新型疏水缔合阳离子絮凝剂的制备及应用

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1、浊压料技大学论文题目：新型疏水缔合阳离子絮凝剂的制备及应用学科门类：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：乔宇导师：郭睿教授2014年5月TITLESYNTHESISANDAPPLICATIoNoFNEWTIPEoFHYDRoPHOBICASSoCIArIoNCATIoNICFLoCCULANTAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringScience

2、ByYuQiaoSupervisor：Prof．．R．．．．．．．u．．．．．i．．．．．．G．．．．．．．u．．．．．—o．May2014新型疏水缔合阳离子絮凝剂的制备及应用摘要为缓解水资源的短缺，废水处理技术己经引起了各国的重视。在我国也成为一个研究的热点。这项技术利用重力作用、通过凝聚和絮凝过程完成。其中，开发高效的絮凝剂成为近年来的研究焦点。特别是疏水缔合阳离子絮凝剂，因其具有高效、节能、环保、方便、价廉等特点，是近年来发展较快的一类絮凝产品。本课题提出一种以丙烯酰胺(AM)分子为主体，以二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为阳离子单体，以乙酸乙烯酯(VAc)为疏水单体

3、的结构，分别通过水溶液聚合、分散聚合和反相乳液聚合的方式，合成出疏水缔合阳离子三元共聚物P(AM—DMDAAC．VAc)，制备出新型高性能高分子絮凝剂产品。本论文的具体研究结果如下：(1)水溶液聚合选用氧化一还原引发体系，以特性粘数为考察指标，对单体总质量分数、反应温度、pH值、引发剂用量做单因素实验及正交优化实验，确定出最佳工艺参数。采用红外光谱、核磁氢谱对产物的组成和结构进行了表征。针对硅藻土悬浊液体系，分别考察了絮凝剂加入量、絮凝温度、硅藻土悬浊液pH对絮凝后上清液透光率的影响。研究结果表明：在单体总质量分数为27．5％，反应温度为75℃，pH值为6，引发剂用量为co=1

4、．2％(与单体总质量百分比)时，可得到特性粘数最高为1264mL．g。1的P(AM．DMDAAC．VAc)絮凝剂。要获得最佳絮凝效果，P(AM．DMDAAC．VAM)JJ口入量为14mg／L、温度范围在30～60℃、硅藻土悬浊液pH范围在8～l1。此时上清液透光率高达97．5％。(2)分散聚合选用乙醇一水作分散介质，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作分散剂，成功制备了P(AM．DMDAAC—VAc)分散乳液。考察了醇水质量比、单体总质量分数、引发剂用量和反应温度四因素对共聚产物相对分子质量的影响。并通过红外光谱、透射电子显微镜、乌氏粘度计等对P(AM—DMDAAC．VAc)分子结构与相

5、对分子量进行表征与测定。结果表明：在醇水质量比为0．9，单体总质量分数为30％，引发剂用量为1．0％，反应温度为60℃时，对应的聚合物相对分子质量为95．03×104，且产物外观为乳白色、半透明、分散均匀的粘稠乳液，具有较好的稳定性、久置不分层。(3)反相乳液聚合选用液体石蜡作为油相，Span80．OP10作为复合乳化剂，合成了三元共聚物P(AM—DMDAAC．VAc)。研究了油水质量比、乳化剂用量、pH值、单体总质量分数对共聚物相对分子质量的影响。优化后得到的工艺参数为：油水质量比1．0，乳化剂用量7．0％，pH值6，单体总质量分数45％。该条件下对应的聚合物相对分子质量为5

6、57．3×l04。红外光谱和热重分析表明：合成的三元共聚物与预期结构相符，聚合物具有良好的热稳定性。(4)将研究合成的絮凝剂产品分别应用于造纸废水、油田污泥中，通过与不含疏水单体的絮凝剂产品对比表明：反相乳液聚合方式得到的疏水缔合阳离子絮凝剂产品P(AM—DMDAAC．VAc)的处理效果均优于另外两种方式得到的产品，且都优于不含疏水单体的絮凝剂。然后选用反相乳液聚合法，改变不同的疏水单体后，将得到不同疏水单体的同类絮凝剂产品之间进行比较发现：含甲基丙烯酸十八酯长链烷烃疏水单体的絮凝剂，具有较强的亲油性，对含有机成分较多的污水处理效果较好，特别是对含油量较高的油田废水有着良好的絮

7、凝效果。关键词：疏水缔合，阳离子絮凝剂，二甲基二烯丙基氯化铵，乙酸乙烯酯，水溶液聚合，分散聚合，反相乳液聚合SYNTHESISANDAPPLICATIoNoFNEWTYPEoFHYDRoPHoBICASSoCIATIoNCATIoNICFLoCCULANTABSTRACTWastewatertreatmenttechnologyhasattractedtheattentionofeachcountrytoalleviateshortageofwaterresources，whichiSals