光引發(fā)聚合陽離子型聚丙烯酰胺的制備及應(yīng)用.pdf

1、加強(qiáng)水污染控制，提高水環(huán)境質(zhì)量，保護(hù)人們賴以生存的水資源已迫在眉睫。在水污染控制技術(shù)中絮凝沉淀法是當(dāng)前國內(nèi)外最重要的研究方向之一，也是目前水處理中最有效、最便捷方法之一。絮凝劑的種類和性質(zhì)是絮凝沉淀效果的關(guān)鍵因素之一。近年來，隨著絮凝理論和基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展，水處理絮凝劑產(chǎn)品在我國發(fā)展十分迅速。
　　陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）是一種高端絮凝劑產(chǎn)品。在城鎮(zhèn)污水處理廠污泥脫水、工業(yè)廢水等領(lǐng)域中得到卓有成效的應(yīng)用，但一般為進(jìn)口產(chǎn)品，價(jià)格昂

2、貴，穩(wěn)定性較差，溶解性較差，且殘留AM單體高不適用于水處理，現(xiàn)仍有許多問題有待研究和探索。國內(nèi)外CPAM絮凝劑存在的不足，很大程度上與CPAM現(xiàn)行引發(fā)聚合體系與技術(shù)有關(guān)。因此，通過研究CPAM的光引發(fā)新型聚合體系及其機(jī)理，從而開發(fā)、形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的CPAM光聚合技術(shù)；有利于解決在污泥調(diào)質(zhì)和水處理中，對高性能、高純度的高端有機(jī)高分子絮凝劑的高增長需求。
　　論文以制備性能高、純度高、AM殘單量低、溶解性好、分子量可控可調(diào)的陽離

3、子型聚丙烯酰胺（CPAM）絮凝劑為研究目的，并對其性能及應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行探索，論文的主要工作如下：
　?。?）陽離子聚丙烯酰胺P(AM-DAC)和P(AM-DAC-DMC)的合成
　　利用AM和DAC進(jìn)行光引發(fā)聚合，討論了反應(yīng)體系中紫外光強(qiáng)度、引發(fā)劑條件、單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)、陽離子度、反應(yīng)體系pH、鏈調(diào)節(jié)劑等各因素對高聚物相對分子量的影響，制備出陽離子聚丙烯酰胺P(AM-DAC)絮凝劑，獲得較為合適的紫外光有機(jī)引發(fā)體系。在兩元光引發(fā)聚

4、合的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，以AM、DAC、DMC為聚合原料，采用紫外光引發(fā)聚合法進(jìn)行三元共聚，制備出一種新型陽離子聚丙烯酰胺P(AM-DAC-DMC)絮凝劑，探索各種因素對高聚物合成的影響，并獲得較為合適的紫外光無機(jī)引發(fā)體系。對自制陽離子聚丙烯酰胺P(AM-DAC)和P(AM-DAC-DMC)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征及性能參數(shù)測定，獲得了兩種純度高、分子量可控可調(diào)、溶解性好、AM殘單量低、可適用于水處理的陽離子聚丙烯酰胺P(AM-DAC)和P(AM-DAC

5、-DMC)產(chǎn)物。
　?。?）陽離子聚丙烯酰胺P(AM-DAC)陽離子度的測定
　　以自制 P(AM-DAC)為樣品，對其陽離子度采用膠體滴定法和沉淀滴定法進(jìn)行分析，并通過回收率和方差分析對兩種方法滴定適用性進(jìn)行比較分析，為陽離子度測定提供一種快速、準(zhǔn)確的分析測試方法—膠體滴定法，并通過pH值、滴定溶液濃度、滴定速度對膠體滴定法進(jìn)行了優(yōu)化。最后推算出陽離子度與產(chǎn)物氯離子含量的關(guān)系式。陽離子度測定方法的確定對于產(chǎn)物的品質(zhì)和處理水

6、體時(shí)氯離子的控制具有較好的指導(dǎo)意義。
　?。?）CPAM在污泥處理中的應(yīng)用
　　針對陽離子聚丙烯酰胺類有機(jī)高分子絮凝劑在污泥脫水工程實(shí)踐應(yīng)用中存在的脫水效率較低的問題，主要研究了兩種自制陽離子聚丙烯酰胺P(AM-DAC)和P(AM-DAC-DMC)的陽離子度、相對分子質(zhì)量、投加量和污泥pH值對污泥脫水效果的影響，并比較兩種自制陽離子聚丙烯酰胺脫水性能，獲得處理效果較好的自制污泥脫水產(chǎn)物；選擇較好的自制P(AM-DAC-DMC

7、)絮凝劑與三種市售絮凝劑進(jìn)行了污泥脫水性能及經(jīng)濟(jì)性比較，可知自制P(AM-DAC-DMC)絮凝劑在脫水效果、產(chǎn)物用量、經(jīng)濟(jì)性等方面均好于市售同類產(chǎn)品。最后探討了陽離子聚丙烯酰胺在污泥調(diào)質(zhì)中的作用機(jī)理，為自制產(chǎn)物在市政污泥脫水中的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。
　　（4）CPAM處理水體中環(huán)境激素的效果研究
　　針對水體中鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)污染問題，探討了絮凝法去除水體中環(huán)境激素的可行性。以自制P(AM-DAC)、自制P(AM-DAC-D

8、MC)與傳統(tǒng)絮凝劑工業(yè)PAC、工業(yè)PFS、自制PAFS、工業(yè)CPAM作為去除水體中的環(huán)境激素鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）的絮凝劑，研究了不同絮凝劑的投加量、pH值、沉降時(shí)間、分子量對DMP去除影響，篩選出對處理水體中 DMP的效果較好的絮凝劑P(AM-DAC-DMC)，并通過正交實(shí)驗(yàn)對P(AM-DAC-DMC)處理DMP效果進(jìn)行優(yōu)化，經(jīng)優(yōu)化后DMP去除率可達(dá)94.6％。通過處理后水體Zeta電位機(jī)理分析，證明CPAM絮凝法處理水體中環(huán)境激

9、素是可行的。
　　（5）CPAM-PAFS復(fù)合絮凝劑在生活污水中應(yīng)用
　　為了簡化市政污水中兩次投料工序，增加一級處理效率，提高出水水質(zhì)。研究一種新型有機(jī)-無機(jī)復(fù)合絮凝劑。以自制P(AM-DAC-DMC)與無機(jī)高分子絮凝劑PAFS進(jìn)行復(fù)合、并對其表面結(jié)構(gòu)，水解形態(tài)進(jìn)行表征?？疾炝藦?fù)合反應(yīng)中Fe/CPAM質(zhì)量比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間對生活污水絮凝效果的影響，采用單因素實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計(jì)法，確定工藝的最優(yōu)參數(shù)，獲得最佳生活污水絮