反相乳液聚合制備陽(yáng)離子型P（DMC-AM）絮凝劑及其在造紙廢水處理中的應(yīng)用研究.pdf

1、造紙工業(yè)以植物纖維資源為主要原料，生產(chǎn)過(guò)程水消耗量大，廢水排放量大，生態(tài)破壞性大，水污染嚴(yán)重。隨著我國(guó)造紙工業(yè)的迅速發(fā)展，水資源的短缺已經(jīng)成為制約我國(guó)造紙業(yè)發(fā)展的主要因素。因此，對(duì)造紙廢水水處理技術(shù)的研究受到人們的普遍重視，回收廢水中的纖維素、填料等有用的懸浮固形物可以降低生產(chǎn)成本和提高廢水回用率，對(duì)環(huán)境保護(hù)具有重要的意義。 絮凝沉降法是目前國(guó)內(nèi)外普遍采用的一種既經(jīng)濟(jì)又簡(jiǎn)便的水處理方法，它廣泛用于循環(huán)用水，工業(yè)廢水的處理及污泥

2、脫水等過(guò)程。絮凝劑在生活污水與工業(yè)廢水處理過(guò)程的固液分離中占有重要的地位，有了性能優(yōu)越的絮凝劑，通過(guò)控制合適的劑量和混合方法，加上后續(xù)合理的沉淀過(guò)濾工藝，就能獲得較理想的處理效果。因此，開(kāi)發(fā)新型、高效的絮凝劑是國(guó)內(nèi)外廣大水處理工作者關(guān)注的目標(biāo)。 陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺絮凝劑不僅具有和造紙廢水中纖維及填料的電中和能力，還能夠在各種微粒之間起到架橋作用，故加入量小，沉淀速度快，對(duì)造紙廢水有著良好的絮凝效果。 本文選擇丙烯酰胺

3、(AM)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)為主要單體，進(jìn)行了反相乳液聚合，制備出了應(yīng)用于處理造紙廢水的高效陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺絮凝劑，確定其較佳反應(yīng)條件為：將Span80和Twen80作為復(fù)合乳化劑，其HLB為6～10,w(乳化劑)=7％～9％；w(單體)=40％；m(DMC)：m(AM)=1.5～2；w(引發(fā)劑)=0.09％；m(EDTA)：m(反應(yīng)單體)=0.05：100。聚合溫度為75～85℃，反應(yīng)時(shí)間6h，得到了相對(duì)分子質(zhì)量

4、430～460萬(wàn)，陽(yáng)離子度為25～50％(摩爾)的P(DMC-AM)，所得陽(yáng)離子型高相對(duì)分子量的P(DMC-AM)乳液為黏稠微乳液，粒徑為0.1～0.2μm左右，可在水中無(wú)限地分散，室溫半年不凝膠，不分層。通過(guò)聚合物提純，紅外光譜聚合表征說(shuō)明共聚物具有兩種單體單元AM和DMC的特性吸收峰。 針對(duì)造紙白水絮凝測(cè)試研究表明P(DMC-AM)的較佳絮凝條件為：相對(duì)分子質(zhì)量450萬(wàn)，用量1.1～1.3mg/L，陽(yáng)離子度33％～38％，

5、廢水pH=3～7；在造紙白水體系中，CODCr的去除率可達(dá)89％，透光率接近100％；用電子掃描電鏡觀察絮凝物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)絮凝后的纖維間可形成多個(gè)物理吸附點(diǎn)，交叉網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)明顯，網(wǎng)絡(luò)編織致密，說(shuō)明橋聯(lián)及電中和作用明顯，對(duì)造紙白水纖維有著明顯的絮凝作用。本文還以造紙黑液、中段廢水、脫墨廢水為實(shí)驗(yàn)對(duì)象對(duì)陽(yáng)離子型P(DMC-AM)絮凝劑與幾種絮凝劑性能進(jìn)行了比較，證明其用作造紙廢水絮凝劑，絮凝性能優(yōu)良，絮凝反應(yīng)時(shí)間短、用量少、絮體大且有彈性、沉淀

6、快、濾速快，溶液中纖維去除率高，溶液清晰度好，使用pH值范圍寬，已達(dá)到同類(lèi)進(jìn)口產(chǎn)品性能。 本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下： (1)本實(shí)驗(yàn)采用反相乳液聚合方法通過(guò)向聚合體系中加入鏈轉(zhuǎn)移劑異丙醇、少量助溶劑尿素、交聯(lián)劑N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺、陽(yáng)離子單體DMC等方法，合理控制反應(yīng)條件，制得的陽(yáng)離子丙烯酰胺共聚物具有強(qiáng)陽(yáng)離子性和較高的相對(duì)分子量，較好的水溶性、pH適用范圍寬，在絮凝過(guò)程中形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)造紙廢水有著明顯的絮凝作用

7、。 (2)在本實(shí)驗(yàn)中通過(guò)反相乳液聚合，克服了溶液聚合固含量低和懸浮聚合產(chǎn)品溶解性差的缺點(diǎn)，具有優(yōu)異的溶解性。使其不僅具有乳液型的優(yōu)點(diǎn)，而且具有高分子粒子不沉降，可在水中無(wú)限分散，室溫半年不凝膠，不分層，它既可以直接用作最終產(chǎn)品，也可以經(jīng)共沸蒸餾，干燥等單元操作除去溶劑而得到粉狀產(chǎn)品。 (3)測(cè)定了上述共聚物的分子結(jié)構(gòu)及其性能。研究了結(jié)構(gòu)與性能間的關(guān)系。討論了其絮凝作用機(jī)理。并針對(duì)造紙白水絮凝效果的影響因素進(jìn)行了探討，