AM-DMC共聚物的合成與表征.pdf

1、水污染是人類(lèi)21世紀(jì)面臨的重大問(wèn)題之一，廢水治理是解決水污染及水資源短缺的有效途徑，研究開(kāi)發(fā)高效、多功能陽(yáng)離子絮凝劑對(duì)處理高濁廢水具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。雙水相聚合法具有過(guò)程溫和、可控條件多、易于操作和放大生產(chǎn)，在分離提純以及機(jī)理解釋中可借助傳統(tǒng)溶劑萃取理論和經(jīng)驗(yàn)等特點(diǎn)。陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺系列是目前我國(guó)水處理劑中用量最大的試劑之一，丙烯酰胺（AM）-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)共聚物（P(AM-DMC)）便是陽(yáng)離子型聚丙

2、烯酰胺中的一種，具有電荷度可控，電荷分布均勻，水處理中用量小，絮凝澄清速度快，產(chǎn)生污泥量少，處理效率高，使用后易被環(huán)境中微生物所降解等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)和生活廢水的處理。
　　本文通過(guò)大量的文獻(xiàn)閱讀，在國(guó)內(nèi)外已有研究的基礎(chǔ)上，以丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨為共聚單體，過(guò)硫酸銨-亞硫酸氫鈉氧化還原體系為自由基引發(fā)劑，雙水相共聚法制備P(AM-DMC)陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑。研究共聚反應(yīng)工藝條件的優(yōu)化，雙水相共聚相關(guān)

3、理論，對(duì)共聚反應(yīng)及共聚產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行表征，并將所得共聚產(chǎn)物用于模擬廢水的治理，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，并考察單體總量、引發(fā)劑用量、單體配比、pH值、反應(yīng)時(shí)間、PEG用量等因素對(duì)共聚反應(yīng)產(chǎn)物粘均分子量和陽(yáng)離子度的影響。設(shè)計(jì)4因素3水平正交實(shí)驗(yàn)，探究制備較高粘均分子量和較大陽(yáng)離子度的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的最佳工藝條件。
　　(2)研究了 AM-DMC二元共聚反應(yīng)的共聚物組成與單體組成之間

4、的關(guān)系（二元共聚物微分方程），按照K-T法、F-R法、FBR法計(jì)算出單體AM和DMC在共聚反應(yīng)過(guò)程中的競(jìng)聚率，研究共聚過(guò)程的聚合類(lèi)型以及利用單體競(jìng)聚率繪制單體組成與共聚物組成F-f圖。
　　(3)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)對(duì)AM-DMC共聚反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究，得出聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)曲線。
　　(4)將最終合成產(chǎn)物在模擬和實(shí)際污水處理中進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，研究最終合

5、成產(chǎn)物的性能及相關(guān)特性指標(biāo)。
　　從單因素實(shí)驗(yàn)可知，共聚產(chǎn)物陽(yáng)離子度與粘均分子量有如下結(jié)論：隨著pH值增大先增后下降，pH控制在6.0左右最為合適；隨著單體總量的增加均為增加；其中陽(yáng)離子度隨單體總量變化影響不大。隨著反應(yīng)時(shí)間增加均為增加趨勢(shì)。但反應(yīng)時(shí)間在165min時(shí)，反應(yīng)接近停止，反應(yīng)時(shí)間不要超過(guò)180min為宜。隨著引發(fā)劑用量大于2.5ml時(shí)，兩個(gè)指標(biāo)都有明顯的下降趨勢(shì)；隨著 PEG含量的增加，聚合物的粘均分子量先增加后減小，

6、在8％存在峰值。而陽(yáng)離子度先減小后增加。由正交試驗(yàn)可知：在總單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4％，質(zhì)量比m(AM):m(DMC)=3:1，pH=9，引發(fā)劑用量為1.5mL，反應(yīng)溫度為35℃的最優(yōu)條件下，合成的 P（AM-DMC）的粘均分子量最大可達(dá)1.6*106，在總單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％，AM與DMC配比m(AM):m(DMC)=3:1，pH=5，引發(fā)劑用量為2.5mL，反應(yīng)溫度為35℃的最優(yōu)條件下，合成的P（AM-DMC）的陽(yáng)離子度最大可達(dá)13.8％。在