木质素基聚合物高岭土悬浮液中絮凝性能和沉降性能检测方案(激光光散射仪)

利用LUMiSizer研究阳离子木质素聚合物对高岭土颗粒的絮凝作用 介绍 工业废水中含有多种无机物和有机物（如重金属、悬浮颗粒物和芳香族分子）污染环境。絮凝法处理废水已有几十年的历史。由于大多数自然产生的胶体主要带负电，添加阳离子聚合物是从废水中分离d悬浮颗粒的有效替代方法。其中，合成的有机高分子，如阳离子聚丙烯酰胺（PAM）和聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDADMAC），已广泛应用于选矿和造纸废水处理中。这些聚合物可形成大而坚固的絮凝体，沉降性能良好，可有效去除。尽管其应用范围很广，但不可生物降解，价格昂贵，有时会对健康造成危害。近年来，具有可生物降解性和可再生性，环境友好型聚合物受到了广泛关注。如淀粉、壳聚糖、纤维素等天然高分子絮凝剂已广泛应用于废水处理中。此外，业内还制备了壳聚糖、纤维素、淀粉等阳离子多糖，并对不同的废水进行了絮凝处理。 本文以DMC和木质素为原料，通过自由基聚合制备了硫酸盐木质素基聚合物，研究了不同分子量和电荷密度的聚合物（KLD）在高岭土悬浮液中的絮凝行为。本文介绍了木质素基聚合物的性能与其絮凝性能和沉降性能之间的关系。研究了木质素DMC聚合物的电荷密度和分子量对其絮凝性能的影响。但絮凝机理及其对絮凝体沉降的影响有待于进一步研究。 实验 本研究以硫酸盐木质素（KL）为原料，与DMC聚合制备阳离子水溶性聚合物。制备了五种不同分子量和电荷密度的聚合物（KLD），考察了它们在高岭土悬浮液中的絮凝效果。 在每次测量中，将1 mL 0.4 g/L粘土悬浮液转移到样品管中，以不同转速（200、400、800、1600和3200 rpm）测试20分钟，每5秒采集一次图谱，光因子为1。 结果与分析 图8（a）8 mg/g和（b）32 mg/g浓度下高岭土悬浮液中KLD的沉降速度 从图8可以看到高岭土悬浮液中两种浓度（8 mg/g KLD和32 mg/g KLD）的不同RCF下KLD的沉降速度。一般而言，絮凝剂凝聚颗粒从单分散体系转变为多分散体系。在8 mg/g和32 mg/g浓度下，所有KLD的沉降速度趋势相似，但在加速离心的情况下，KLD5的沉降速度比其他KLD的沉降速度显著增加。KLD诱导的絮体的较高沉降速率可能是由于它们在高RCF下平行于离心方向的取向。由于絮体的多分散性，KLD/高岭土颗粒的流动阻力不同于球形颗粒。因此，当絮体与流场平行时，絮体所受的阻力较小，沉降速度较快。因此，结果表明，在改变离心力的作用下，KLD使悬浮液中的絮体不均匀沉降。其他研究还证实，高岭土悬浮液中絮体的沉降速率主要取决于粒径和密度。 图9（a）8 mg/g（b）32 mg/g浓度下的KLDs的粒径分布 通过分析固定位置透光率随时间的变化，确定了絮体的体积加权粒度分布，结果如图9所示。在没有KLD的情况下，稳定分散的高岭土粒径为4.7μm，随着KLD的加入导致了较大颗粒的形成，这些颗粒可以更快地沉降。正如图中观察到的，通过增加离心力，颗粒尺寸从KLD1增加到KLD5。同样的道理，二氧化硅分散体的粒径也会随着聚合物浓度和聚合物分子量的增加而增大。 结果表明，随着KLD浓度、电荷密度和分子量的增加，絮体的致密性降低，沉降速度逐渐增大。通过增加离心力，絮体的尺寸和沉降速度增加，而与KLD性质无关。KLD5诱导的絮体沉降速度分别为184mm/h和244mm/h，絮体粒径增大到10.98μm和13.69μm，浓度分别为8 mg/g和32 mg/g。KLD的加入使高岭土颗粒由单分散沉降转变为多分散沉降。 小结 LUMiSizer®分散体系分析仪，应用STEP®技术，为废水处理研究提供了快捷有效的工具。不仅一次可以测试12个样本，而且可多波长(近红外865nm+蓝光410nm)灵活的应用于样品性能测试，在提供稳定性测定的同时，还可为用户可提供更多更深入的分析信息，如沉降过程中体系内发生絮凝的变化情况，以及相关粒径等数据，这样将大大提高了用户的工作效率。 