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改性壳聚糖絮凝剂处理丝胶蛋白废水的研究

壳聚糖论文丝胶蛋白废水论文絮凝动力学论文絮凝机理论文

论文详情

在真丝绸的精练过程中会产生大量丝胶蛋白废水，其中的丝胶成分是一种天然的蛋白质资源，目前对其有效回收利用的技术仍需要进一步的研究。壳聚糖类絮凝剂是一种天然的高分子物质，与丝胶有许多相同的理化性能和应用领域。因此，将壳聚糖改性后获得亲水性产物，并将其应用于丝胶蛋白废水的处理中，不仅解决了水污染的问题，而且回收了有用资源，具有非常重要的意义。本文针对壳聚糖水溶性差而应用受限的缺点，首先用2,3-环氧丙基三甲基氯化铵（ETA）对其进行改性得到2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖（HACC）。通过单因素分析得出了改性反应的最佳工艺条件：反应pH=8，温度为70℃，时间为8h，ETA与壳聚糖摩尔比为3，由此可得取代度为98%的产物，并通过红外、核磁等手段证实ETA在壳聚糖的氨基上发生了亲核取代反应，改性后产物的水溶性和正电性均有明显改善。将HACC用来处理脱胶废水，获得的最佳絮凝条件为：HACC取代度为98%、用量为1g/L，废水pH=8，搅拌速度400rpm，沉降时间3h，温度为30℃。在此情况下，对废水的处理效果最好，可使浊度去除率达99%，蛋白质去除率为86%，COD的去除率为41%。通过与其他絮凝剂（铝盐、铁盐及壳聚糖）的比较可以看出，HACC具有绿色环保且性能优良的特点。为考察HACC的实用性，用其处理丝绸之路控股集团有限公司的丝绸精练废水，絮凝完成后，出水的多数指标可达三级排水标准，只有COD值需在后期的深度处理中进一步降低。另外，为探索HACC-丝胶絮凝物的再次应用，本文将其作为整理剂对棉织物进行改性，有效提高了棉的吸湿性、抗菌性和抗皱性。最后，本文对絮凝动力学及絮凝机理进行了研究，文中考察了速度梯度和时间等动力因素对絮体粒径平均生长速度的影响，通过响应曲面法给出了本实验的最佳条件为：G0=3281.53s-1、T0=59.03s、G1=200s-1、T1=15.18min，此时絮体的平均生长速度达到最大值71.87μm/min，对废水的处理效果最佳。同时，给出了絮凝实验的建议动力条件：G0=3000~3400s-1、T0=48~64s、G1=0~400s-1、T1=13~17min。在机理方面，通过分析废水zeta电位和处理效果的关系并观察SEM图可知：HACC对蛋白质的絮凝作用以电中和为主，吸附架桥为辅。

