聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺、改性聚丙烯酰胺的制备及应用

论文摘要

絮凝剂是重要的水处理材料,是絮凝法水处理技术的关键和基础。研究高效低耗、安全无害的有机絮凝剂一直是絮凝科学领域的研究热点之一。聚丙烯酰胺是目前聚丙烯酰胺系列絮凝剂中应用最广泛的一种絮凝剂,但存在着分子量较低,絮凝效果较差等缺点。对聚丙烯酰胺进行改性或在高分子链上引入带正电荷的阳离子侧基是提高聚丙烯酰胺絮凝效果的有效途径之一。本文以丙烯酰胺为原料,研究了聚丙烯酰胺、阳离子型聚丙烯酰胺及改性聚丙烯酰胺的制备、絮凝性能、絮凝作用机理等,并比较了三者的絮凝效果,为研究和应用絮凝剂作了有益的探索和努力。本文首先研究了聚丙烯酰胺的制备及絮凝性能,得出合成聚丙烯酰胺的最佳工艺条件为:温度80℃,弱酸性条件下,聚合体系总体积为30ml,以K2S2O8- Na2SO3组成的复合氧化还原引发体系用量15ml,用量比为2∶1,丙烯酰胺（AM）用量为5g左右。采用该工艺制得的聚丙烯酰胺处理高岭土浊液、亚甲基蓝溶液及工业印染废水效果较好,其浊度及色度去除率分别为73.05%、8.23%、39.24%。第二,本文研究了AM-DMDAAC阳离子聚丙烯酰胺的制备及絮凝性能,得出其最佳合成工艺条件为:温度80℃,pH=10,在3gAM,1.5gDMDAAC体系中加入15ml水,以K2S2O8-Na2SO3组成的氧化还原体系作为引发剂,用量12ml,V（K2S2O8）:V（Na2SO3）=3:2。采用该阳离子聚丙烯酰胺处理高岭土浊液、亚甲基蓝溶液及工业印染废水效果相对于聚丙烯酰胺来说更好,其浊度及色度去除率分别为:84.16%、21.08%、57.91%。第三,本文研究了改性聚丙烯酰胺的制备及絮凝性能,得出投药量在10ml时,pH值在6左右,温度为20℃～30℃,搅拌时间60s,搅拌速度在60～80r/min左右,静置时间在20min以上,除浊率最高达88.37%,能得到很好的处理效果,且比较经济。并将此工艺用于洗煤废水的处理,除浊率可达84.08%。最后,本文还对絮凝剂的絮凝机理进行了分析论述,总的试验结果表明,这一系列絮凝剂各有其优点,并拥有较好的实用价值和应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及研究意义
• 1.2 絮凝剂概述
• 1.2.1 天然改性高分子絮凝剂
• 1.2.2 合成有机高分子絮凝剂
• 1.2.3 絮凝剂的发展现状及趋势
• 1.3 聚丙烯酰胺絮凝剂
• 1.3.1 聚丙烯酰胺的合成方法
• 1.3.2 阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂
• 1.3.3 聚丙烯酰胺的改性
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第二章 聚丙烯酰胺的合成及絮凝性能研究
• 2.1 聚丙烯酰胺的合成方法及性能测试
• 2.1.1 聚合方法的选择
• 2.1.2 引发剂的选择
• 2.1.3 合成方法的确定
• 2.2 实验设备及仪器
• 2.2.1 实验设备
• 2.2.2 实验试剂
• 2.3 聚丙烯酰胺的相对分子质量的测定方法
• 2.3.1 聚丙烯酰胺特性粘度的测定方法
• 2.3.2 特性粘度测定过程中的数据及处理方法
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 合成聚丙烯酰胺的工艺条件
• 2.4.2 合成聚丙烯酰胺的性能实验
• 2.5 本章小结
• 第三章 阳离子型聚丙烯酰胺的合成及絮凝性能研究
• 3.1 阳离子型聚丙烯酰胺的合成方法及性能表述
• 3.1.1 阳离子型聚丙烯酰胺的合成
• 3.1.2 阳离子聚丙烯酰胺相对分子质量的测定
• 3.2 合成阳离子聚丙烯酰胺的结果与讨论
• 3.2.1 DMDAAC 与AM 质量比对絮凝剂相对分子质量的影响
• 3.2.2 加水量对絮凝剂相对分子质量的影响
• 2SO₃ 用量对絮凝剂相对分子质量的影响'>3.2.3 Na₂SO₃用量对絮凝剂相对分子质量的影响
• 2S₂O₈ 用量对絮凝剂相对分子质量的影响'>3.2.4 K₂S₂O₈用量对絮凝剂相对分子质量的影响
• 3.2.5 pH 对絮凝剂相对分子质量的影响
• 3.2.6 聚合温度对絮凝剂相对分子质量的影响
• 3.2.7 合成阳离子聚丙烯酰胺的正交实验
• 3.3 阳离子聚丙烯酰胺的絮凝性能实验结果与讨论
• 3.3.1 不同条件合成阳离子聚丙烯酰胺的絮凝性能实验效果
• 3.3.2 阳离子聚丙烯酰胺的投药量对絮凝性能的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 聚丙烯酰胺的改性及絮凝性能研究
• 4.1 聚丙烯酰胺改性的工艺流程
• 4.2 改性聚丙烯酰胺的絮凝性能实验及结果讨论
• 4.2.1 不同原料的改性絮凝效果
• 4.2.2 改性聚丙烯酰胺的投药量对絮凝性能的影响
• 4.2.3 搅拌时间对絮凝效果的影响
• 4.2.4 搅拌速度对絮凝效果的影响
• 4.2.5 静置时间对絮凝效果的影响
• 4.3 改性聚丙烯酰胺对洗煤废水的处理
• 4.4 聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺及改性聚丙烯酰胺絮凝性能比较
• 4.5 本章小结
• 第五章 聚合及絮凝机理的研究
• 5.1 丙烯酰胺的聚合机理
• 5.1.1 链引发
• 5.1.2 链增长
• 5.1.3 链终止
• 5.2 阳离子聚丙烯酰胺的聚合机理
• 5.3 聚丙烯酰胺改性的反应机理
• 5.4 絮凝机理
• 5.4.1 胶体的稳定性
• 5.4.2 有机高分子絮凝作用的机理
• 5.4.3 聚丙烯酰胺系列有机高分子絮凝剂的絮凝机理
• 5.4.4 絮凝法一般工艺过程
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 主要参考文献
• 作者简介及攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