疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺的合成及絮凝性能研究

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1、分类号：２学校代码：１０７０８学号：１５０８０４９ＳＨＡＡＮＸＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士学位论文＇ＴｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺的合成及絮凝性能研究ｗｍｍＩＩ細指导教师姓名：郭睿教授耗￥称：化学工艺论文提交日期：２０１８年４月”论文答辩日期：厕年５月ｆｔＩＩＩ学位授予单位：陕西科技大学Ｉ．Ｊ申请工学硕士学位论文论文题目：疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺的合成及絮

2、凝性能研究学科门类：工学一级学科：化学工程与技术培养单位：化学与化工学院硕士生：王映月导师：郭睿2018年5月SynthesisandFlocculationPerformanceofHydrophobicallyAssociatingCationicPolyacrylamideAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEnginee

3、ringScienceByYingyueWangThesisSupervisor:ProfRuiGuoMay2018疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺的合成及絮凝性能研究摘要在染料和印染废水的脱色处理中，絮凝沉降法是当前国内外重点研究的方向之一。阳离子聚丙烯酰胺是一种重要的有机高分子絮凝剂，主要通过电性中和和吸附架桥作用吸附水中的颗粒，从而使体系中的颗粒凝聚、絮凝形成絮体进而达到絮体沉降的目的。在阳离子聚丙烯酰胺中引入疏水单体可以增强聚合物分子链间的疏水缔合能力，增强有机高分子与固体颗粒间的相互作用，更有利于固体颗粒絮凝沉降。

4、本课题提出以甲基丙烯酸三氟乙酯（TFEMA)为疏水单体，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DMC)为阳离子单体与丙烯酰胺（AM)单体通过自由基胶束聚合法合成了疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺P(AM-DMC-TFEMA)；以甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（DMAEMA)和氯化苄为原料通过取代反应合成了甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵（DMBAC)；以TFEMA为疏水单体，DMBAC为阳离子表面活性单体与AM单体通过水溶液聚合法合成了P(AM-DMBAC-TFEMA)，合成出较高性能高分子絮凝剂。本研究的具体研究结果如下：（1）P(AM-

5、DMC-TFEMA)的合成：以产率和阳离子度为考察指标，对反应温度、引发剂用量、单体总质量分数、反应时间、SDS用量做单因素及响应面优化实验，确定出较佳工艺参数。采用红外光谱、核磁共振氢谱对产物的组成和结构进行了表征；采用ESEM对其形貌进行观察分析；通过表面张力、表观黏度的测定，研究了P(AM-DMC-TFEMA)水溶液的性质。以硅藻土悬浮液为模拟废水进行絮凝性能研究，考察了DMC用量、TFEMA用量、特性黏数、聚合物投加量对絮凝后上清液透过率的影响。研究结果发现：在DMC质量分数为30%，TFEMA质量分数为15%

6、，特性黏数为627.05mL/g，可得到絮凝后上清液透过率最高为97.31%。（2）DMBAC的合成：以DMAEMA、氯化苄为原料合成了甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵（DMBAC)。考察了反应温度、溶剂用量、物料比和反应时间四因素对产率的影响。通过FTIR，1HNMR测试，出现了季铵基团特征吸收峰，说明了DMBAC的合成。其较佳工艺条件为：反应温度为30℃，溶剂用量为45%，反应时间为13h，物料摩尔比为1：1。此合成过程稳定，重复性高，产率较高可达88.49%，与同类型反应相比，产率提高了3.4%。I（3）P(AM

7、-DMBAC-TFEMA)的合成：以产率为考察指标，对反应温度、引发剂用量、单体总质量分数、反应时间做单因素及响应面优化实验，确定出较佳工艺参数。采用红外光谱、核磁共振氢谱对产物的组成和结构进行了表征。采用ESEM对其形貌进行观察分析；采用荧光光谱对聚合物微观结构进行了分析。以硅藻土悬浮液为模拟废水进行絮凝性能研究，对P(AM-DMBAC-TFEMA)，P(AM-DMC-TFEMA)，P(AM-DMC)的絮凝性能进行了比较，初步探讨了聚合物在絮凝过程中的絮凝机理。研究结果发现：P(AM-DMBAC-TFEMA)的絮凝性

8、能优于P(AM-DMC-TFEMA)和P(AM-DMC)；在絮凝过程中可能利用了静电中和，疏水相互作用，吸附架桥作用。其中静电中和为主要作用力。（4）将研究合成的絮凝剂产品应用于阴离子染料活性艳红X-3B中，通过与相同条件下的阳离子聚丙烯酰胺P(AM-DMC)相比，P(AM-DMC-TFEMA)和P(AM-DMBAC-TFEMA)