两性聚丙烯酰胺的制备及其絮凝性能研究

论文摘要

两性聚丙烯酰胺(AmPAM)是一类具有特殊结构的水溶性高分子,与仅有一种电荷的阳离子或阴离子聚丙烯酰胺相比,不仅兼有二者的综合性能,而且有明显的“反聚电解质效应”和pH值适用范围广等特点,在油田开采、污水处理、造纸助剂等方面具有广泛的应用前景。因此开发两性聚丙烯酰胺研究对国民经济发展和环境保护有极其重要的意义。针对两性聚丙烯酰胺制备过程中极易发生的阴离子和阳离子不相容问题,利用阴离子型聚丙烯酰胺进行曼尼奇反应,再对其进行季胺化,制备了两性聚丙烯酰胺。试验发现,以碳酸二甲酯为季胺化试剂,不仅能够避免通常使用的硫酸二甲酯的毒性,而且具有最好的季胺化效果。当聚丙烯酰胺、甲醛和二甲胺的反应摩尔比例为1:1.0～1.2:1.0～1.2,反应温度为40～50℃,反应时间为3～5小时,最后用碳酸二甲酯季胺化,所得两性聚丙烯酰胺絮凝性能最佳。试验表明,在用合成的两性聚丙烯酰胺做絮凝剂时,水体的pH值对最佳投放量有一定影响:在中性和酸性条件下,两性聚丙烯酰胺的最佳投放量为2.5ppm;在碱性条件下,其最佳投放量有增加的趋势。但是,在pH值为2—12的范围内,两性聚丙烯酰胺的絮凝效果(沉降率)都可以达到90%以上,其絮凝性能明显优于未阳离子化的阴离子聚丙烯酰胺,且比阴离子聚丙烯酰胺有着更广泛的pH适应性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 絮凝剂
• 1.1.1 絮凝剂在水处理中的应用
• 1.1.2 絮凝剂的分类
• 1.1.2.1 无机絮凝剂
• 1.1.2.2 有机高分子絮凝剂
• 1.1.2.3 微生物絮凝剂
• 1.1.2.4 复合型絮凝剂
• 1.1.3 作用机理
• 1.1.4 絮凝剂的存放与溶解
• 1.1.5 问题与展望
• 1.2 聚丙烯酰胺研究及进展
• 1.3.两性聚合物
• 1.3.1 两性聚合物的分类
• 1.3.2 两性聚合物的应用
• 1.3.3 两性聚合物的问题与建议
• 1.4 两性聚丙烯酰胺
• 1.4.1 两性聚丙烯酰胺的分类
• 1.4.2 两性聚丙烯酰胺的合成路线
• 1.4.3 两性聚丙烯酰胺的聚合方法
• 1.4.4 两性聚丙烯酰胺的应用
• 1.4.5 两性聚丙烯酰胺的建议与展望
• 第二章 两性聚丙烯酰胺的制备
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 实验方法
• 2.2.3.1 聚丙烯酰胺的配制
• 2.2.3.2 Mannich反应
• 2.2.3.3 季胺化试剂的选择
• 2.2.3.4 絮凝实验
• 第三章 两性聚丙烯酰胺合成条件结果与讨论
• 3.1 引言
• 3.2 试验部分
• 3.2.1 试验药品
• 3.2.2 试验仪器
• 3.2.3 试验方法
• 3.2.4 测试方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 最佳投放量试验
• 3.3.2 两性聚丙烯酰胺合成前后的沉降率变化
• 3.3.3 合成的两性聚丙烯酰胺的存放变化
• 3.3.4 不同絮凝物质的变化
• 3.3.5 两性聚丙烯酰胺合成因素的分析
• 3.3.5.1 Mannich反应的甲醛对两性聚丙烯酰胺絮凝性能的影响
• 3.3.5.2 Mannich反应的二甲胺对两性聚丙烯酰胺絮凝性能的影响
• 3.3.5.3 聚丙烯酰胺质量浓度对所得的两性聚丙烯酰胺絮凝性能的影响
• 3.3.5.4 聚丙烯酰胺反应温度对所得的两性聚丙烯酰胺絮凝性能的影响
• 3.3.5.5 聚丙烯酰胺反应时间对所得的两性聚丙烯酰胺絮凝性能的影响
• 3.3.6 反应后两性聚丙烯酰胺在广泛pH范围内的絮凝性能
• 3.4 实验小结
• 第四章 季胺化试剂的探讨和确定
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验试剂
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 实验方法
• 4.2.4 测试方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 季胺化试剂的初步探讨
• 4.3.2 氯化铵和盐酸作季胺化试剂的探讨
• 4.3.3 季胺化试剂的再次探讨
• 4.3.4 两性聚丙烯酰胺的红外测试
• 4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者简介
• 导师简介
• 附件