阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂P(AM-DAC)的合成、表征及应用研究

摘要

随着我国城市化和工业化进程的加快，淡水资源日益紧张，提高污水处理效率，保护我们赖以生存的淡水资源迫在眉睫。絮凝法是重要的污水处理方法之一，絮凝剂的种类、性质是絮凝效果好坏的关键因素。因此絮凝剂研究是实现絮凝处理过程优化的最重要途径。本文旨在制备分子量高、溶解性好、絮凝性能优异的阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂，对其合成条件和絮凝性能进行研究。
　　 本文采用无机引发剂和偶氮有机引发剂B作为复合引发剂，通过水溶液共聚法制备了丙烯酰胺（AM）和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC）的共聚物P(AM-DAC)，优化合成条件为：温度为30℃，无机引发剂用量0.15‰、偶氮有机引发剂B用量0.5‰、单体总质量分数30％、络合剂EDTA用量0.5‰、链转移剂苯甲酸钠用量为0.5‰、阳离子度40％及增溶剂C用量0.2‰。在该条件下，合成了分子量为1200万，残留丙烯酰胺含量为1.33％，溶解时间为3h的阳离子聚丙烯酰胺P(AM-DAC)。红外光谱分析证实了产物的结构。TGA-DTA分析表明P(AM-DAC)在200℃以上发生热分解，常温下稳定可靠。
　　 初步建立了测定阳离子聚丙烯酰胺P(AM-DAC)中丙烯酰胺残留量的紫外分光光度分析方法，绘制了丙烯酰胺在无水乙醇-水溶液中的标准曲线。该标准曲线具有良好的线性关系，在205nm处的线性回归方程为：A=0.134CAM（mg·L-1)+0.025，回归系数为R=0.9985。分别测定了阳离子度为30％、40％（未加增溶剂C）、40％（加增溶剂C）和50％的P(AM-DAC)中丙烯酰胺残留量，含量分别为3.15％、1.51％、1.33％和1.12％。
　　 将自制的P(AM-DAC)用于重庆市某污水处理厂重力浓缩池的活性污泥处理，研究了阳离子度和投加量对污泥脱水效果的影响，并综合污泥脱水效果和处理成本两个因素，将自制的P(AM-DAC)与国内污水处理厂常用的四种絮凝剂进行了比较。污泥脱水实验结果表明：自制的P(AM-DAC)分子量高，阳离子度可调，阳离子度为40％～80％的产品均能取得良好的污泥脱水处理效果，滤液透光率均大于92％，滤饼含水率均低于68％。优化絮凝条件为：分子量为1200万，阳离子度40％，投加量1.47kg/t dry sludge。将自制P(AM-DAC)与国内污水处理厂常用絮凝剂进行了污泥脱水对比实验。自制P(AM-DAC)、日本1＃、日本2＃、浙江和江苏的产品优化投加量分别为1.47kg/t dry sludge、2.35kg/t dry sludge、2.94kg/t dry sludge、2.35kg/t dry sludge和2.94kg/t dry sludge；滤液透光率分别为96.90％、96.10％、94.90％、94.80％和86.80％；滤饼含水率分别为64.50％、66.63％、68.18％、68.50％和70.5％；处理成本分别为35.28元/吨干污泥、88.83元/吨干污泥、105.84元/吨干污泥、84.60元/吨干污泥和94.08元/吨干污泥。可见，自制P(AM-DAC)的污泥脱水效果和处理成本均优于国内污水处理厂常用污泥脱水絮凝剂。
　　 将自制P(AM-DAC)用于含藻污水除藻处理，研究了阳离子度和投加量对除藻效果的影响。优化絮凝条件为：分子量为1200万，阳离子度40％，P(AM-DAC)投加量3mg/L。在该条件下拍摄的电子显微镜照片显示藻类聚集成团，由高分子链紧密地连接在一起，形成了大而密实的藻絮体，叶绿素a去除率和浊度去除率分别为99.82％，96.73％。自制P(AM-DAC）除藻处理成本为0.072元/m3。

目录

文摘

英文文摘

1 绪 论

2 阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂P(AM-DAC)的制备及表征

3 阳离子聚丙烯酰胺P(AM-DAC)的絮凝实验研究

4 结论和建议

致 谢

参考文献

附 录