AM-DMC-DMAA共聚物絮凝劑的雙水相法制備及應(yīng)用.pdf

1、聚丙烯酰胺工業(yè)是二十世紀五十年代開始發(fā)展的，1952年美國氰氨公司首先進行了聚丙烯酰胺工業(yè)生產(chǎn)的開發(fā)研究，兩年后投入大規(guī)模生產(chǎn)。1962年后，我國多家研究院（如吉林化學工業(yè)公司研究院）所研制的聚丙烯酰胺相繼投入生產(chǎn)，產(chǎn)品主要是陽離子型聚丙烯酰胺、亞胺基聚丙烯酰胺、非離子型聚丙烯酰胺。研究開發(fā)的熱點主要集中在合成高分子量聚丙烯酰胺。
　　聚丙烯酰胺是一種重要的水溶性高分子，它的水溶性好，分子量、離子種類和程度可調(diào)節(jié)，廣泛應(yīng)用于絮凝、

2、增稠、減阻、凝膠、粘結(jié)、阻垢等領(lǐng)域，聚丙烯酰胺一般采用均相水溶液聚合方法制備，其優(yōu)點是工藝簡單，但隨著反應(yīng)的進行，聚合體系粘度急劇升高至不能流動，導致攪拌困難，反應(yīng)熱難以排除，反相懸浮、反相乳液及沉淀聚合一定程度上可緩解聚合體系粘度問題，但因需使用大量有機溶劑而受到限制。水溶液聚合法克服了聚丙烯酰胺在傳統(tǒng)聚合過程中的反應(yīng)體系粘度大，反應(yīng)的熱很難傳遞，產(chǎn)物也較難溶解的問題，具有了對環(huán)境的污染小，溶解的速度快，反應(yīng)體系的粘度降低等優(yōu)點，其產(chǎn)

3、品以及制備的技術(shù)都對相關(guān)研究有很重要的意義，所以我們對此進行了一定程度的研究。
　　聚合物水相體系由兩種不相溶的聚合物水溶液組成，其在生物活性物質(zhì)和蛋白質(zhì)分離方面應(yīng)用已近半個世紀，法國學者將聚氧化乙烯、聚2-乙烯基氯化吡啶和氧化乙烯-2-乙烯基氯化吡啶共聚物這三種水活性聚合物溶液進行混合時，得到一種穩(wěn)定的、低粘度的分散體系。借鑒這些思想的提出，將一種水溶性單體溶解在另一種水溶性聚合物的水溶液中，本實驗在常規(guī)的反應(yīng)體系中加入了另外一

4、種單體N，N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)，以及加入了無機鹽，以便于合成了更加穩(wěn)定的，絮凝效果更加好的聚合產(chǎn)物。
　　陽離子高分子絮凝劑是一種線性的水溶性的高分子的聚合物，在生活與工業(yè)的污水處理等的方面都得以廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在我國的生產(chǎn)聚丙烯酰胺(PAM)的廠家多數(shù)部分生產(chǎn)的是陰離子型的聚丙烯酰胺的粉末狀的，而生產(chǎn)陽離子型的聚丙烯酰胺的數(shù)量則是很少的，而絕大部分的產(chǎn)量都是在100t/a以下。很多年來，我國的國產(chǎn)的PAM在質(zhì)量、數(shù)量以及

5、種類等上都遠遠不能滿足我國國內(nèi)的生產(chǎn)所需。所以年進口量約四萬噸。目前，在美國，乳液型的高分子絮凝劑在市場上的需求量已經(jīng)達到了75％左右，在日本，高分子乳液型的絮凝劑的市場需求量也已經(jīng)占到了10％左右?？梢?，乳液型的高分子絮凝劑的明顯的性能等方面的優(yōu)勢已經(jīng)得到了人們的公認。所以我們可以預測以后的乳液型高分子的每年的需求量肯定會越來的越多。陽離子絮凝劑不但可以通過電荷的中和可以使膠體顆粒絮凝，而且還可以通過鏈狀的高分子聚合物在靜電引力、氫鍵

6、力以及范德華力等的作用下通過活性的基團與膠體顆粒的細微的懸浮物之間發(fā)生橋連吸附的過程，從而使得膠體顆粒絮凝，而且還可以和帶負電荷的溶解物進行反應(yīng)，生成了不溶性的鹽。陽離子絮凝劑對無機物與有機物都有非常好的絮凝和凈化的效果，而且使用的pH值得范圍也比較寬，毒性也很小，用量也很少，這些也都是絮凝劑研發(fā)的特點。本實驗，我們將研究陽離子聚丙烯酰胺的絮凝劑的制備的方法，并且討論了在各種不同的因素的影響下，其絮凝性能與特性粘度所發(fā)生的變化。

7、　　本實驗采用雙水相法制備，以丙烯酰胺（AM），N，N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)為共聚單體，氧化還原引發(fā)劑制備了分子量大，性能穩(wěn)定的陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)乳液。研究了引發(fā)劑的加入量、單體的配比及濃度、反應(yīng)的溫度、反應(yīng)的時間、分散劑，無機鹽的用量等對制備的聚合產(chǎn)物的特性粘度的影響，對合成產(chǎn)物進行了性能檢測與結(jié)構(gòu)表征，并研究了其對油田污泥和造紙污水的絮凝效果。
　　(1)結(jié)果表明合成的優(yōu)

8、化條件是:單體總濃度33％，AM、DMC與DMAA的質(zhì)量配比為2～4∶0.8～1.2∶0.15～0.25，氧化還原劑含量為單體的0.2％～0.5％（氧化劑∶還原劑=1），分散劑與單體的總質(zhì)量比為0.8，無機鹽占單體的0.5％～2％，溫度45℃，反應(yīng)4～6h。實驗表明合成的產(chǎn)物對油田污泥也具有很好的絮凝效果。
　　(2)通過FTIR和紫外分光光度計，烏氏粘度計等測定了合成的聚合物的結(jié)構(gòu)中存在AM，DMAA以及DMC的結(jié)構(gòu)單元;通過對

9、共聚單體轉(zhuǎn)換率的計算，實驗測得單體轉(zhuǎn)化率為94.9％;通過對聚合物特性粘度的測試，實驗測得共聚物的相對分子質(zhì)量達到463萬左右;通過對陽離子度的測定，實驗測得聚合物的陽離子度3.5mmol/g;通過使用紫外分光光度計，實驗表明，聚合產(chǎn)物在一定的濃度時，其絮凝效果良好。
　　(3)通過對聚合過程中無機鹽的加入種類及用量對聚合產(chǎn)物穩(wěn)定性的影響的測試，結(jié)果表明，我們需要進一步提高聚合物的耐鹽性能。
　　(4)通過對聚合產(chǎn)物粘彈行的

10、測試，實驗表明所制備的產(chǎn)物有較好的粘彈性。
　　(5)通過對油田淤泥的絮凝實驗，結(jié)果表明，在AM、DMC與DMAA的質(zhì)量配比為2～4∶0.8～1.2∶0.15～0.25，氧化還原劑含量為單體的0.2％～0.5％（氧化劑∶還原劑=1），分散劑與單體的總質(zhì)量比為0.8，無機鹽占單體的0.5％～2％，溫度45℃，反應(yīng)4～6h，合成的產(chǎn)物對油田污泥具有很好的絮凝效果。
　　(6)通過對造紙污泥的絮凝實驗，結(jié)果表明，在溫度為45℃，反