两性聚电解质P（DMDAAC-AM-AA）处理造纸白水中Ca2+的研究

doi:10.3969/j.issn.0253-2417.2014.04.009

林产化学与工业 ›› 2014, Vol. 34 ›› Issue (4): 51-58.doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2014.04.009

两性聚电解质P（DMDAAC-AM-AA）处理造纸白水中Ca²⁺的研究

孙旋, 戴红旗, 钱慧文, 毛圣陶, 王晶晶

南京林业大学江苏省制浆造纸科学与技术重点实验室, 江苏南京 210037

收稿日期:2013-05-21 出版日期:2014-08-25 发布日期:2015-08-18
作者简介:孙旋（1987-），男，江苏南通人，硕士，主要从事造纸湿部化学研究工作
基金资助:
国家自然科学基金资助项目（31270614）；江苏省高校自然科学研究重大项目资助（09KJA220002）

Removal of Ca²⁺ from Papermaking Whitewater by Polyampholyte P (DMDAAC-AM-AA)

SUN Xuan, DAI Hong-qi, QIAN Hui-wen, MAO Sheng-tao, WANG Jing-jing

Jiangsu Provincial Key Lab of Pulp and Paper Science and Technology, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China

Received:2013-05-21 Online:2014-08-25 Published:2015-08-18
Contact: 戴红旗，教授，博士生导师，研究领域为造纸清洁生产技术；E-mail：daihq@njfu.com.cn。 E-mail:daihq@njfu.com.cn

摘要/Abstract

摘要： 以实验室自制聚二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺-丙烯酸（P（DMDAAC-AM-AA））为吸附剂、造纸白水中Ca²⁺为吸附质，研究了pH值、Ca²⁺初始浓度及聚合物重均相对分子质量（M_W）对吸附过程的影响，采用Freundlich、Langmuir等温吸附模型绘制了吸附等温线，并通过Lagrange动力学方程对实验数据进行了拟合。结果表明，碱性环境下有利于吸附过程的进行，且最佳pH值范围为9~11；随着Ca²⁺初始浓度的增加，吸附量先增加后趋于平稳；对吸附最有利的M_W范围为600 000~800 000。聚合物对Ca²⁺的吸附动力学曲线符合Lagrange准二级动力学模型，属于化学吸附过程；其等温吸附曲线符合Langmuir模型，属于单分子层吸附；无量纲平衡参数（R_L）值在不同温度下均小于0.5，表明吸附性能良好。同时，还探讨了纸浆纤维对聚合物的吸附性能和影响因素，采用傅立叶红外差谱进行了表征。结果表明，温度20~30℃、搅拌速度 120 r/min 的条件下，吸附在 60 min 时达到平衡，平衡吸附量为 2.4 mg/g（以绝干浆计）左右；红外差谱证实了纤维表面吸附有一定量的聚合物，且氢键结合是纤维与聚合物吸附的主要机理之一。

关键词: 两性聚电解质, 造纸白水, 钙离子, 纤维, 吸附

Abstract: A polyamoholyte, P(DMDAAC-AM-AA) which was composed of acrylamide (AM), acrylic acid (AA) and dimethyl diallyl ammonium chloride (DMDAAC) was prepared in the lab. Its property, mechanism and affecting factors for Ca²⁺ adsorption from papermaking whitewater were studied. The results indicated that, alkaline environment was beneficial to the adsorption process under the optimum pH range 9 to 11. Besides, along with the increasing of the initial concentration of Ca²⁺, the adsorption increased firstly and then leveled off, and the optimum molecular weight range was 600 000 to 800 000. Moreover, the adsorption kinetic curve of Ca²⁺ was represented as a chemisorption process and was quite fit for Lagrange pseudo-second-order model. The adsorption isotherm was accordance with a Langmuir model. It was a monomolecular layer and easy adsorption process. The values of R_L at different temperatures were below 0.5. Besides, the adsorption of P(DMDAAC-AM-AA) onto fibers was characterized by FT-IR. The adsorption equilibrium was achieved at 60min as the whitewater was stirred at 120 r/min and 20-30℃, and the equilibrium absorption capacity was ca.2.4 mg/g oven dry fiber. The adsorption of the polymers on the fiber surface was confirmed by the FT-IR analysis.

