阳离子聚丙烯酰胺的合成工艺及絮凝性能研究

摘要

阳离子聚丙烯酰胺是一种聚合物中含有阳离子电荷的聚丙烯酰胺衍生物。作为一种高效的有机絮凝剂，通过与废水中的阴离子进行“电中和”以及“架桥”吸附作用，使得胶体粒子并聚，取得净水效果。在污泥脱水方面，以其用量少，絮凝作用迅速、彻底、沉淀疏松，过滤快，滤饼含水率低等特点越来越受到水处理行业的青睐。
　　引发剂是影响聚合条件和聚合物性能的重要因素。本文采用自制双官能度过氧化物作为氧化剂，配合还原剂亚硫酸氢钠和水溶性的偶氮化合物组成的复合引发剂引发丙烯酰胺和阳离子单体DAC（丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵）水溶液共聚，制备超高分子量阳离子聚丙烯酰胺。根据水厂不同水质制备了六种不同阳离子度产品（阳离子度10％~35%）并详细考察了单体浓度、引发剂浓度（氧化还原剂浓度、氧化剂还原剂质量比和偶氮引发剂浓度）、络合剂乙二胺四乙酸二钠浓度、助溶剂尿素浓度、以及链转移剂异丙醇的浓度各因素对产品特性粘数影响。通过单因素实验确定了较佳的聚合工艺条件：单体浓度30%，氧化还原引发剂0.005%（质量分数）、偶氮化合物浓度0.007%（质量分数）、乙二胺四乙酸二钠浓度0.01%（质量分数）、尿素浓度0.1%（质量分数）、异丙醇浓度0.18%（质量分数）。在该聚合条件下所得产品按照国家标准测定产物特性粘数在1200mg/L~1600mg/L范围内，优于相同阳离子度国产絮凝剂产品。
　　将小试实验结论应用至年产100吨阳离子聚丙烯酰胺中试，对中试生产设备及流程进行了说明，考察了中试生产过程中体系升温情况，并将小试及中试产品特性粘数及絮凝性能对比。结果显示：中试产品特性粘数为1000~1300ml/L，较小试产品略有下降，但与国内相同类别产品基本相当。
　　将自制产品与水厂现用国产及进口产品进行絮凝性能对比。实验室烧杯絮凝对比实验，结果显示：从絮凝剂加量、絮团大小和滤饼含水率和污泥比阻四个方面对比自制产品均优于相同离子度其他产品；中试产品在水厂上机实验，结果显示：滤饼含水率自制产品与相同类型国产絮凝剂相当。

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第一章 文献综述

1.1课题研究背景及现状

1.2阳离子聚丙烯酰胺在污泥脱水的重要作用

1.3 阳离子聚丙烯酰胺合成方法介绍

1.4超高分子量阳离子聚丙烯酰胺的合成方法

1.5 阳离子聚丙烯酰胺的市场分析及预测

1.6本课题的研究内容及预期目标

第二章 阳离子聚丙烯酰胺PAM-C的制备及表征

2.1引言

2.2实验部分

2.3聚合物结构及性质表征

2.4 结果讨论

2.5红外光谱分析

2.6本章小结

第三章 阳离子聚丙烯酰胺中试试验

3.1引言

3.2中试流程

3.3聚合过程及聚合物性能对比

3.4结果讨论

3.5本章小结

第四章 阳离子聚丙烯酰胺的絮凝性能研究

4.1引言

4.2实验仪器及原料

4.3实验方法

4.4 结果讨论

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