紫外光引發(fā)模板聚合HACPAM及其污泥脫水性能研究.pdf

1、伴隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及城鎮(zhèn)化水平的提高，污水廠處理污水量的負(fù)擔(dān)日益加重，污泥量也隨之急劇增加。隨著近幾年我國對環(huán)境問題的重視，對污泥處理處置的要求也越來越嚴(yán)格。污泥脫水是污泥處理中的重要環(huán)節(jié)，但污泥成分復(fù)雜，體系分散，沉降性能差。吸附在污泥上的水分難以去除，因此污泥直接進(jìn)行脫水往往效果并不理想，選用合理的化學(xué)調(diào)理劑對污泥進(jìn)行脫水前的預(yù)處理非常具有必要性。
　　陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）是一種目前應(yīng)用較為廣泛的傳統(tǒng)水處理有機(jī)絮凝

2、劑，它屬于人工合成型有機(jī)陽離子高分子絮凝劑。CPAM因具有正電荷基團(tuán)、分子量高等優(yōu)點，所以其具有很強(qiáng)的電中和性能和吸附架橋作用。帶負(fù)電的污泥膠體顆粒在電中和和吸附架橋的協(xié)同作用下脫穩(wěn)沉降，污泥脫水性能從而能得到相應(yīng)地提高。但同時CPAM具有功能特點單一、陽離子度不夠高、成本較高等缺點，并且現(xiàn)階段污水水質(zhì)變化多端，傳統(tǒng)CPAM已經(jīng)滿足不了日益復(fù)雜的處理情況。因而對CPAM的合成方式進(jìn)行改進(jìn)并且對其進(jìn)行改性研究非常具有科研意義和實用價值。<

3、br>　　論文以丙烯酰胺（AM）、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DAC）和丙烯酸十二酯（LA）為單體，聚丙烯酸鈉（PAAS）為模板，采用紫外光引發(fā)三元單體聚合制備出新型疏水改性陽離子聚丙烯酰胺（TPADL）。既形成陽離子微嵌段結(jié)構(gòu)，又引入疏水單體，增強(qiáng)了TPADL的黏性、耐溫、耐鹽和抗剪切性。這些性能特性使新型HACPAM在許多領(lǐng)域中都有良好的應(yīng)用前景。
　　論文的主要研究內(nèi)容如下：
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4、 TPADL產(chǎn)品的最優(yōu)合成條件：n(PAAS):n(DAC)=1:1、紫外光照射時間60min、反應(yīng)體系pH=4、紫外光照強(qiáng)度為1000μW?cm-2、DAC質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%、LA質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%、引發(fā)劑濃度為0.65‰、EDTA用量為3%，在此條件下制備的模板聚合HACPAM相對分子量可達(dá)377萬，此時產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率為98.1%。得到考察的各單因素顯著性影響排序依次為：DAC質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞pH＞引發(fā)劑濃度＞光照強(qiáng)度＞紫外光照射時間。
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5、通過紅外光譜（FTIR）表征分析了TPADL與PADL的化學(xué)組分，證明兩者都是由AM、DAC和LA三元共聚而成，核磁共振氫譜（1H-NMR）確定了在模板聚合作用下，TPADL形成了陽離子微嵌段結(jié)構(gòu)。通過差熱-熱重分析可得出聚合產(chǎn)物均具有良好的熱穩(wěn)定性，同時又進(jìn)一步證明了TPADL產(chǎn)生了陽離子微嵌段結(jié)構(gòu)。
　?、弁ㄟ^表觀粘度法對TPADL、PADL、TPAD和市售CPAM溶液性質(zhì)進(jìn)行了考察，從實驗結(jié)果可看出，由于疏水單體的引入，造成

6、了聚合物表觀粘度的突變現(xiàn)象，因此 TPADL具有良好的增粘效果。與其它幾種絮凝劑的對照實驗可發(fā)現(xiàn)， TPADL具有更好的疏水締合性和耐鹽性。
　?、軐PADL產(chǎn)品用于市政污泥脫水，以濾餅含水率、污泥比阻、上清液濁度和Zeta電位作為評價污泥脫水性能的指標(biāo)，分別研究了陽離子度、LA含量和產(chǎn)品相對分子量對TPADL絮凝性能的影響。對實驗結(jié)果分析可得出最佳處理條件：體系pH=6，TPADL陽離子度為30%、LA含量2%、相對分子量為3

7、77×104，此時濾餅含水率降低至64%，污泥比阻降低至1.43×1012m·kg-1，上清液濁度為6.5NTU；此時最佳投加量為30mg/L。TPADL與PADL、TPAD、PAD和市售CPAM的對比可知，在相同投加量下，實驗室自制的絮凝劑性能均比市售CPAM要更好，TPADL絮凝性能要優(yōu)于非模板聚合物PADL和非疏水聚合物TPAD。通過Zeta電位圖分析可得出TPADL的電中和作用更強(qiáng)，形成了陽離子微嵌段結(jié)構(gòu)，使體系更快地達(dá)到了等電