1.   介绍工业废水中含有多种无机物和有机物（如重金属、悬浮颗粒物和芳香族分子）污染环境。絮凝法处理废水已有几十年的历史。由于大多数自然产生的胶体主要带负电，添加阳离子聚合物是从废水中分离d悬浮颗粒的有效替代方法。其中，合成的有机高分子，如阳离子聚丙烯酰胺（PAM）和聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDADMAC），已广泛应用于选矿和造纸废水处理中。这些聚合物可形成大而坚固的絮凝体，沉降性能良好，可有效去除。尽管其应用范围很广，但不可生物降解，价格昂贵，有时会对健康造成危害。近年来，具有可生物降解性和可再生性，环境友好型聚合物受到了广泛关注。如淀粉、壳聚糖、纤维素等天然高分子絮凝剂已广泛应用于废水处理中。此外，业内还制备了壳聚糖、纤维素、淀粉等阳离子多糖，并对不同的废水进行了絮凝处理。本文以DMC和木质素为原料，通过自由基聚合制备了硫酸盐木质素基聚合物，研究了不同分子量和电荷密度的聚合物（KLD）在高岭土悬浮液中的絮凝行为。本文介绍了木质素基聚合物的性能与其絮凝性能和沉降性能之间的关系。研究了木质素DMC聚合物的电荷密度和分子量对其絮凝性能的影响。但絮凝机理及其对絮凝体沉降的影响有待于进一步研究。 2.   实验本研究以硫酸盐木质素（KL）为原料，与DMC聚合制备阳离子水溶性聚合物。制备了五种不同分子量和电荷密度的聚合物（KLD），考察了它们在高岭土悬浮液中的絮凝效果。在每次测量中，将1 mL 0.4 g/L粘土悬浮液转移到样品管中，以不同转速（200、400、800、1600和3200 rpm）测试20分钟，每5秒采集一次图谱，光因子为1。 3.   结果与分析图8（a）8 mg/g和（b）32 mg/g浓度下高岭土悬浮液中KLD的沉降速度 从图8可以看到高岭土悬浮液中两种浓度（8 mg/g KLD和32 mg/g KLD）的不同RCF下KLD的沉降速度。一般而言，絮凝剂凝聚颗粒从单分散体系转变为多分散体系。在8 mg/g和32 mg/g浓度下，所有KLD的沉降速度趋势相似，但在加速离心的情况下，KLD5的沉降速度比其他KLD的沉降速度显著增加。KLD诱导的絮体的较高沉降速率可能是由于它们在高RCF下平行于离心方向的取向。由于絮体的多分散性，KLD/高岭土颗粒的流动阻力不同于球形颗粒。因此，当絮体与流场平行时，絮体所受的阻力较小，沉降速度较快。因此，结果表明，在改变离心力的作用下，KLD使悬浮液中的絮体不均匀沉降。其他研究还证实，高岭土悬浮液中絮体的沉降速率主要取决于粒径和密度。图9（a）8 mg/g（b）32 mg/g浓度下的KLDs的粒径分布 通过分析固定位置透光率随时间的变化，确定了絮体的体积加权粒度分布，结果如图9所示。在没有KLD的情况下，稳定分散的高岭土粒径为4.7μm，随着KLD的加入导致了较大颗粒的形成，这些颗粒可以更快地沉降。正如图中观察到的，通过增加离心力，颗粒尺寸从KLD1增加到KLD5。同样的道理，二氧化硅分散体的粒径也会随着聚合物浓度和聚合物分子量的增加而增大。 结果表明，随着KLD浓度、电荷密度和分子量的增加，絮体的致密性降低，沉降速度逐渐增大。通过增加离心力，絮体的尺寸和沉降速度增加，而与KLD性质无关。KLD5诱导的絮体沉降速度分别为184mm/h和244mm/h，絮体粒径增大到10.98μm和13.69μm，浓度分别为8 mg/g和32 mg/g。KLD的加入使高岭土颗粒由单分散沉降转变为多分散沉降。4. 小结LUMiSizer®分散体系分析仪，应用STEP®技术，为废水处理研究提供了快捷有效的工具。不仅一次可以测试12个样本，而且可多波长(近红外865nm+蓝光410nm)灵活的应用于样品性能测试，在提供稳定性测定的同时，还可为用户可提供更多更深入的分析信息，如沉降过程中体系内发生絮凝的变化情况，以及相关粒径等数据，这样将大大提高了用户的工作效率。