Key words: polyampholyte, papermaking whitewater, calcium ion, fiber, adsorption

中图分类号:

TQ35
TQ116.2

孙旋, 戴红旗, 钱慧文, 毛圣陶, 王晶晶. 两性聚电解质P（DMDAAC-AM-AA）处理造纸白水中Ca²⁺的研究[J]. 林产化学与工业, 2014, 34(4): 51-58.

SUN Xuan, DAI Hong-qi, QIAN Hui-wen, MAO Sheng-tao, WANG Jing-jing. Removal of Ca²⁺ from Papermaking Whitewater by Polyampholyte P (DMDAAC-AM-AA)[J]. Chemistry and Industry of Forest Products, 2014, 34(4): 51-58.

参考文献

[1] BHATNAGAR A,MINOCHA A K.Utilization of industrial waste for cadmium removal from water and immobilization in cement[J].Chemical Engineering Journal,2009,150(1):145-151.
[2] GARG U K,KAUR M P,GARG V K,et al.Removal of hexavalent chromium from aqueous solution by agricultural waste biomass[J].Journal of Hazardous Materials,2007,140(1/2):60-68.
[3] 叶春洪.ACS对造纸湿部系统钙离子络合作用及机理研究[D].南京:南京林业大学硕士学位论文,2008.
[4] ZHU Wen-yuan,ZHAO Chuan-shan,TIAN Ying-zi,et al.Preparation and application of amphoteric polyacrylamide with suitability to white water closure[J].Journal of Shaanxi University of Science and Technology,2007,25(4):6-11.
[5] 许桂红,钟广泉,江锋,等.两性聚丙烯酰胺纸张干强剂的研究及应用[J].造纸科学与技术,2009,28(4):40-44.
[6] YOSHIO mori.Blended amphoteric PAMs:Hight performance as retention aids[J].Tappi Journal,2007,90(12):17-20.
[7] LU Shao-jie,LIU Rui-xian,SUN Xi-ming.A study on the synthesis and application of an inverse emulsion of amphoteric polyacrylamide as a retention aid in papermaking[J].Journal of Applied Polymer Science,2002,84(2):343-350.
[8] KOL/ODYSKA D.The effect of the novel complexing agent in removal of heavy metal ions from waters and waste waters[J].Chemical Engineering Journal,2010,165(3):835-845.
[9] 刘忠.造纸湿部化学[M].北京:中国轻工业出版社,2010.
[10] 叶春洪,戴红旗,王淑梅,等.ACS对钙离子吸附性能的研究[J].中国造纸学报,2009,24(1):85-90.
[11] XU Shi-mei,FENG Shun,PENG Gui,et al.Removal of Pb (II) by crosslinked amphoteric starch containing the carboxymethyl group[J].Carbohydrate Polymers,2005,60(3):301-305.
[12] 吴家前,季剑锋,林叶丹,等.胺基螯合蔗渣纤维素对模拟废水中Cu²⁺的吸附[J].中国造纸学报,2012,27(4):23-27.
[13] 刘明华,林春香.天然高分子改性吸附剂[M].北京:化学工业出版社,2011.
[14] 郝硕硕,朱家亮,黄慧,等.改性沸石对Cd(Ⅱ)的吸附平衡及动力学[J].环境工程学报,2012,6(8):2693-2697.
[15] 刘明华,李翔,刘卫国,等.一种新型球形纤维素吸附剂的研究[J].精细化工,2001,18(7):401-404.
[16] 孙哲,夏延致,全凤玉,等.海藻酸纤维对碱性品红的吸附性能研究[J].合成纤维工业,2012,35(4):4-7.
[17] AHALYA N,KANAMADI R D,RAMACHANDRA T V.Biosorption of chromium (VI) from aqueous solutions by the husk of Bengal gram (Cicer arientinum)[J].Electronic Journal of Biotechnology,2005,8(3):258-264.

