陽離子型的雙水相共聚法制備及應用研究

發布時間：2018-10-24 瀏覽次

由丙烯酰胺單體(AM)及其衍生物聚合形成的均聚物與共聚物統稱為聚丙烯酰胺(PAM),聚丙烯酰胺作為水溶性聚合物,在水處理、造紙、石油、煤炭等行業中被廣泛的使用。AM-DAC共聚物屬于陽離子型聚丙烯酰胺聚合物(CPAM)體系,是一類水溶性線型高分子聚合物,具有正電荷密度高、特性粘度高、水溶性好等優點。現今,對于丙烯酰胺單體的雙水相共聚合方法已有研究,但是關于丙烯酰胺單體與陽離子單體共聚反應的研究還很少,它在合成過程中引入了陽離子單體,不但解決了普通水溶液聚合反應過程中傳熱和攪拌難等系列問題,同時又使反應體系更加穩定,使其更符合工業發展過程中對水溶性聚合物的要求。本論文以丙烯酰胺(AM)單體與丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨DAC(陽離子單體)為聚合反應單體,聚乙二醇為(PEG)分相介質,選擇氧化還原體系過硫酸銨—亞硫酸氫鈉為引發劑,通過雙水相共聚法合成所需產物陽離子型聚丙烯酰胺P(AM-DAC)共聚物。同時對聚合產物的相對分子質量及陽離子度進行考察,通過紅外光譜圖進行表征,并將產物應用于模擬廢水,以去除率為比較值,對產物的絮凝能力進行測定。通過單因素實驗考察引發劑、單體濃度、溫度、單體比以及分相介質濃度等條件對共聚物合成體系的共聚物分子量及陽離子度的影響,同時通過設計正交實驗(四因素三水平),通過實驗得到合成高分子量的共聚物的優化反應條件為:引發劑0.2 mL,溫度40℃,單體總量16%,PEG 3.5 g;該條件下聚合物相對分子質量為11.24×105。陽離子度的優化反應條件為:引發劑0.2 mL,溫度50℃,單體總量12%,PEG 3.0 g,在此條件下合成的聚合產品陽離子型聚丙烯酰胺陽離子度為28.67%。同時,通過對聚合產物進行紅外光譜表征,對其聚合分子結構進行分析,結果顯示聚合產物CPAM確實是由AM與DAC兩種單體聚合而成的。分別采用Fineman-Ross(F-R)法、Kelen-Tudos(K-T)法和Yezrielev-BrokhinaRoskin(Y-B-R)法三種方法對AM與DAC的競聚率進行測定,結果表明通過K-T法和Y-B-R法測定的競聚率值比較接近且相對準確,兩種單體的競聚率分別為:rAM=2.1800,rDAC=0.28966,兩種單體共聚屬于非理想共聚。并通過計算得到的競聚率值分析共聚物的序列長度分布,同時繪制共聚體系組成曲線。將自制的P(AM-DAC)聚合產品用于模擬廢水硅藻土懸濁液的絮凝處理,將去濁率作為衡量自制產品絮凝效果的指標,研究了不同相對分子質量及陽離子度對絮凝效果的影響,并從中選取絮凝效果較好的一組產品作為最終產品,經過分別考察自制產品投加量、pH值、絮凝時間、轉速大小及沉淀時間等因素對硅藻土懸濁液絮凝性能的影響以及正交實驗的分析,結果表明最佳工藝條件為絮凝劑用量5 mL,轉速240 r/min,pH 6,攪拌時間15 min。同時,在該條件下CPAM對高嶺土懸濁液的去除率達到87.5%。