疏水改性阳离子型聚丙烯酰胺的制备及其应用

摘要

阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)是一种有机高分子絮凝剂,它具有投加量少、絮凝效果好、pH使用范围广、低毒性、安全等优点,在水处理领域得到了广泛的应用。论文旨在采用紫外光引发聚合法,研究和制备出絮凝效果好、分子量高、溶解性好的疏水改性阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂。
　　选用丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)、丙烯酰胺(AM)和丙烯酸丁酯(BA)三种单体,在引发剂作用下,紫外光照射聚合得到疏水改性阳离子聚丙烯酰胺高分子絮凝剂。考察单体浓度、AM/DAC单体质量比、BA质量分数、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)质量分数、引发剂浓度、尿素质量分数及光照时间等因素对聚合物分子量的影响,得到了最优制备条件。结果表明,在单体浓度30％、AM/DAC单体质量比70:30、BA质量分数2％、CTAB质量分数2％、引发剂浓度3‰、尿素质量分数为2％、光照时间100 min条件下,能够制得分子量为849万的疏水改性阳离子聚丙烯酰胺。
　　通过红外光谱仪对制得产品进行表征分析,证实了聚合物确为单体AM、DAC、BA的三元共聚物疏水改性阳离子聚丙烯酰胺。通过扫描电镜分析表明,聚合物的表面有良好的表面微观结构,具有强大的絮凝性能。通过差热-热重分析表明聚合物在常温下的稳定性良好。通过核磁共振图谱分析再次证明了聚合物为三元共聚物疏水改性阳离子聚丙烯酰胺。
　　将自制产品用于污泥脱水实验,将絮凝沉淀后的上清液浊度和真空抽滤后滤饼固含量作为衡量自制产品污泥脱水性能的指标。经过分别考察自制产品投加量、阳离子度、相对分子量、pH值对污泥脱水性能的影响,结果表明,在投加量为40mg/L,阳离子度为40％,相对分子量为700万,pH为7时污泥脱水效果最好,上清液浊度为20.8 NTU,滤饼固含量为27.8％。与三种同类型絮凝剂进行对比,结果表明:自制产品污泥脱水性能优于江苏产品、浙江产品和日本产品,且与江苏和浙江产品相比,具投加量少的特点,江苏和浙江产品最优投加量为50mg/L,日本产品的最优投加量与自制产品相同。
　　将自制产品用于含藻废水实验,将浊度去除率和叶绿素 a去除率作为衡量自制产品除藻效果的指标。当投加量为3mg/L,阳离子度为40％,相对分子量为700万,pH为8时,自制产品除藻效果最好,其浊度去除率为94.1％,叶绿素a去除率为99.6％。与不同种类絮凝剂进行除藻效果对比,结果表明:自制产品的除藻效果优于 CPAM和 PAFS,明显优于 PAFC,且自制产品和 CPAM的最佳投加量比PAFC和PAFS明显要少,CPAM最佳投加量与自制产品相同,PAFC和PAFS的最佳投加量分别为35 mg/L和30 mg/L。