聚乙烯胺的制备及其在除藻中的应用(附件)
本实验采用聚N-乙烯基甲酰胺（以下简称PNVF）水解法制备聚乙烯胺（以下简称PVAm）。方法一是用N-乙烯基甲酰胺（以下简称NVF）的聚合反应制作中间产物PNVF，然后用氢氧化钠来水解制备PVAm，但其胺化度较低。方法二是用盐酸来水解，其胺化度相对较高，并用红外、胺化度、元素分析等手段进行表征。本实验根据水解时间对胺化度影响的研究，最终确定酸水解6小时的胺化度最高，用其不同的浓度来除藻，与长纤凹土、短纤凹土、海泡石、滑石粉、砂土、硅灰石的除藻效果进行比较。并对除藻后的藻细胞絮凝体进行表征。关键词 N-乙烯基甲酰胺，聚乙烯胺，胺化度，红外，除藻目 录
1 引言 1
1.1 铜绿微囊藻的特性 1
1.2 藻华的主要危害 1
1.3 当前除藻的主要技术 1
1.3.1 化学除藻技术 2
1.3.2 生物除藻技术 2
1.3.3 过滤法除藻 2
1.3.4 紫外光照射除藻 2
1.3.5 黏土除藻 2
1.4 PVAm用于除藻的可行性 3
1.4.1 PVAm的性能 3
1.4.2 PVAm的制备 4
1.4.3 PVAm的应用领域 4
1.5 研究目的与意义 5
2 实验部分 5
2.1 实验药品和仪器 5
2.1.1 实验药品 5
2.1.2 实验仪器 6
2.2 技术路线 6
2.3 实验方法 7
2.3.1 PVAm的制备 7
2.3.2 铜绿微囊藻的培养和藻悬液的制备 7
2.3.3 絮凝除藻实验方法 8
2.3.4 藻细胞数密度的测定方法 8
2.3.5 吸光度的测定方法 9
2.3.6 电导法测胺化度 9
3 实验结果与讨论 10
3.1 PVAm的制备 10
3.1.1 红外表征 10
3.1.2 胺化度 11
3.2 除藻性能实验 12
3
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
方法 8
2.3.4 藻细胞数密度的测定方法 8
2.3.5 吸光度的测定方法 9
2.3.6 电导法测胺化度 9
3 实验结果与讨论 10
3.1 PVAm的制备 10
3.1.1 红外表征 10
3.1.2 胺化度 11
3.2 除藻性能实验 12
3.2.1 不同黏土矿物的除藻效果 12
3.2.2 PVAm的除藻性能 20
3.2.3 PVAm与其他黏土矿物的除藻性能比较 22
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 引言
20世纪以来，随着人们生活水平的提高，经济的发展，不合理的生产生活方式导致水体中的氮（N）、磷（P）等营养素富集，使得全球性水体富营养的状况愈加严重[1]。20世纪80年代，水源水质的调查结果显示，被我国有很多的湖泊处于富营养化状态。近年来，水体的富营养化状况更加严重，涉及面更广，包括海洋、江河、水库也有富营养化的趋势。形成水华的主要藻类之一便是蓝藻[2]，其中微囊藻水华是最严重的一类[3]。在水体中，铜绿微囊藻生长繁殖迅速，易形成水华，至今为止还没有研究出很好的办法来控制微囊藻的繁殖蔓延。随着水体富营养化的加剧，除藻迫在眉睫。
1.1 铜绿微囊藻的特性
铜绿微囊藻是浮游性、暖温性藻类植物。细胞呈球形、近球形、直径约为3—7μm。群体中细胞呈团状结构。在中国，分布范围广，多生长于湖泊、池塘等有机质丰富的水体中。当水温在28～32℃时繁殖较快，使水体呈灰绿色，形成水华，有臭味。
1.2 藻华的主要危害
藻华也称水华，是一种破坏水生态系统、导致水质恶化的异常生态现象，可发生在淡水和海水中（亦称赤潮）。是全球瞩目的环境灾害之一，其主要危害有如下几个方面：
（1）产生恶臭，水质变坏
水体产生恶臭的主要原因是水体富营养化，而在此状态下会出现藻类过度繁殖的现象[4]。而当水体过度富营养化，甚至会造成水底的厌氧环境，好氧微生物完全无法发挥作用，而厌氧微生物则会将营养物质还原为硫化氢、氨气这类有害气体[4]，使得水质恶化，水体生态结构被破坏。
（2）释放毒素，毒害生物
