光引發(fā)聚合陽離子型聚丙烯酰胺的制備及應用.pdf

1、加強水污染控制，提高水環(huán)境質量，保護人們賴以生存的水資源已迫在眉睫。在水污染控制技術中絮凝沉淀法是當前國內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是絮凝沉淀效果的關鍵因素之一。近年來，隨著絮凝理論和基礎工業(yè)的發(fā)展，水處理絮凝劑產品在我國發(fā)展十分迅速。
　　陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）是一種高端絮凝劑產品。在城鎮(zhèn)污水處理廠污泥脫水、工業(yè)廢水等領域中得到卓有成效的應用，但一般為進口產品，價格昂

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)聚合體系與技術有關。因此，通過研究CPAM的光引發(fā)新型聚合體系及其機理，從而開發(fā)、形成具有自主知識產權的CPAM光聚合技術；有利于解決在污泥調質和水處理中，對高性能、高純度的高端有機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，并對其性能及應用技術進行探索，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進行光引發(fā)聚合，討論了反應體系中紫外光強度、引發(fā)劑條件、單體質量分數、陽離子度、反應體系pH、鏈調節(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引發(fā)體系。在兩元光引發(fā)聚

4、合的實驗基礎上，以AM、DAC、DMC為聚合原料，采用紫外光引發(fā)聚合法進行三元共聚，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)進行了結構表征及性能參數測定，獲得了兩種純度高、分子量可控可調、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)產物。
　　（2）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行比較分析，為陽離子度測定提供一種快速、準確的分析測試方法—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行了優(yōu)化。最后推算出陽離子度與產物氯離子含量的關系式。陽離子度測定方法的確定對于產物的品質和處理水

6、體時氯離子的控制具有較好的指導意義。
　?。?）CPAM在污泥處理中的應用
　　針對陽離子聚丙烯酰胺類有機高分子絮凝劑在污泥脫水工程實踐應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行了污泥脫水性能及經濟性比較，可知自制P(AM-DAC-DMC)絮凝劑在脫水效果、產物用量、經濟性等方面均好于市售同類產品。最后探討了陽離子聚丙烯酰胺在污泥調質中的作用機理，為自制產物在市政污泥脫水中的應用提供理論基礎。
　　（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)，并通過正交實驗對P(AM-DAC-DMC)處理DMP效果進行優(yōu)化，經優(yōu)化后DMP去除率可達94.6％。通過處理后水體Zeta電位機理分析，證明CPAM絮凝法處理水體中環(huán)境激

9、素是可行的。
　?。?）CPAM-PAFS復合絮凝劑在生活污水中應用
　　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。研究一種新型有機-無機復合絮凝劑。以自制P(AM-DAC-DMC)與無機高分子絮凝劑PAFS進行復合、并對其表面結構，水解形態(tài)進行表征?？疾炝藦秃戏磻蠪e/CPAM質量比、反應溫度、反應時間對生活污水絮凝效果的影響，采用單因素實驗和響應面優(yōu)化設計法，確定工藝的最優(yōu)參數，獲得最佳生活污水絮