摘要	第4-5页
Abstract	第5-6页
第一章前言	第10-20页
1.1 研究背景及意义	第10-11页
1.2 文献综述	第11-19页
1.2.1 脱胶废水处理及丝胶蛋白回收技术	第11-13页
1.2.2 壳聚糖的改性及其应用	第13-16页
1.2.3 壳聚糖及其衍生物在水处理中的应用研究	第16-19页
1.3 主要研究内容	第19-20页
第二章壳聚糖季铵盐的制备、表征及性能分析	第20-36页
2.1 实验部分	第20-24页
2.1.1 实验材料、药品及仪器	第20-21页
2.1.2 实验方法	第21-23页
2.1.2.1 壳聚糖指标的筛选	第21页
2.1.2.2 壳聚糖的季铵化改性	第21-22页
2.1.2.3 丝胶蛋白废水的制备	第22-23页
2.1.2.4 壳聚糖季铵盐的表征	第23页
2.1.2.5 壳聚糖季铵盐的性能分析	第23页
2.1.3 测试方法	第23-24页
2.1.3.1 取代度的测定	第23-24页
2.1.3.2 浊度的测定	第24页
2.1.3.3 zeta 电位的测定	第24页
2.2 结果与讨论	第24-35页
2.2.1 壳聚糖原料的优选	第24-27页
2.2.1.1 脱乙酰度的影响	第24-26页
2.2.1.2 粘度（分子量）的影响	第26-27页
2.2.2 壳聚糖季铵盐的制备	第27-31页
2.2.2.1 加料方式对取代度的影响	第27-28页
2.2.2.2 pH 对取代度的影响	第28-29页
2.2.2.3 反应温度对取代度的影响	第29-30页
2.2.2.4 反应时间对取代度的影响	第30页
2.2.2.5 反应物摩尔比对取代度的影响	第30-31页
2.2.3 壳聚糖季铵盐的表征	第31-34页
2.2.3.1 红外光谱分析	第31-32页
2.2.3.2 核磁分析	第32-33页
2.2.3.3 XRD 分析	第33-34页
2.2.4 壳聚糖季铵盐的性能分析	第34-35页
2.2.4.1 水溶性	第34页
2.2.4.2 正电性	第34-35页
2.3 本章小结	第35-36页
第三章壳聚糖季铵盐处理丝胶蛋白废水及絮凝产物再利用初探	第36-51页
3.1 实验部分	第36-40页
3.1.1 实验材料、药品及仪器	第36-37页
3.1.2 实验方法	第37-39页
3.1.2.1 蛋白质浓度标准曲线的绘制	第37页
3.1.2.2 丝胶蛋白废水的制备	第37页
3.1.2.3 壳聚糖季铵盐处理脱胶废水	第37-38页
3.1.2.4 其他混凝剂与 HACC 的性能比较	第38页
3.1.2.5 HACC 处理工厂实际废水	第38页
3.1.2.6 絮凝产物对棉的改性	第38-39页
3.1.3 测试方法	第39-40页
3.1.3.1 浊度的测定	第39页
3.1.3.2 吸光度的测定	第39页
3.1.3.3 化学需氧量（COD）的测定	第39页
3.1.3.4 固体悬浮物（SS）的测定	第39页
3.1.3.5 生化需氧量（BOD）的测定	第39-40页
3.1.3.6 回潮率的测定	第40页
3.1.3.7 折皱回复角的测定	第40页
3.1.3.8 抗菌性的测定	第40页
3.2 结果与讨论	第40-50页
3.2.1 蛋白质浓度标准工作曲线	第40-41页
3.2.2 丝胶蛋白废水的分析	第41页
3.2.3 丝胶蛋白废水处理工艺分析	第41-47页
3.2.3.1 取代度对处理效果的影响	第41-42页
3.2.3.2 HACC 用量对处理效果的影响	第42-43页
3.2.3.3 pH 对处理效果的影响	第43-44页
3.2.3.4 搅拌速度对处理效果的影响	第44-45页
3.2.3.5 沉降时间对处理效果的影响	第45-46页
3.2.3.6 温度对处理效果的影响	第46-47页
3.2.4 不同絮凝剂对脱胶废水处理效果的比较	第47-48页
3.2.5 工厂实际废水的处理处理效果分析	第48-49页
3.2.6 絮凝产物再利用初探	第49-50页
3.3 本章小结	第50-51页
第四章壳聚糖季铵盐絮凝丝胶蛋白废水的动力学及机理研究	第51-68页
4.1 实验部分	第51-55页
4.1.1 实验材料、药品及仪器	第51-52页
4.1.2 实验方法	第52-55页
4.1.2.1 脱胶废水的制备	第52页
4.1.2.2 速度梯度（G）的计算	第52-53页
4.1.2.3 实验方案的确定	第53-54页
4.1.2.4 絮体生长的监测及平均生长速度的计算	第54页
4.1.2.5 絮体生长速度与处理效果关系	第54页
4.1.2.6 pH 对废水、HACC 溶液 zeta 电位的影响	第54页
4.1.2.7 不同絮凝条件对蛋白质浓度和 zeta 电位的影响	第54页
4.1.2.8 SEM 测试	第54-55页
4.1.3 测试方法	第55页
4.1.3.1 絮体粒径的测定	第55页
4.1.3.2 浊度的测定	第55页
4.1.3.3 zeta 电位的测定	第55页
4.2 结果与讨论	第55-66页
4.2.1 絮凝动力学	第55-62页
4.2.1.1 粒径的在线监测及平均生长速度	第55-58页
4.2.1.2 粒径平均生长速度与废水处理效果的关系	第58页
4.2.1.3 实验模型分析	第58-59页
4.2.1.4 动力因素对颗粒生长的影响	第59-62页
4.2.2 絮凝机理研究	第62-66页
4.2.2.1 pH 对废水、HACC 溶液 zeta 电位的影响	第62-63页
4.2.2.2 电中和作用	第63-64页
4.2.2.3 吸附架桥作用	第64-66页
4.3 本章小结	第66-68页
第五章结论	第68-69页
参考文献	第69-76页
致谢	第76-77页
攻读硕士学位期间发表的学术论文	第77页

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论文编号ABS544981，这篇论文共77页

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