水体中的某些藻类会释放出毒素，该毒素不仅会毒害水体中的生物，还会破坏水环境生态系统[4]。“水华”造成的最大危害是：饮用水源受到威胁，藻类毒素通过食物链影响人类身体健康，不仅只是破坏身体器官，甚至可能会造成肝癌。
1.3 当前除藻的主要技术
当前除藻技术的应用，都应该考虑环境和人类生活。比如控制藻类污染，提高藻类的去除效果，这对保证水质、保障人体健康具有重要的现实意义[5]。在注重环境保护的今天，应该加强生物处理方法以保护生态。研究更好的除藻技术以达到控制藻类生长和保护绿色环境的效果。
1.3.1 化学除藻技术
化学除藻技术是将某些化学药物添加到待处理水体中，从而控制藻类的生长的方法。这种方法虽然简便易行，成本较低，但不能从根本上改善水质，藻类仍然存在于水体中，投加的化学药剂还会造成环境的二次污染，导致溶解氧下降，降低生物多样性，危害生态系统的良性循环[6]。
1.3.2 生物除藻技术
生物除藻技术通过培养或接种微生物，利用其新陈代谢活动及其他生命活动，在不改变水体中的藻类的化学形态下直接进行转移，或将其进行转化、降解从而改变其化学状态，从而使待净化水体得到处理[7]。利用微生物将水体中的营养物质吸收，再将其分解转化，从而使藻类因营养贫乏而致死。不仅如此，已经死亡的藻类还会被降解成新的无害物质，直至完全消亡，从而使水体中的藻类得到完全净化[7]。同时也要控制水体中的微生物，以免造成其他的环境问题。水生植物自身所带有的某些特性可以释放某一能抑制某些特定藻类的生长、繁殖的化感物质，从而达到改善水体生态环境，净化水质，促进鱼类生长的目的[8]。
1.3.3 过滤法除藻
过滤法除藻是指利用滤池对含藻水进行处理的一种方法。滤池的工作原理是应用陶粒矿石等粒状滤料对污水进行快速过滤截留水中悬浮固体和部分细菌，因此滤池也可用于含藻水的处理，但是对于浊度较高的含藻水，去除率较低。
1.3.4 紫外光照射除藻
用特定波长的紫外光照射含藻水，杀死水中的藻细胞，或抑制藻细胞的生长，从而达到控制藻的目的。
1.3.5 黏土除藻
关于黏土对藻细胞的凝聚作用，国内外已有很多研究，文献[15-25]考察了高岭土、滑石粉、海泡石、砂土、硅灰石等多种黏土对藻类的凝聚机理。研究发现黏土对藻细胞的凝聚作用受两个关键因素的影响，即荷电性和粒度。
天然黏土和藻细胞在水体中都带负电，它对藻细胞的作用大多都会受到远程范德华力和氢键力的影响，作用力较小，所以如果只是单
1 引言 1
1.1 铜绿微囊藻的特性 1
1.2 藻华的主要危害 1
1.3 当前除藻的主要技术 1
1.3.1 化学除藻技术 2
1.3.2 生物除藻技术 2
1.3.3 过滤法除藻 2
1.3.4 紫外光照射除藻 2
1.3.5 黏土除藻 2
1.4 PVAm用于除藻的可行性 3
1.4.1 PVAm的性能 3
1.4.2 PVAm的制备 4
1.4.3 PVAm的应用领域 4
1.5 研究目的与意义 5
2 实验部分 5
2.1 实验药品和仪器 5
2.1.1 实验药品 5
2.1.2 实验仪器 6
2.2 技术路线 6
2.3 实验方法 7
2.3.1 PVAm的制备 7
2.3.2 铜绿微囊藻的培养和藻悬液的制备 7
2.3.3 絮凝除藻实验方法 8
2.3.4 藻细胞数密度的测定方法 8
2.3.5 吸光度的测定方法 9
2.3.6 电导法测胺化度 9
3 实验结果与讨论 10
3.1 PVAm的制备 10
3.1.1 红外表征 10
3.1.2 胺化度 11
3.2 除藻性能实验 12
3
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
方法 8
2.3.4 藻细胞数密度的测定方法 8
2.3.5 吸光度的测定方法 9
2.3.6 电导法测胺化度 9
3 实验结果与讨论 10
3.1 PVAm的制备 10
3.1.1 红外表征 10
3.1.2 胺化度 11
3.2 除藻性能实验 12
3.2.1 不同黏土矿物的除藻效果 12
3.2.2 PVAm的除藻性能 20
3.2.3 PVAm与其他黏土矿物的除藻性能比较 22
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 引言
