淀粉-丙烯酰胺类共聚物的制备及在煤泥水处理上得应用

摘要

采用水溶液聚合法合成了淀粉-丙烯酰胺非离子共聚物及淀粉-丙烯酰胺-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵阳离子共聚物，用红外光谱、差热分析等手段表征了淀粉接枝非离子和阳离子共聚物，结果表明，丙烯酰胺单体及DMC单体已经成功接枝在淀粉上，合成的淀粉接枝共聚物符合预期结构，将其应用于煤泥水絮凝试验，取得了良好的处理效果。
　　 以过硫酸钾/亚硫酸氢钠为引发剂，采用水溶液聚合法，在淀粉-丙烯酰胺二元共聚体系中，加入阳离子型单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，研究了原料配比、反应温度、反应时间、引发剂浓度对接枝率、接枝效率的影响。结果表明，在引发剂浓度为3mmol/L，混合单体与淀粉质量比2.5∶1，单体质量(DMC∶AM)比为1∶3，反应温度50℃，反应时间4h的条件下，产品接枝率85％，接枝效率74％。聚合反应机理研究表明，淀粉与丙烯酰胺单体的接枝聚合反应过程符合自由基加聚反应机理，接枝共聚反应的链终止既有双基终止，又有初始自由基终止。
　　 以过硫酸钾/亚硫酸氢钠为引发剂，淀粉与丙烯酰胺在水溶液中进行接枝共聚反应，合成了淀粉接枝丙烯酰胺二元聚合物，考察研究了原料配比、反应温度、反应时间、引发剂浓度对单体转化率、接枝率、接枝效率的影响。结果表明，引发剂为0.6g/L，单体与淀粉质量比2.3，反应温度60℃，反应时间3h的条件下，产品接枝率80％，接枝效率78％。
　　 在比较淀粉接枝共聚物产品和常用的煤泥絮凝剂产品的基础上，将产品应用于煤泥水絮凝过程，表明合成絮凝剂的絮凝效果均优于目前常用的几种絮凝剂。考察了絮凝剂用量对沉降速度、透光率、过滤时间等指标的影响。结果表明，St-g-AM-DMC用量在20mg/L，煤泥水透光率为95％;用量在18mg/L时，最大沉降速度为5.4mm/s;絮凝剂St-g-AM用量为15mg/L，透光率为82％;用量在13mg/L时，煤泥水的沉降速度最大为4.5mm/s;能够满足煤泥絮凝分离生产要求。通过比较，St-g-AM-DMC的絮凝效果更优于St-g-AM，表现在PH值适用范围广、絮凝时间短，透光率高。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．2 絮凝剂现状与发展方向

1．2．1 絮凝剂的种类

1．2．2 絮凝剂发展方向

1．3 絮凝机理

1．3．1 电中和作用机理

1．3．2 吸附架桥作用机理

1．4 煤泥水絮凝剂

1．4．1 煤泥水概述

1．4．2 煤泥水絮凝原理及絮凝剂的选择

1．5 淀粉接枝聚合反应过程

1．5．1 淀粉接枝的引发

1．5．2 不同离子类型的接枝共聚物合成方法

1．5．3 淀粉-丙烯酰胺类接枝共聚物在水处理中的应用

1．5．4 淀粉-类接枝共聚物絮凝机理

1．6 本文研究内容、目的和意义

1．6．1 研究内容

1．6．2 目的和意义

第二章 阳离子型淀粉-丙烯酰胺类接枝共聚物的合成及对煤泥水絮凝处理

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验材料

2．2．2 实验装置与设备

2．2．3 淀粉(St)接枝丙烯酰胺(AM)及甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)的聚合反应过程

2．2．4 淀粉(st)接枝DMC、AM(st-g-AM-DMC)的合成

2．2．5 淀粉接枝DMC、AM(st-g-AM-DMC)的表征

2．2．6 絮凝实验

2．3 淀粉接枝AM、DMC(st-g-AM-DMC)实验结果分析与讨论

2．3．1 单因素结果分析

2．3．2 正交试验方案及结果分析

2．3．3 接枝共聚反应机理的探讨

2．4 St-g-AM-DMC的絮凝性能

2．4．1 自由沉降试验结果

2．4．2 真空抽滤试验结果

2．4．3 阳离子取代度对絮凝性能的影响

2．5 本章小结

第三章 非离子型淀粉-丙烯酰胺类接枝共聚物的合成及对煤泥水絮凝处理

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 主要材料

3．2．2 实验装置与设备

3．2．3 淀粉接枝丙烯酰胺(AM)的聚合反应过程

3．2．4 淀粉接枝AM(st-g-AM)的合成

3．2．5 淀粉接枝AM(St-g-AM)的表征

3．2．6 絮凝实验

3．3 淀粉接枝(st-g-AM)试验结果分析与讨论

3．3．1 单因素结果分析

3．3．2 正交试验方案及结果分析

3．3．3 接枝共聚反应机理的探讨

3．4 St-g-AM的絮凝性能

3．4．1 自由沉降试验结果

3．4．2 真空抽滤试验结果

3．5 阳离子、非离子淀粉絮凝剂絮凝性能影响研究及絮凝机理分析

3．5．1 PH对絮凝性能的影响

3．5．2 温度对絮凝性能的影响

3．5．3 絮凝时间对絮凝性能的影响

3．5．4 阳离子、非离子淀粉絮凝剂絮凝机理分析

3．6 几种絮凝剂的比较

3．7 本章小结

第四章 结论

4．1 结论

参考文献

致谢

硕士研究生学位论文答辩委员会决议书