3.3.2 P(AA-co-AM)水凝胶的溶胀性能评价69-82
• 3.4 本章小结82-83
• 第四章 水凝胶对重金属离子的吸附性能研究83-115
• 4.1 引言83
• 4.2 实验部分83-88
• 4.2.1 实验仪器与试剂83-84
• 4.2.2 P(AA-co-AM)水凝胶共聚正交试验84-85
• 4.2.3 P(AA-co-AM)水凝胶的吸附性能85
• 4.2.4 P(AA-co-AM)水凝胶的吸附行为85-86
• 4.2.5 P(AA-co-AM)水凝胶对重金属离子的竞争吸附86-87
• 4.2.6 重金属离子在P(AA-co-AM)水凝胶上的脱附再生87-88
• 4.3 结果与讨论88-113
• 4.3.1 丙烯酸和丙烯酰胺共聚正交试验结果88-91
• 4.3.2 P(AA-co-AM)水凝胶粒径的大小对吸附效果的影响91-92
• 4.3.3 溶液pH值对P(AA-co-AM)水凝胶吸附性能的影响92-93
• 4.3.4 环境温度对P(AA-co-AM)水凝胶吸附性能的影响93-94
• 4.3.5 干扰离子对P(AA-co-AM)水凝胶吸附性能的影响94-97
• 4.3.6 P(AA-co-AM)水凝胶对重金属离子的吸附动力学97-103
• 4.3.7 P(AA-co-AM)水凝胶对重金属离子的吸附等温线103-107
• 4.3.8 P(AA-co-AM)水凝胶对重金属离子的热力学参数分析107-108
• 4.3.9 P(AA-co-AM)水凝胶对重金属离子的竞争吸附108-110
• 4.3.10 重金属离子在P(AA-co-AM)水凝胶上的脱附再生110-113
• 4.4 本章小结113-115
• 第五章 水凝胶对染料的吸附性能研究115-145
• 5.1 引言115-116
• 5.2 实验部分116-120
• 5.2.1 实验仪器与试剂116-117
• 5.2.2 P(AA-co-AM)水凝胶共聚正交试验117-118
• 5.2.3 P(AA-co-AM)水凝胶的吸附性能118
• 5.2.4 P(AA-co-AM)水凝胶对染料的吸附动力学和吸附等温线118-119
• 5.2.5 染料在P(AA-co-AM)水凝胶上的脱附再生119
• 5.2.6 吸附反应前后四种染料水质指标的测定119-120
• 5.3 结果与讨论120-144
• 5.3.1 丙烯酸和丙烯酰胺共聚正交试验结果120-123
• 5.3.2 P(AA-co-AM)水凝胶粒径的大小对吸附效果的影响123-124
• 5.3.3 溶液pH值对P(AA-co-AM)水凝胶吸附性能的影响124-125
• 5.3.4 环境温度对P(AA-co-AM)水凝胶吸附性能的影响125-126
• 5.3.5 离子强度对P(AA-co-AM)水凝胶吸附性能的影响126-128
• 5.3.6 P(AA-co-AM)水凝胶对染料的吸附动力学128-134
• 5.3.7 P(AA-co-AM)水凝胶对染料的吸附等温线134-138
• 5.3.8 染料在P(AA-co-AM)水凝胶上的脱附再生138-142
• 5.3.9 染料吸附反应前后水质指标的测定142-144
• 5.4 本章小结144-145
• 第六章 结论与建议145-149
• 6.1 结论145-147
• 6.2 创新点147
• 6.3 建议147-149
• 参考文献149-169
• 博士期间发表的学术论文169-170
• 作者简介170-171
• 致谢171-172
• 中文摘要172-174
• ABSTRACT174-175

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