聚二甲基二烯丙基氯化铵的制备及其应用基础研究

摘要

论文首先对当前印染工业和造纸工业废水的污染状况，废水的性质及组成进行了简要的介绍，并对其处理技术进行了系统综述。论文重点阐述絮凝法处理原理、条件及其在印染废水和造纸废水脱色处理中的研究进展。同时，论文也对现有絮凝剂的分类及其优缺点进行了阐述。然后，对二甲基二烯丙基氯化铵(DADMAC)系列聚合物在国内外的研究及其应用状况进行了评述。　　论文的核心内容之一是对聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDADMAC)的合成进行研究，其内容包括二甲基烯丙基铵的制备、二甲基烯丙基铵的季铵化以及二甲基二烯丙基氯化铵单体的均聚等。论文主要研究了反应温度、反应时间、引发剂浓度以及单体浓度等因素对各阶段产品的影响。研究表明，在密闭条件下，通过半连续反应的方式，将温度控制在5℃，反应时间控制在3.5h左右，pH值控制在9.5～10.5的情况下所得二甲基烯丙基铵的产率最高。以丙酮为溶剂，在45℃下将叔胺回流冷凝9h季铵化制备DADMAC单体的方法为最佳工艺。同时，对无法制备固体DADMAC单体的原因进行了探讨。在不需氮气保护的条件下，于70℃下，pH4.5～5.5，单体浓度为60％，均分别加入占单体质量百分分数1％的过硫酸铵(APS)和乙二胺四乙酸(EDTA)的情况下反应12h，所得PDADMAC的特性粘度最高。　　论文对PDADMAC产品应用于高色度、高浊度的印染废水和造纸废水处理中，发现其具有优异的絮凝脱色性能，研究了各种废水的处理条件及其絮凝脱色机理等。并同市场上效果最好的无机高分子絮凝剂聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铝(PAC)以及有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM)进行了对比试验，发现其处理效果优于PFS、PAC和PAM。实验发现，PDADMAC能够与PFS、PAC形成协同效应，这为其在工业废水处理上的进一步应用提供了更广阔的前景。

目录

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第一章绪论

1.1本课题的研究背景

1.1.1印染废水的性质

1.1.2造纸废水的性质

1.2废水处理技术

1.2.1吸附法

1.2.2絮凝法

1.2.3氧化法

1.2.4生物法

1.3絮凝技术

1.3.1絮凝法简介

1.3.2絮凝原理

1.3.3絮凝机理

1.3.4影响絮凝效果的主要因素

1.3.5常用的絮凝剂及助凝剂

1.4絮凝剂的发展

1.5 DADMAC系列在国内外的发展情况

1.5.1 DADMAC的研究进展

1.5.2 PDADMAC的研究进展

1.5.3 DADMAC系列的应用

1.6本章小结

第二章实验部分

2.1主要实验原料及仪器

2.1.1主要实验原料

2.1.2主要仪器、设备

2.2实验装置图

2.3实验步骤

2.3.1 DADMAC的制备步骤

2.3.2 PDADMAC的制备

2.3.3 PDADMAC工艺流程图

2.4合成工艺简介

2.5制备原理

2.5.1 DADMAC合成原理

2.5.2 PDADMAC合成原理

2.6主要试剂配制方法

2.7实验检测技术及数据处理方法

2.7.1叔胺的鉴定

2.7.2 DADMAC产品的定性及定量分析

2.7.3 DADMAC的提纯

2.7.4 PDADMAC的提取方法

2.7.5单体转化率的测定方法

2.7.6 PDADMAC的特性粘度测定法

2.7.8红外光谱(IR)测试

2.8本章小结

第三章结果分析与讨论

3.1引言

3.2合成产品的物理性质

3.3二甲基烯丙基胺(叔胺)制备方法研究

3.3.1滴加方式对叔胺收率的影响

3.3.2反应时间对叔胺收率的影响

3.3.3反应温度对叔胺收率的影响

3.3.4 pH值对叔胺收率的影响

3.4季胺制备方法研究

3.4.1反应时间对季铵化收率的影响

3.4.2反应温度对季铵化收率的影响

3.4.3丙酮的选择

3.4.4讨论

3.5 PDADMAC的制备研究

3.5.1引发剂用量对PDADMAC特性粘度的影响

3.5.2 EDTA用量对PDADMAC特性粘度的影响

3.5.3单体浓度对PDADMAC特性粘度的影响

3.5.4合成温度的影响

3.5.5引发剂加入方式的影响

3.6产品的傅立叶变换红外(FT-IR)分析

3.6.1 DADMAC红外光谱分析

3.6.2 PDADMAC红外光谱分析

3.7本章小结

附图

第四章絮凝脱色实验研究

4.1引言

4.2实验药剂及简介

4.3混凝脱色烧杯试验研究方法

4.3.1实验仪器

4.3.2水质指标测定方法

4.3.3色度测定方法

4.3.4浊度测定方法

4.3.5药剂配制

4.3.6 pH值的测定

4.4絮凝脱色实验研究

4.4.1絮凝脱色实验之一

4.4.2絮凝脱色实验之二

4.4.3絮凝脱色实验之三

4.4.4絮凝脱色实验之四

4.4.5絮凝脱色实验之五

4.5本章小结

结论与建议

主要结论

本研究的创新点

建议

主要符号及单位说明

英文缩写简表

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