丙烯酰胺—木质素共聚物的制备及应用

论文摘要

随着淡水资源的日益匮乏以及对环境保护的日渐重视，人们对水处理用絮凝剂的研制给予越来越多的关注。絮凝剂可以提高固／液分离效率，被应用于许多工业领域。水溶性的聚丙烯酰胺作为一类有效的絮凝剂，在水处理、冶矿、造纸等领域可以得到很好的应用。目前国内聚丙烯酰胺类絮凝剂的生产技术水平远远落后于国外，其性能急需提高。本文开发可用作水处理絮凝剂的木质素-聚丙烯酰胺系列产品。通过水溶液自由基共聚合，引发丙烯酰胺与木质素共聚反应。利用该技术生产的聚丙烯酰胺相对分子质量最高可达2.632×106。考察了pH值、引发剂浓度、单体浓度、引发温度和木质素单体浓度等用量对聚合反应的影响。通过正交实验，确定了制备高分子质量丙烯酰胺与木质素聚合产物的最佳条件。最佳条件为：丙烯酰胺（AM）单体与木质素磺酸盐质量比为4：1，水与木质素磺酸盐质量比为50：1，引发剂浓度为0.005[M]，反应温度40℃，反应时间为48小时。运用红外光谱和扫描电镜技术，对所合成的接枝共聚产物的结构进行了检测，均表征了其相关基团的存在，证明了接枝聚合反应在一定程度上提高了产物的絮凝能力。将接枝共聚物应用到化学合成废液的处理当中，通过对絮凝过程影响因素的考察，确定了最佳的絮凝工艺；并与同类产品的絮凝性能进行比较，以实验体现了接枝产物的优良絮凝性能，为所合成的丙烯酰胺—木质素接枝共聚产物作为絮凝剂的实际应用提供了理论及实验依据。使用化学合成的废液，对制得的产品进行絮凝性能评价，采用721型分光光度计在400nm的波长下测定上层清夜透光率。结合水质特征，研究了高分子链的结构与形态对絮凝沉降能力的影响，并对其絮凝效果及作用机理进行了讨论。希望本论文能对有机高分子的合成及现场应用提供有益的参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 有机高分子絮凝剂的研究与发展现状
• 1.2.1 天然有机高分子絮凝剂
• 1.2.2 天然改性有机高分子絮凝剂
• 1.2.3 有机合成高分子絮凝剂
• 1.3 丙烯酰胺单体和聚合物概况
• 1.4 聚丙烯酰胺的制备方法
• 1.5 聚丙烯酰胺的制备工艺
• 1.5.1 丙烯酰胺的共聚
• 1.5.2 丙烯酰胺的改性
• 1.5.3 共聚和改性的工艺比较
• 1.6 聚丙烯酰胺的展望
• 1.7 木质素简述
• 1.8 本文研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验仪器与设备
• 2.3 实验方案
• 2.3.1 絮凝剂的制备
• 2.3.2 絮凝剂的结构表征
• 2.4 聚合物的性能测试
• 2.4.1 热重-差热（TG-DTA）分析
• 2.4.2 聚合物的特性粘数[η]的测定
• 2.4.3 固含量的测定
• 2.4.4 聚合物溶解速度的测定
• 2.4.5 聚合物电荷密度的测定
• 2.5 聚合反应工艺的注意事项
• 2.6 絮凝实验评价方法
• 第三章 实验结果的讨论与分析
• 3.1 正交实验分析
• 3.2 接枝共聚产物的结构表征
• 3.2.1 红外谱图分析
• 3.2.2 扫描电镜（SEM）分析
• 3.3 接枝共聚产物的性能测定
• 3.3.1 热重-差热（TG-DTA）分析
• 3.3.2 共聚产物的特性粘数[η]的测定
• 3.3.3 共聚产物固含量的测定
• 3.3.4 共聚产物电荷密度的测定
• 3.4 水溶液聚合的各种条件的确定
• 3.4.1 引发剂种类和引发剂浓度的确定
• 3.4.2 丙烯酰胺单体用量的确定
• 3.4.3 单体摩尔比的确定
• 3.4.4 反应温度、时间和pH值的确定
• 第四章 聚丙烯酰胺类絮凝剂的应用
• 4.1 絮凝性能的影响因素
• 4.1.1 温度对絮凝效果的影响
• 4.1.2 水体pH值对絮凝性能的影响
• 4.1.3 搅拌强度和时间对絮凝性能的影响
• 4.2 各种聚丙烯酰胺类絮凝剂的性能比较
• 4.3 各种聚丙烯酰胺类絮凝剂的絮凝效果测试
• 4.3.1 接枝共聚絮凝剂的絮凝效果测试
• 4.3.2 聚丙烯酰胺絮凝剂（PAM）的絮凝效果测试
• 4.3.3 丙烯酰胺共聚二甲基二烯丙基氯化铵絮凝剂的絮凝效果测定
• 4.4 各种絮凝剂处理废水效果的比较
• 第五章 结论
• 5.1 本文的主要结论
• 5.1.1 最佳的制备条件
• 5.1.2 产物的结构
• 5.1.3 聚合影响因素
• 5.1.4 絮凝性能应用
• 5.1.5 同类产品比较
• 5.2 本文今后需进一步研究的内容
• 5.2.1 聚合时出现的异状
• 5.2.2 聚合度的提高
• 5.2.3 产物分子量的分布
• 5.2.4 扩大生产的研究
• 5.2.5 产品的优化
• 参考文献
• 致谢
• 附录