一種兼有離子結構和疏水締合結構的CPAM的研究.pdf

1、陽離子聚丙烯酰胺是一種應用廣泛的水溶性高分子絮凝劑,具有用量少、產(chǎn)生污泥量少、處理成本低以及適用的pH值范圍寬等優(yōu)點。而疏水締合聚丙烯酰胺由于引入了疏水單體,使其水溶液具有獨特的流體力學性質。疏水締合聚丙烯酰胺中的疏水基團相互作用使大分子鏈發(fā)生分子間和分子內(nèi)的締合,形成可逆的三維物理交聯(lián)網(wǎng)狀結構,能夠增強聚合物與水中小分子的相互作用,提高其絮凝能力。
　　論文采用丙烯酰胺(AM)單體和具有兩親結構的丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨(D

2、BC)單體在紫外光引發(fā)下進行聚合反應,在此基礎上合成兼具離子基團和疏水基團的陽離子疏水締合聚丙烯酰胺絮凝劑P(AM-DBC),研究了總單體質量分數(shù)、單體摩爾配比、引發(fā)劑用量、脲素用量、反應體系的pH值以及紫外光照時間等因素對合成的疏水締合陽離子聚丙烯酰胺P(AM-DBC)性能的影響。對合成產(chǎn)品進行了結構表征,并對其溶液性質和絮凝性能進行了研究。
　　通過單因素實驗研究,確定并得到P(AM-DBC)的優(yōu)化合成條件為:總單體質量分數(shù)為

3、40％,單體配比為9:1,引發(fā)劑用量為0.03wt％,脲素用量為1wt％,反應體系的pH值為4,紫外光照時間為60min,在此條件下合成的疏水締合聚丙烯酰胺的相對分子質量在668萬~828萬之間,聚合物的溶解性較好。
　　通過紅外光譜的官能團分析,確定得到的聚合物為疏水締合聚丙烯酰胺P(AM-DBC)。通過核磁共振圖譜分析,用于合成 P(AM-DBC)的兩種單體的質子峰均在聚合產(chǎn)物的譜圖中出現(xiàn),再次證實了聚合物為單體AM和DBC的

4、聚合產(chǎn)物P(AM-DBC)。
　　研究了不同DBC含量的P(AM-DBC)和不同相對分子質量的P(AM-DBC)對其溶液性質的影響,其研究結果表明,聚合物P(AM-DBC)在水溶液中顯示出強烈的增粘特性,其濃度高于臨界締合濃度C*時,形成以分子間締合為主的超分子結構,增大了聚合物的流體力學體積,從而引起溶液粘度迅速上升。聚合物溶液的表觀粘度是隨著DBC含量和相對分子質量的增加而增加,而其C*值則是隨著DBC含量和相對分子質量的增大

5、而減小。
　　將制備的P(AM-DBC)用于污泥脫水。實驗數(shù)據(jù)顯示,并不是 P(AM-DBC)的相對分子質量越大、陽離子度越高、投加量越大污泥脫水效果越好,而是有一定的適應范圍。當 P(AM-DBC)的投加量為45mg/L時,污泥含水率達到最小值為73.77％。將P(AM-DBC)與污水處理廠常用的傳統(tǒng)陽離子型聚丙烯酰胺(CPAM)進行對比實驗,發(fā)現(xiàn)兩種污泥脫水劑對污泥脫水效果都有良好的改善作用,而且在相同的實驗條件下,經(jīng)P(AM

6、-DBC)調質后的污泥含水率整體上要低于CPAM的,但是CPAM的最佳投加量較自制的P(AM-DBC)要小。
　　將制備的P(AM-DBC)用于由分散染料分散橙配制得到的模擬廢水進行絮凝脫色實驗。研究結果表明,染料溶液的初始濃度影響絮凝脫色的效果,在實際處理中,合理的初始濃度的染料廢水,可以保證在最佳投加量下達到比較理想的處理效果;疏水體的引入,使 P(AM-DBC)較 P(AM-DAC)具有更高的脫色效果,當絮凝劑P(AM-DB