水是人类生产生活中最为重要的物质。吸附和絮凝是废水回用最为关键的工艺。凹凸棒土是一种多孔性链层状含水富镁铝硅酸盐粘土矿物，具有较高的吸附脱色能力和一定的阳离子交换容量，广泛应用于油品的吸附脱色。由于凹凸棒土本身含有大量的羟基，其亲水能力较强，对水溶液中有机物的吸附能力较弱，需要对其进行有机改性以改变凹凸棒土的表面性能。在凹凸棒土的有机改性过程中，阳离子交换容量是影响凹凸棒土有机改性效果的重要特性之一，通过对凹凸棒土活化后可得到阳离子交换容量较高的活化凹凸棒土，然后用阳离子有机试剂对活化凹凸棒土进行有机改性就可以改变凹凸棒土的表面性能，从而能够增强凹凸棒土对水中有机物的吸附力或与高分子材料间的相容性。另一方面，由于传统无机絮凝剂存在的金属离子残留和有机高分子絮凝剂稳定性差、不易降解的缺点，天然高分子絮凝剂由于来源广泛，可再生，环境友好等优点，得到业内的广泛关注。但是天然高分子絮凝剂也存在溶解性差，分子量相对较低及絮凝效果不佳等不足之处。而上述问题，可通过适当的化学改性进行改善。本文在对近年来凹凸棒土和絮凝剂的发展及在水处理中的应用情况综述的基础上，从以下几个方面对凹凸棒土和改性天然高分子絮凝剂进行了研究。
首先，研究了提高凹凸棒土阳离子交换容量的方法，为后续的凹凸棒土有机改性及制备复合材料奠定基础。相对于原土，凹凸棒土经稀硫酸和稀盐酸活化后，其阳离子交换容量均出现了增加。H+浓度为1 mol/L时，凹凸棒土酸化后的阳离子交换容量最大，此后随着酸浓度的增大，其阳离子交换容量逐渐降低;不同焙烧温度对凹凸棒土原土的阳离子交换容量影响不大，但是对于0.5mol/L稀硫酸活化凹凸棒土，其阳离子交换容量随焙烧温度的升高而有所降低。
其次，以水解液为吸附对象，考察了凹凸棒土及其有机改性产物的吸附脱色性能。相关样品的性质分别用FT-IR、XRD和BET进行了表征。并研究了不同条件如初始pH值、吸附剂用量、吸附温度对脱色率的影响。与仅用硫酸活化的凹凸棒土相比，再经阳离子表面活性剂十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)改性得到的有机改性凹凸棒土对水解液的脱色率有了明显的提高。
第三，以丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵和羧甲基纤维素为原料，采用水溶液聚合法制备得到一种天然高分子基的复合絮凝剂PDAC。红外结果表明，PDAC中含有三种单体的特征吸收峰，说明PDAC是由三种单体共聚得到的。考察了不同反应条件得到的PDAC对高岭土浊度水的浊度去除率的影响，结果表明，在反应条件为:阳离子度30％、初始固含量20％、引发剂用量0.35g、反应温度75℃时，所得产物对0.25％高岭土模拟浊度水的絮凝效果最好
第四，以酸活化凹凸棒土、AM、DMDAAC和CMC为原料，采用水溶液聚合法制备了凹凸棒土改性PDAC。采用两步法，首先将阳离子交换容量最大的活化凹凸棒土与DMDAAC在水溶液中进行离子交换，然后加入AM和CMC共聚，得到凹凸棒土改性PDAC。絮凝结果表明，凹凸棒土改性PDAC的较佳反应条件为:阳离子度30％、初始固含量20％、凹凸棒土用量0.6g，引发剂用量0.35g、 CMC用量1.0g，反应温度75℃。在此条件下，所得产物对0.25％高岭土模拟浊度水的絮凝效果最好。同时，加入一定量的凹凸棒土后，PDAC的储存稳定性有了一定程度的提高。

    关键词：
    天然高分子复合絮凝剂 合成工艺 凹凸棒土 表面改性
    作者：
    杨会娟
    学位授予单位：
    中国科学院大学
    授予学位：
    硕士
    学科专业：
    化学工程
    导师姓名：
    陈新德
    学位年度：
    2015
    语种：
    中文
    分类号：
    TQ421.38