陽離子聚丙烯酰胺序列結(jié)構(gòu)對(duì)污泥調(diào)理性能影響研究.pdf

1、陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）是我國目前使用量最大的污泥調(diào)理劑，隨著污水排放量日益增多和處理深度的加大，污泥的處理量快速增長，與此同時(shí)，對(duì)CPAM需求量也急劇上升。我國的CPAM制備技術(shù)仍有待進(jìn)步提升，但傳統(tǒng)的聚合方法一般僅通過提高CPAM的分子量來提升其調(diào)理性能，較少關(guān)注CPAM的序列結(jié)構(gòu)對(duì)污泥調(diào)理性能的影響，也尚未見以優(yōu)化CPAM的序列結(jié)構(gòu)來提升污泥調(diào)理性能的研究。
　　論文首先研究了陽離子度對(duì)CPAM序列結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，在此基

2、礎(chǔ)上分析了不同序列結(jié)構(gòu) CPAM對(duì)污泥調(diào)理性能的影響，分析得到具有較好污泥調(diào)理性能CPAM所需具備的序列結(jié)構(gòu)特征，在此基礎(chǔ)上論文進(jìn)行了紫外光引發(fā)模板聚合CPAM的研究，主要內(nèi)容和結(jié)論如下：
　?、傺芯苛俗贤夤庖l(fā)水溶液聚合條件下丙烯酰胺（AM）和丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DAC）的競聚率,并計(jì)算分析不同陽離子度CPAM的序列分布特征。發(fā)現(xiàn)隨著陽離子度的增加，AM鏈段長度減小，而陽離子單元?jiǎng)t分布更為集中。通過紅外光譜、差熱-熱重、核

3、磁共振氫譜(1H NMR)和核磁共振碳譜(13C NMR)等證實(shí)了共聚物的組成，其中通過1H NMR圖譜證實(shí)聚合產(chǎn)物確實(shí)由AM和DAC發(fā)生共聚得到，論文首次提出可通過1H NMR圖譜來分析P(AM-DAC)陽離子單元的序列分布特征。
　?、诒容^不同陽離子度CPAM的投加量對(duì)調(diào)理后污泥的上清液濁度、泥餅含水率、污泥比阻的影響，發(fā)現(xiàn)陽離子單元的集中程度與最優(yōu)投加量呈反相關(guān)關(guān)系，指出序列結(jié)構(gòu)的不同應(yīng)是產(chǎn)生調(diào)理性能差別的根本原因，同時(shí)指出

4、陽離子度低且陽離子單元分布較為集中的CPAM應(yīng)具有更好的污泥脫水性能。
　　③以AM和DAC為聚合反應(yīng)單體，以低分子聚丙烯酸鈉(PAAS)為陽離子單體的模板，采用紫外光引發(fā)方式模板聚合了 CPAM。分析測(cè)定了不同模板單元與陽離子單體之比（以T:D表示）時(shí)AM和DAC的競聚率，發(fā)現(xiàn)添加模板以后AM的反應(yīng)活性有所下降，而DAC的反應(yīng)活性得以提升，當(dāng)T:D=1.0時(shí)AM的競聚率最低且DAC的競聚率最高,該聚合物的陽離子單元分布最為集中。

5、通過紅外光譜、差熱-熱重分析、1H NMR、13C NMR等表征方式進(jìn)一步認(rèn)識(shí)該類聚合物的結(jié)構(gòu)性質(zhì)。其中，1H NMR圖譜證明AM和DAC確實(shí)發(fā)生了共聚反應(yīng)，通過模板聚合得到的CPAM的陽離子單元分布更為集中。
　?、転樘岣吣０寰酆衔锏募軜蛐阅?，以聚合物的極限粘度為優(yōu)化指標(biāo)，通過單因素實(shí)驗(yàn)與多因素正交實(shí)驗(yàn)，對(duì)制備條件進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果表明：在T:D=1.0時(shí)，單體總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％，DAC質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%，引發(fā)劑濃度0.065%，反應(yīng)

6、體系pH=4.5，尿素濃度0.3%，紫外光照射時(shí)間60min的實(shí)驗(yàn)條件下，制備得到的模板聚合物極限粘度最高，可達(dá)到11.42dL/g；各因素對(duì)模板聚合物的極限粘度的影響順序依次為：DAC質(zhì)量分?jǐn)?shù)、pH、引發(fā)劑濃度、尿素濃度、紫外光照射時(shí)間。
　　⑤將模板聚合物與不加模板所得到的產(chǎn)品進(jìn)行了對(duì)比研究分析了不同絮凝劑的脫水性能和機(jī)理。發(fā)現(xiàn)在T:D=0.5條件下所得CPAM的污泥脫水性能最好，因?yàn)檫@類絮凝劑在污泥調(diào)理過程中的電中和作用和架