磺化木质素型工业水处理剂的制备和性能表征开题报告

 2021-08-09 00:39:21

1. 研究目的与意义

水是支撑人类社会发展的基础性资源,随着我国人口的增长和经济的快速发展,许多地区出现了越来越严重的水问题,为此,我国制订并实施了水资源可持续开发战略,即在合理使用现有水资源的同时提高水资源的利用率,在此过程中,需要使用大量的水处理剂。由于冷却水用量占工业用水的60-70%,所以合理节约冷却水尤为重要。节约冷却水的主要方法是提高冷却水的循环利用率,加大冷却水的浓缩倍数,但这又会给冷却水系统带来了严重的腐蚀和结垢等问题,同时也对水处理药剂提出了更高的要求,以保证循环冷却水系统在高硬度、高碱度、高氯离子或高浓度有机污染物等条件下的正常运行。

现代社会工业发展迅速、水资源匮乏及污染加剧的严峻形势,极大的促进水处理化学品的开发和研制,特别是新型水处理化学品的研究正向高效、无毒、无公害方向发展。木质素磺酸盐是亚硫酸盐法制浆造纸过程的副产物,曾经被用作缓蚀阻垢剂使用,但性能一般,与聚磷酸盐和有机磷酸盐类缓蚀阻垢剂差别较大,多作为辅助成份进行复配。目前,国内对于木质素和木质素磺酸盐的研究逐渐增多,但以木质素磺酸盐为主剂的缓蚀阻垢剂在工业上的应用仍然很少。本产品在调研国内外水处理剂生产最新动向后,经大量反复实验和现场试验,采用复配法技术研发磺化木质素型工业水处理剂,对于充分发挥木质素系水处理剂功能具有现实意义。

2. 国内外研究现状分析

木质素是植物纤维的重要组成和造纸黑液污染的主要成分。改性木质素具有优良的理化特性,可作为水处理剂,具有充分利用资源和高效治理废水的双重意义。对木质素絮凝剂、缓蚀剂、阻垢剂和分散剂等的不同合成方法及应用效果进行了综述,认为木质素水处理剂具有很好的经济效益和发展前景。

木质素型水处理剂的研究始于20世纪60年代,一般是以造纸工业产生的木质素为原料,通过改性方法制备木质素系水处理剂,其研究和应用已经取得一定成果。国内有中科院广州化学研究所、华南理工大学以及南京林业大学等单位在木质素水处理剂研究方面做了比较多的工作,多将木质素改性作为功能较为单一的絮凝剂、分散剂、缓蚀剂、阻垢剂、离子交换树脂等,但没有见到利用木质素制备同时兼有多种功能的水处理剂的报道。由于木质素是天然高分子混合物,成分复杂,以木质素为主要原料制备水处理剂产品的功能较为单一,没有充分发挥木质素作为天然高分子特有的分子结构多样化优势,在性能和价格上尚无法与以石油为原料制备的产品竞争,故实际应用很少。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

(1)通过试验对木质素磺酸钠、hedp、atmp单独使用时的缓蚀、阻垢性能的研究。通过正交试验选出几种药剂的复配方法,并确定最佳的复配比例,得到一种新型的复配缓蚀阻垢剂。

(2)操作条件对缓蚀阻垢剂的影响研究。考查温度、ph值、药剂浓度等对药剂缓蚀、阻垢性能的影响。

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4. 研究创新点

(1)本试验仅研究了木质素磺酸钠与hedp、atmp复配的可行性,未对其他类型的水处理剂进行研究,所以应该在以后的试验研究中继续考查木质素磺酸钠与其他药剂间的协同作用。

(2)木质素磺酸钠作为水处理剂使用时有多种用途,如作絮凝剂、缓蚀剂、阻垢剂、分散剂、离子交换树脂等,本试验仅研究了其作为缓蚀、阻垢剂方面的应用,应该通过试验开拓其应用领域,充分利用木质素的性质,研究和继续发展其在其他领域的应用。

(3)建议通过改性等方法改进木质素磺酸钠的性能,开发出一种更加环保、无毒或低毒、价格更加低廉且易被降解的水处理剂。

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