超聲波輔助合成PDA及其表征、應(yīng)用研究.pdf

1、PDA是陽離子單體DMDAAC與AM單體聚合生成的二元共聚物，是一種線型陽離子高分子聚合物，具有單元結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、電荷密度高、水溶性好、適用pH范圍廣泛、高效無毒等優(yōu)點(diǎn)。國外早在20世紀(jì)60年代對(duì)PDA的合成申報(bào)了專利，70年代便進(jìn)行了大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。我國對(duì)PDA的合成研究始于20世紀(jì)80年代末，現(xiàn)已有小規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，但生產(chǎn)的產(chǎn)品在性能和應(yīng)用等方面與國外同類產(chǎn)品還存在著一定差距。
　　 超聲波能在水介質(zhì)中產(chǎn)生空化效應(yīng)，空化氣

2、泡在其膨脹、破滅的過程中能產(chǎn)生瞬時(shí)高溫高壓和急速升溫降溫的環(huán)境，這一過程可以激發(fā)水分子產(chǎn)生少量的氫自由基和氫氧自由基，進(jìn)而引發(fā)一連串的自由基反應(yīng)。因此超聲波化學(xué)反應(yīng)技術(shù)可以加快有機(jī)化學(xué)反應(yīng)速度，簡化其反應(yīng)條件，在有機(jī)合成領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力。
　　 論文首先對(duì)有機(jī)高分子絮凝劑以及PDA的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了研究，并綜合超聲波的化學(xué)反應(yīng)技術(shù)機(jī)理，確定了運(yùn)用超聲波輔助合成PDA的方法，進(jìn)而研究了在超聲波條件下PDA合成中各合成條件的改進(jìn)

3、，并對(duì)得到的產(chǎn)物進(jìn)行了多手段表征，分析驗(yàn)證了PDA的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)。最后將制得的PDA產(chǎn)品應(yīng)用于處理活性污泥的脫水，以污泥脫水后濾餅含水率和濾液濁度為考察指標(biāo)，研究了PDA特性粘度以及不同投加量對(duì)污泥脫水性能的影響。
　　 論文的主要研究結(jié)論如下：
　　 ①在超聲波輔助下，采用水溶液聚合法合成PDA，系統(tǒng)的研究了PDA合成的工藝條件，通過單因素實(shí)驗(yàn)確定了各個(gè)工藝最佳條件，并進(jìn)行了系統(tǒng)優(yōu)化，最終選出較優(yōu)的工藝條件，即為：單體總

4、濃度30％，反應(yīng)溫度30℃，超聲時(shí)間1h，單體配比2/8，引發(fā)劑用量0.4‰，苯甲酸鈉用量0.5‰，EDTA用量0.5‰，pH值6，脲素用量0.3‰，所得產(chǎn)品PDA的特征粘度達(dá)14.6dL/g。
　　 ②在紅外光譜分析中發(fā)現(xiàn)了AM與DMDAAC中的多種化學(xué)鍵的存在，證明研究中所制備的聚合物結(jié)構(gòu)正確。通過差熱熱重分析，發(fā)現(xiàn)所合成PDA在常溫下結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定。通過核磁共振圖譜分析，發(fā)現(xiàn)聚合物中存在著單體AM和DMDAAC中的多種基團(tuán)，

5、這再次證明了所得產(chǎn)品為單體AM和DMDAAC的聚合產(chǎn)物，而且也發(fā)現(xiàn)由超聲波輔助合成的聚合物分子鏈段分布較為均勻。掃描電鏡分析則表明，聚合物PDA具有一種獨(dú)特的多層次的緊密空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這使其比同類聚合物具有更強(qiáng)的吸附、架橋能力，其特有的結(jié)構(gòu)使其能更有力的吸附水體中的顆粒狀污染物、溶解性污染物等，從而更徹底的清掃水體中的污染物。
　　 ③將自制的PDA用于重慶市中法唐家沱污水處理廠重力濃縮池活性污泥的脫水，研究了特性粘度和投加

6、量對(duì)污泥脫水性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：同一特性粘度下，隨著投加量的增加，污泥濾餅含水率與濾液濁度均呈先降低后升高的趨勢(shì)；相同投加量的條件下，隨著特性粘度的增大，其最佳投加量反而越低。得到優(yōu)化絮凝條件為：特性粘度為14dL/g，投加量為1.8kg/t dry sludge，可使污泥濾餅含水率與濾液濁度分別降至65％，19.7NTU。將自制PDA與國內(nèi)污水處理廠常用有機(jī)絮凝劑對(duì)污泥脫水的效果進(jìn)行比較，研究可以看出，自制PDA的污泥脫水效果要好于