一種兼有離子結(jié)構(gòu)和疏水締合結(jié)構(gòu)的CPAM的研究.pdf

1、陽離子聚丙烯酰胺是一種應(yīng)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(xué)性質(zhì)。疏水締合聚丙烯酰胺中的疏水基團(tuán)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(jié)構(gòu),能夠增強(qiáng)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(jié)構(gòu)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(jìn)行聚合反應(yīng),在此基礎(chǔ)上合成兼具離子基團(tuán)和疏水基團(tuán)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(zhì)量分?jǐn)?shù)、單體摩爾配比、引發(fā)劑用量、脲素用量、反應(yīng)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(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征,并對其溶液性質(zhì)和絮凝性能進(jìn)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(zhì)量分?jǐn)?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(yīng)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(zhì)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(tuán)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(zhì)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(zhì)量的P(AM-DBC)對其溶液性質(zhì)的影響,其研究結(jié)果表明,聚合物P(AM-DBC)在水溶液中顯示出強(qiáng)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(jié)構(gòu),增大了聚合物的流體力學(xué)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(zhì)量的增加而增加,而其C*值則是隨著DBC含量和相對分子質(zhì)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(zhì)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(yīng)范圍。當(dāng) P(AM-DBC)的投加量為45mg/L時,污泥含水率達(dá)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(jìn)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(diào)質(zhì)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(jìn)行絮凝脫色實驗。研究結(jié)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(dá)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(dāng)絮凝劑P(AM-DB