AM-DMC共聚物的合成與表征.pdf

1、水污染是人類21世紀(jì)面臨的重大問題之一，廢水治理是解決水污染及水資源短缺的有效途徑，研究開發(fā)高效、多功能陽離子絮凝劑對處理高濁廢水具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。雙水相聚合法具有過程溫和、可控條件多、易于操作和放大生產(chǎn)，在分離提純以及機理解釋中可借助傳統(tǒng)溶劑萃取理論和經(jīng)驗等特點。陽離子型聚丙烯酰胺系列是目前我國水處理劑中用量最大的試劑之一，丙烯酰胺（AM）-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)共聚物（P(AM-DMC)）便是陽離子型聚丙

2、烯酰胺中的一種，具有電荷度可控，電荷分布均勻，水處理中用量小，絮凝澄清速度快，產(chǎn)生污泥量少，處理效率高，使用后易被環(huán)境中微生物所降解等特點，被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)和生活廢水的處理。
　　本文通過大量的文獻閱讀，在國內(nèi)外已有研究的基礎(chǔ)上，以丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨為共聚單體，過硫酸銨-亞硫酸氫鈉氧化還原體系為自由基引發(fā)劑，雙水相共聚法制備P(AM-DMC)陽離子聚丙烯酰胺絮凝劑。研究共聚反應(yīng)工藝條件的優(yōu)化，雙水相共聚相關(guān)

3、理論，對共聚反應(yīng)及共聚產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與性能進行表征，并將所得共聚產(chǎn)物用于模擬廢水的治理，獲得了有意義的結(jié)論。
　　(1)采用單因素試驗探索聚合反應(yīng)條件，并考察單體總量、引發(fā)劑用量、單體配比、pH值、反應(yīng)時間、PEG用量等因素對共聚反應(yīng)產(chǎn)物粘均分子量和陽離子度的影響。設(shè)計4因素3水平正交實驗，探究制備較高粘均分子量和較大陽離子度的陽離子聚丙烯酰胺的最佳工藝條件。
　　(2)研究了 AM-DMC二元共聚反應(yīng)的共聚物組成與單體組成之間

4、的關(guān)系（二元共聚物微分方程），按照K-T法、F-R法、FBR法計算出單體AM和DMC在共聚反應(yīng)過程中的競聚率，研究共聚過程的聚合類型以及利用單體競聚率繪制單體組成與共聚物組成F-f圖。
　　(3)探究繪制了雙水相聚合體系液/液邊界圖，研究雙水相體系分相時兩高聚物質(zhì)量分數(shù)關(guān)系，繪制分相圖，同時對AM-DMC共聚反應(yīng)動力學(xué)進行了研究，得出聚合反應(yīng)動力學(xué)曲線。
　　(4)將最終合成產(chǎn)物在模擬和實際污水處理中進行實際應(yīng)用，研究最終合

5、成產(chǎn)物的性能及相關(guān)特性指標(biāo)。
　　從單因素實驗可知，共聚產(chǎn)物陽離子度與粘均分子量有如下結(jié)論：隨著pH值增大先增后下降，pH控制在6.0左右最為合適；隨著單體總量的增加均為增加；其中陽離子度隨單體總量變化影響不大。隨著反應(yīng)時間增加均為增加趨勢。但反應(yīng)時間在165min時，反應(yīng)接近停止，反應(yīng)時間不要超過180min為宜。隨著引發(fā)劑用量大于2.5ml時，兩個指標(biāo)都有明顯的下降趨勢；隨著 PEG含量的增加，聚合物的粘均分子量先增加后減小，

6、在8％存在峰值。而陽離子度先減小后增加。由正交試驗可知：在總單體質(zhì)量分數(shù)為4％，質(zhì)量比m(AM):m(DMC)=3:1，pH=9，引發(fā)劑用量為1.5mL，反應(yīng)溫度為35℃的最優(yōu)條件下，合成的 P（AM-DMC）的粘均分子量最大可達1.6*106，在總單體質(zhì)量分數(shù)為8％，AM與DMC配比m(AM):m(DMC)=3:1，pH=5，引發(fā)劑用量為2.5mL，反應(yīng)溫度為35℃的最優(yōu)條件下，合成的P（AM-DMC）的陽離子度最大可達13.8％。在