两性聚电解质P（DMDAAC-AM-AA）处理造纸白水中Ca²⁺的研究

Removal of Ca²⁺ from Papermaking Whitewater by Polyampholyte P (DMDAAC-AM-AA)

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

关于本刊

投稿指南

在线期刊

相关单位

联系我们

[1]	邢健雄, 郑凯, 韩尊强, 徐伟涛, 王堃. 纤维素基电极材料在柔性超级电容器中的应用研究进展[J]. 林产化学与工业, 2019, 39(4): 9-17.
[2]	陈金伟, 王丹, 商士斌, 刘鹤, 蔡照胜. 端氨基超支化聚合物接枝双醛基纳米纤维素的制备及其对Ni²⁺的吸附[J]. 林产化学与工业, 2019, 39(4): 18-26.
[3]	陈妍, 王梓鑫, 李奇臻, 夏剑雨, 刘祝兰, 曹云峰. 木质纤维吸油气凝胶的制备及性能[J]. 林产化学与工业, 2019, 39(4): 49-55.
[4]	吴少基, 江坤, 叶跃元, 刘运权, 王夺, 李水荣. 污泥与杨木屑共热解焦制活性炭及其废水处理应用[J]. 林产化学与工业, 2019, 39(4): 56-64.
[5]	熊明诚, 王梓, 鄢雨欣, 郑艳灵, 肖真真, 卢麒麟, 黄彪. 超声波辅助对甲苯磺酸催化水解纸浆制纳米纤维素晶体[J]. 林产化学与工业, 2019, 39(4): 72-76.
[6]	孙永昌, 张冰清, 刘力鸣, 刘肖南, 史正军. 木质素基炭材料的制备及其对Cr(VI)的吸附机制研究[J]. 林产化学与工业, 2019, 39(4): 120-128.
[7]	石爽, 胡芳, 缪泽超, 蔡合田, 李得钊. 超声波处理废纸纤维的研究进展[J]. 林产化学与工业, 2019, 39(3): 17-24.
[8]	马红亮, 陈健, 焦健, 邓拥军, 孔振武, 房桂干. 长链硅烷改性杨木纤维的制备及其表征[J]. 林产化学与工业, 2019, 39(3): 25-33.
[9]	詹满军, 陈志林, 储富祥. 复合型阻燃剂对无醛超低密度纤维板性能的影响[J]. 林产化学与工业, 2019, 39(3): 87-93.
[10]	陈超, 王傲, 孙康, 卢辛成, 许伟, 蒋剑春. 生物质原料的Ni催化石墨化研究[J]. 林产化学与工业, 2019, 39(3): 94-100.
[11]	周威, 贾普友, 张猛, 周永红. 含氮杂环桐油基硬质聚氨酯泡沫塑料的制备及性能表征[J]. 林产化学与工业, 2019, 39(2): 53-58.
[12]	李延庆, 刘志明, 程小凯, 曹梦楠, 王佳楠. 海藻酸钠/纤维素复合微球的制备及性能表征[J]. 林产化学与工业, 2019, 39(2): 67-72.
[13]	尹文章, 李建强, 许正茂, 张春辉. 低品质纤维制备微纤化纤维素的研究[J]. 林产化学与工业, 2019, 39(2): 89-95.
[14]	赵存异, 应文俊, 史正军, 杨海艳, 郑志锋, 杨静. 羟丙基化碱木质素的制备及其对纤维素酶水解的影响[J]. 林产化学与工业, 2019, 39(2): 109-114.
[15]	卢传巍, 王春鹏, 储富祥, 王基夫. ATRP法制备纤维素-油脂-糠醛热塑性弹性体及性能表征[J]. 林产化学与工业, 2019, 39(1): 75-80.