阳离子聚丙烯酰胺微粒/阴离子聚丙烯酰胺二元微粒絮凝体系的研究

摘要

该文采用反相(微)乳液聚合法,分别对阴阳离子聚丙烯酰胺的共聚合进行了研究,分两部分进行了阳离子聚丙烯酰胺微粒和阴离子聚丙烯酰胺的制备与表征.第一部分以120＃汽油为油相,Span80-Tween80(或Span85-Tween85)为复合乳化剂,通过改变水油比、乳化剂的HLB值、乳化剂含量等考察了各因素对微乳液稳定性的影响,从而筛选出适合聚合的体系.最后在乳化剂质量百分含量为油相15-18﹪,水油质量比为1:0.75-1:0.88时,按一定的单体配比制备了阳离子聚丙烯酰胺微粒.马尔文粒径分布仪和透射电镜的测试分析表明,所得聚合物粒粒径为40-80nm,形状成类球形,且微胶乳粒径的大小受交联剂N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(Bis)和阳离子单体丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵(ADAMQUAT)的用量影响明显.FTIR、<'1>HNMR的测试结果证实,共聚物中含有丙烯酰胺(AM)、ADAMQUAT和Bis链节,而且核磁共振谱图还表明,各单体的投料比与微粒的组成基本吻合,这些结果证明了阳离子聚丙烯酰胺微粒的成功合成.第二部分以0＃柴油为油相,选择一系列的复合乳化剂,研究了水油比、乳化剂的HLB值、乳化剂含量等因素对乳液稳定性的影响.在此基础上,得到相对于此体系,Span80-Tween80作为乳化剂在所选用的系列复合乳化剂中最适合.最后筛选出适宜的聚合配方及条件:乳化剂占油相的质量百分比为3-5﹪、HLB值为5.70-6.70,水油质量比为1:0.90-1:1.06时,阴离子摩尔百分含量为70-80﹪之间,聚合反应温度为35-45℃.FTIR的测试结果表明,共聚物中含有AM和丙烯酸钠(SAA)链节,这说明阴离子聚丙烯酰胺的制备是成功的.产物特性粘数的测定结果证实所合成的阴离子聚丙烯酰胺分子量可达10<'6>-10<'7>数量级.最后,研究了阳离子聚丙烯酰胺微粒/阴离子聚丙烯酰胺二元微粒絮凝体系及单一组份阳离子聚丙烯酰胺微乳液和阴离子聚丙烯酰胺乳液对造纸白水、铝土矿浆和生活污水的絮凝性能,并探讨了该类二元微粒絮凝体系的絮凝机理.应用试验结果表明:阳离子聚丙烯酰胺微乳液在造纸白水、生活污水上絮凝效果较为突出,且具有絮凝可逆的优点;高分子量高阴离子度聚丙烯酰胺乳液则适合于矿物的浮选;而阳离子聚丙烯酰胺微粒/阴离子聚丙烯酰胺二元微粒絮凝体系应用效果最佳,可以在较少的用量下,具有更好的絮凝效果.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1.前言

1.2高分子微粒絮凝(助留)体系的发展状况

1.2.1单组份的高分子微粒絮凝(助留)体系

1.2.2高分子复合微粒絮凝体系

1.3乳液聚合技术

1.3.1乳液与微乳液

1.3.2反相(微)乳液聚合技术

1.4(微)乳液聚合物的应用

1.4.1用于造纸助留和污水处理的絮凝剂

1.4.2用于选矿工业的固液分离

1.4.4微乳液的特殊用途

1.5絮凝机理及影响絮凝的因素

1.5.1吸附机理

1.5.2絮凝机理

1.5.3影响絮凝的因素

1.6本论文研究的目的意义及主要内容

第二章阳离子聚丙烯酰胺微粒的制备与表征

2.1实验部分

2.1.1实验原料

2.1.2乳化体系的筛选

2.1.3聚合

2.2测试仪器与条件

2.2.1马尔文粒径分布仪测试分析

2.2.2透射电镜观察微粒的微观形态

2.2.3单体转化率的测定

2.2.4微粒的红外光谱分析(FTIR)

2.2.5微粒的核磁共振谱分析(1HNMR)

2.3结果与讨论

2.3.1乳化体系的筛选

2.3.2阳离子聚丙烯酰胺微粒的制备

2.3.3阳离子聚丙烯酰胺微粒的结果分析

2.3.4合成工艺条件的选择

2.4小结

第三章阴离子聚丙烯酰胺的制备与表征

3.1实验部分

3.1.1实验原料

3.1.2乳化体系的筛选

3.1.3聚合

3.2测试仪器与条件

3.2.1单体转化率的测定

3.2.2 APAM红外光谱分析(FTIR)

3.2.3 APAM分子量的测定

3.3结果与讨论

3.3.1乳化体系的筛选

3.3.2阴离子聚丙烯酰胺的制备

3.3.3阴离子聚丙烯酰胺的结果分析

3.3.4合成工艺条件的选择

3.4小结

第四章CPAM微粒/APAM二元微粒絮凝体系应用研究

4.1实验部分

4.1.1原料

4.1.2实验方法

4.2结果与讨论

4.2.1造纸白水絮凝实验

4.2.2铝土矿浆絮凝实验

4.2.3生活污水絮凝实验

4.2.4絮凝机理

4.3小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