阳离子聚丙烯酰胺的合成及其处理含油污水性能研究

摘要

含油污水来源广泛，产量大，水体中的油常以多种形式存在，与悬浮固体颗粒、溶解状有机化合物、细菌等形成稳定的均相系统，成分复杂，处理难度大。研制针对含油污水的高效絮凝剂是处理含油污水工艺中最经济有效的方法。 本论文先后经过酯交换法和季铵化反应合成了季铵盐不饱和单体丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵(DBC)，并通过核磁共振和红外光谱测试手段对中间体及产物进行了表征，以反应收率为指标，对酯交换法合成丙烯酸二甲氨基乙酯反应与季铵化法合成DBC反应进行了工艺优化，确定了最佳合成条件。 然后以丙烯酰胺(AM)与DBC为单体，确定了以异构烷烃为分散介质，Span80-wt2524为复合乳化剂，油相与水相质量比为3∶7，复合乳化剂用量为3.5%的反相微乳液体系。采用溴酸钾-焦亚硫酸钠氧化还原引发体系，制备P(AM-DBC)，通过单因素实验法，优化了合成条件，最佳条件为：反应时间为3h，反应温度为25℃，溴酸钾和焦亚硫酸钠用量(相对于单体质量)分别为0.01%、0.006%，在此条件下合成了阳离子度为15%、分子量为821万的P(AM-DBC)，转化率达到99.5%。在P(AM-DBC)反相微乳液体系的基础上，引入丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)单体，在KBrO3-Na2S2O5氧化还原引发剂的基础上，加入叔丁基过氧化氢(TBHP)，合成了反相微乳液P(AM-DBC-DAC)，实验结果表明TBHP的加入对引发体系起到活化作用，转化率提高。 通过室内絮凝评价实验，考察了P(AM-DBC)与P(AM-DBC-DAC)两类絮凝剂对锦州油田污水的絮凝效果，实验结果表明分子量为623万、阳离子度为17.5%的P(AM-DBC)在体系pH为5，加药量为25mg/L的条件下絮凝效果最佳。在此条件下水中油含量去除率和浊度去除率分别为94.0%、95.6%。P(AM-DBC-DAC)处理锦州油田污水时，水中油含量和浊度去除率有了进一步提高。通过两类药剂与其它絮凝剂对锦州油田污水絮凝效果对比可知，合成的疏水缔合型CPAM在较低阳离度时即可达到最佳絮凝效果，节省成本。将P(AM-DBC)与P(AM-DBC-DAC)作为助凝剂，分别与聚合氯化铝(PAC)复配使用，考察了加药量、pH值对大庆油田含聚污水絮凝性能影响。 最后通过异养菌杀菌实验，表明两类阳离子聚丙烯酰胺药剂对异养菌具有一定的杀灭作用，且随着药剂用量的增加，杀菌率有相应提高。

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