阴离子型聚丙烯酰胺絮凝剂的合成及其在赤泥分离中的应用

论文摘要

阴离子型聚丙烯酰胺由于可以通过架桥作用,同时吸附于几个固体粒子上,将各个粒子联结起来成为大粒子,使粒子沉降速度大大增加,促进固液分离,在赤泥沉降中有着广泛的应用。然而,目前国内生产的阴离子型聚丙烯酰胺絮凝剂一般是粒状或粉状,吸湿性强,稳定性较差,溶解速度较慢,因此,制备乳液型絮凝剂,尤其是高固含和高分子量的乳液絮凝剂是发展的主要方向。论文通过水溶液聚合法合成了丙烯酰胺-丙烯酸钠共聚物,找到了制备阴离子型聚丙烯酰胺的较佳工艺条件:蒸馏处理丙烯酸,45℃下过硫酸铵作引发剂,用量1.0‰（占单体质量分数）,单体总浓度为20%,乙二胺四乙酸二钠（EDTA-2Na）用量为0.2‰（占单体质量分数）。制得的产品特性粘度达907mL/g。论文重点研究了反相乳液聚合法制备阴离子型聚丙烯酰胺乳液,以制备高固含、高稳定性的乳液产品为目标,对体系的连续相、油水比、乳化剂结构、乳化剂配比及乳化剂含量等条件进行优化。结果表明,较佳的反相乳液组成为:单体溶液质量分数75%,白油含量28.5%,Span-80与PBA-OP复配作乳化剂,乳化剂配比=4/6,乳化剂含量10%,油水比为0.6,乳液中单体含量为40%。在此基础上,为防止聚合过程发生“暴聚”,通过添加第三单体甲基丙烯酸钠或甲基丙烯酰胺对氨基水杨酸共聚的方法,降低单体的活性,控制反应平稳进行,得到了高转化率、高固含、高分子量的聚合物乳液。所得阴离子型聚丙烯酰胺乳液产品应用于氧化铝生产的赤泥沉降分离,沉降速度快,且能够显著降低上清液的浊度,絮凝性能优于国内产品,与进口产品性能相当。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 赤泥沉降中絮凝剂的发展
• 1.1.1 天然高分子絮凝剂
• 1.1.2 国外合成高分子絮凝剂
• 1.1.3 国内合成高分子絮凝剂
• 1.2 阴离子型聚丙烯酰胺的发展现状
• 1.2.1 阴离子聚丙烯酰胺的合成路线
• 1.2.2 阴离子聚丙烯酰胺的聚合方法
• 1.3 反相乳液聚合研究进展
• 1.3.1 乳液聚合的特点
• 1.3.2 乳液聚合过程
• 1.3.3 反相乳液聚合机理
• 1.3.4 反相乳液聚合的引发剂
• 1.3.5 反相乳液聚合的连续相
• 1.3.6 反相乳液聚合的乳化剂
• 1.3.7 反相微乳液聚合
• 1.4 研究课题的提出
• 1.4.1 立题的背景和意义
• 1.4.2 研究内容
• 第二章 水溶液聚合制备阴离子型聚丙烯酰胺粉末
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验原料及仪器
• 2.1.2 合成步骤
• 2.1.3 检测方法
• 2.2 丙烯酸纯化方式对产物特性粘度的影响
• 2.3 引发温度对产物特性粘度的影响
• 2.4 引发剂用量对产物特性粘度的影响
• 2.5 单体浓度对产物特性粘度的影响
• 2.6 EDTA-2Na用量对聚合物特性粘度的影响
• 2.7 红外光谱表征
• 2.8 本章小结
• 第三章 反相乳液聚合法制备阴离子型聚丙烯酰胺乳液
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验原料及药品
• 3.1.2 实验仪器
• 3.1.3 实验步骤
• 3.1.4 检测方法
• 3.2 乳化体系的优化
• 3.2.1 连续相的选择
• 3.2.2 乳化剂配方的改进
• 3.2.3 乳化剂用量的选择
• 3.3 聚合稳定性的调控
• 3.3.1 引发剂对聚合稳定性的调控
• 3.3.2 缓聚剂对聚合过程稳定性的调控
• 3.3.3 第三单体对聚合过程稳定性的调控
• 3.4 扫描电镜表征
• 3.5 红外光谱表征
• 3.6 本章小结
• 第四章 自制絮凝剂对拜耳法赤泥的絮凝性能评价
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 主要原料
• 4.1.2 实验仪器
• 4.1.3 絮凝性能评价
• 4.2 絮凝剂添加量对絮凝效果的影响
• 4.3 不同絮凝剂对高铝硅比铝土矿赤泥浆液絮凝效果的影响
• 4.4 不同絮凝剂对低铝硅比铝土矿的赤泥浆液絮凝效果的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论和建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间学术成果