二甲基二烯丙基氯化銨-丙烯酰胺共聚物的雙水相合成及應(yīng)用.pdf

1、隨著現(xiàn)代化的推進(jìn)，工業(yè)及生活廢水中的有機(jī)質(zhì)含量顯著提高。這些含有機(jī)物或膠體的水體系都帶負(fù)電荷，故使用陽離子高分子絮凝劑能產(chǎn)生很好的絮凝凈化作用，因此，絮凝劑陽離子化是未來發(fā)展的重要方向之一。二甲基二烯丙基氯化銨（DMDAAC）和丙烯酰胺（AM）反應(yīng)生成的陽離子型聚丙烯酰胺是一種具有高效無毒，正電荷密度高，成本低等優(yōu)點(diǎn)的聚合物，故在水處理方面的運(yùn)用比較普遍。
　　本文采用過硫酸銨-亞硫酸氫鈉氧化還原體系，以AM、DMDAAC為共聚單

2、體，以聚乙二醇（PEG）為分散介質(zhì)，通過雙水相共聚法制備陽離子型聚丙烯酰胺類絮凝劑P(AM-DMDAAC)。對(duì)共聚反應(yīng)工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化、雙水相共聚合的相關(guān)理論進(jìn)行了研究，也對(duì)聚合產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征，并將產(chǎn)物應(yīng)用于模擬廢水，獲得了有意義的結(jié)論。
　　（1）采用單因素試驗(yàn)探索聚合反應(yīng)條件，并考察各因素對(duì)共聚反應(yīng)產(chǎn)物相對(duì)分子質(zhì)量和陽離子度的影響。設(shè)計(jì)4因素3水平（L9(34)）正交實(shí)驗(yàn)，探究制備較高粘均分子量和較大陽離子度的陽

3、離子聚丙烯酰胺的最佳工藝條件。
　?。?）分析聚合產(chǎn)物的紅外圖譜，確定AM與DMDAAC是否共聚。
　?。?）研究了AM-DMDAAC二元共聚物微分方程，按照K-T法、F-R法、YBR法計(jì)算出單體AM和DMDAAC在共聚反應(yīng)過程中的競聚率，研究聚合的類型以及利用競聚率繪制F-f圖。
　　（4）探究繪制了雙水相聚合體系液/液邊界圖，研究雙水相體系分相時(shí)兩高聚物質(zhì)量分?jǐn)?shù)關(guān)系，繪制分相圖，同時(shí)研究了AM-DMDAAC的反應(yīng)動(dòng)

4、力學(xué)，并繪出動(dòng)力學(xué)曲線。
　?。?）將最終合成產(chǎn)物在模擬污水處理中進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，考察聚合產(chǎn)物陽離子度和粘均分子量對(duì)去濁率的影響，并采用單因素試驗(yàn)探索絮凝反應(yīng)條件，并考察各因素對(duì)去濁率的影響。設(shè)計(jì)L9(34)正交實(shí)驗(yàn)，探究絮凝試驗(yàn)的最佳反應(yīng)條件。
　　通過單因素實(shí)驗(yàn)可知：陽離子度隨著引發(fā)劑用量增加、單體配比變大、PEG含量增多、pH值升高及溫度升高都先增加后減??；粘均分子量隨著引發(fā)劑用量增加、單體配比變大、PEG含量增多、pH

5、值升高都先增加后減小，而溫度在55℃-65℃時(shí)對(duì)粘均分子量的影響不大，當(dāng)高于65℃時(shí)才會(huì)使粘均分子量下降。由正交試驗(yàn)可知：在單體配比為6:1，m(PEG)=7g，T=65℃，引發(fā)劑（過硫酸銨、亞硫酸氫鈉）各1.6mL，pH=8.5的條件下，合成的P(AM-DMDAAC)的粘均分子量最大，可達(dá)9.395×105，其中各單因素影響作用的主次順序?yàn)椋簆H＞溫度＞引發(fā)劑用量＞單體配比；在單體配比為7:1，引發(fā)劑各1.6mL，m(PEG)=7g，

6、T=65℃，pH=7的最優(yōu)條件下，合成的P(AM-DMDAAC)陽離子度最大可達(dá)7.465％，且各因素的主次順序?yàn)椋簡误w配比＞pH＞溫度＞引發(fā)劑用量。產(chǎn)物對(duì)廢水的去濁率隨著陽離子度及粘均分子量的增大而變強(qiáng)。由絮凝的單因素實(shí)驗(yàn)可知：皂土初始濁度的增加會(huì)使聚合產(chǎn)物的絮凝效果不斷降低；P(AM-DMDAAC)投加量的增加、攪拌時(shí)間的增長、pH的增大、溫度的升高都會(huì)使絮凝的效果先增強(qiáng)后減弱。由絮凝的正交試驗(yàn)可知：在P(AM-DMDAAC)投加量

7、為0.3mL，攪拌時(shí)間60min，PH=6，溫度60℃的條件下，對(duì)廢水的處理效果最佳，去濁率高達(dá)96.87%，其中各單因素影響的次序?yàn)椋和都恿浚緶囟龋綪H值＞攪拌時(shí)間。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)合成的 P(AM-DMDAAC)的紅外圖譜分析，證實(shí)AM與DMDAAC確實(shí)有發(fā)生共聚。通過競聚率設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)得AM及DMDAAC的競聚率分別為r(AM)=1.1208，r（DMDAAC）=0.7674。并且繪制出反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)曲線、F-f圖以及CPAM-PEG雙水相