20世纪以来，随着人们生活水平的提高，经济的发展，不合理的生产生活方式导致水体中的氮（N）、磷（P）等营养素富集，使得全球性水体富营养的状况愈加严重[1]。20世纪80年代，水源水质的调查结果显示，被我国有很多的湖泊处于富营养化状态。近年来，水体的富营养化状况更加严重，涉及面更广，包括海洋、江河、水库也有富营养化的趋势。形成水华的主要藻类之一便是蓝藻[2]，其中微囊藻水华是最严重的一类[3]。在水体中，铜绿微囊藻生长繁殖迅速，易形成水华，至今为止还没有研究出很好的办法来控制微囊藻的繁殖蔓延。随着水体富营养化的加剧，除藻迫在眉睫。
1.1 铜绿微囊藻的特性
铜绿微囊藻是浮游性、暖温性藻类植物。细胞呈球形、近球形、直径约为3—7μm。群体中细胞呈团状结构。在中国，分布范围广，多生长于湖泊、池塘等有机质丰富的水体中。当水温在28～32℃时繁殖较快，使水体呈灰绿色，形成水华，有臭味。
1.2 藻华的主要危害
藻华也称水华，是一种破坏水生态系统、导致水质恶化的异常生态现象，可发生在淡水和海水中（亦称赤潮）。是全球瞩目的环境灾害之一，其主要危害有如下几个方面：
（1）产生恶臭，水质变坏
水体产生恶臭的主要原因是水体富营养化，而在此状态下会出现藻类过度繁殖的现象[4]。而当水体过度富营养化，甚至会造成水底的厌氧环境，好氧微生物完全无法发挥作用，而厌氧微生物则会将营养物质还原为硫化氢、氨气这类有害气体[4]，使得水质恶化，水体生态结构被破坏。
（2）释放毒素，毒害生物
水体中的某些藻类会释放出毒素，该毒素不仅会毒害水体中的生物，还会破坏水环境生态系统[4]。“水华”造成的最大危害是：饮用水源受到威胁，藻类毒素通过食物链影响人类身体健康，不仅只是破坏身体器官，甚至可能会造成肝癌。
1.3 当前除藻的主要技术
当前除藻技术的应用，都应该考虑环境和人类生活。比如控制藻类污染，提高藻类的去除效果，这对保证水质、保障人体健康具有重要的现实意义[5]。在注重环境保护的今天，应该加强生物处理方法以保护生态。研究更好的除藻技术以达到控制藻类生长和保护绿色环境的效果。
1.3.1 化学除藻技术
化学除藻技术是将某些化学药物添加到待处理水体中，从而控制藻类的生长的方法。这种方法虽然简便易行，成本较低，但不能从根本上改善水质，藻类仍然存在于水体中，投加的化学药剂还会造成环境的二次污染，导致溶解氧下降，降低生物多样性，危害生态系统的良性循环[6]。
1.3.2 生物除藻技术
生物除藻技术通过培养或接种微生物，利用其新陈代谢活动及其他生命活动，在不改变水体中的藻类的化学形态下直接进行转移，或将其进行转化、降解从而改变其化学状态，从而使待净化水体得到处理[7]。利用微生物将水体中的营养物质吸收，再将其分解转化，从而使藻类因营养贫乏而致死。不仅如此，已经死亡的藻类还会被降解成新的无害物质，直至完全消亡，从而使水体中的藻类得到完全净化[7]。同时也要控制水体中的微生物，以免造成其他的环境问题。水生植物自身所带有的某些特性可以释放某一能抑制某些特定藻类的生长、繁殖的化感物质，从而达到改善水体生态环境，净化水质，促进鱼类生长的目的[8]。
1.3.3 过滤法除藻
过滤法除藻是指利用滤池对含藻水进行处理的一种方法。滤池的工作原理是应用陶粒矿石等粒状滤料对污水进行快速过滤截留水中悬浮固体和部分细菌，因此滤池也可用于含藻水的处理，但是对于浊度较高的含藻水，去除率较低。
1.3.4 紫外光照射除藻
用特定波长的紫外光照射含藻水，杀死水中的藻细胞，或抑制藻细胞的生长，从而达到控制藻的目的。
1.3.5 黏土除藻
关于黏土对藻细胞的凝聚作用，国内外已有很多研究，文献[15-25]考察了高岭土、滑石粉、海泡石、砂土、硅灰石等多种黏土对藻类的凝聚机理。研究发现黏土对藻细胞的凝聚作用受两个关键因素的影响，即荷电性和粒度。
天然黏土和藻细胞在水体中都带负电，它对藻细胞的作用大多都会受到远程范德华力和氢键力的影响，作用力较小，所以如果只是单
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