反相乳液聚合和水分散聚合制備陽離子聚丙烯酰胺及其絮凝性能研究.pdf

1、本文以丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)為原料，采用反相乳液聚合和水分散聚合制備了陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)，并通過FT-IR對所得聚合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，利用激光粒度分布儀、透射電子顯微鏡對聚合物粒子粒徑和形貌進(jìn)行了測試分析，同時研究了陽離子聚丙烯酰胺產(chǎn)品的絮凝性能。 系統(tǒng)地考察了反相乳液聚合制備陽離子聚丙烯酰胺的各影響因素，詳細(xì)研究了乳化劑種類和濃度、引發(fā)劑種類和濃度、單體濃度、pH值、反應(yīng)溫度、陽離

2、子度、油水比、反應(yīng)時間、通N2時間、干燥溫度和時間、增鏈劑種類和濃度、絡(luò)合劑種類和濃度等因素對聚合物分子量、溶解速率和粒子粒徑的影響，探討了加料方式、加料速度和攪拌速度對乳液穩(wěn)定性的影響，得到了較佳的合成條件。在此基礎(chǔ)上對產(chǎn)品的絮凝性能進(jìn)行了評價。得到的較佳合成條件為：乳化劑(Span-80/Tween-80)濃度為7.3％、引發(fā)劑(K2S2O8/CH3NaO3S·2H2O)濃度為200mg·Kg-1、氧化劑與還原劑質(zhì)量比1:1、單體濃

3、度45％、pH=3、反應(yīng)溫度45℃、陽離子度25％、油水質(zhì)量比1:2、反應(yīng)時間4h、通N2時間30min、干燥溫度40℃、干燥時間12h、增鏈劑濃度60mg·Kg-1、EDTA·2Na濃度2mg·Kg-1、采用單體滴加法、單體滴加速度為40～60滴/分鐘、攪拌速度450rpm，在此條件下，得到的聚合物分子量為339.2×104，粒子平均粒徑70nm左右。較佳的絮凝條件為：聚合物用量0.057％、污泥pH=6、聚合物分子量339.2×10

4、4、陽離子度25％，在此條件下，所得絮凝清液的透光率達(dá)92.5％，污泥的絮凝率為62.2％，脫水率為82％。 采用水溶性偶氮化合物2,2-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-代)丙烷]二氫氯化物(VA-044)作為引發(fā)劑，通過水溶液聚合制備了聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(PDMC)作為水分散聚合反應(yīng)的穩(wěn)定劑。主要研究了引發(fā)劑濃度、反應(yīng)溫度、DMC濃度、pH值、反應(yīng)時間、干燥溫度、干燥時間對PDMC分子量和水溶性的影響，確定了制備分子

5、量為20×104～100×104的：PDMC的適宜條件。得到的適宜條件為：引發(fā)劑濃度為2500～4000mg·Kg-1、反應(yīng)溫度45℃～75℃、DMC濃度60％、pH=5、反應(yīng)時間4h、干燥溫度50℃～60℃、干燥時間為10h～11h，并通過FT-IR對所得到的PDMC結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。 系統(tǒng)地考察了水分散聚合制備陽離子聚丙烯酰胺的各影響因素，采用低分子量PDMC作為水分散聚合反應(yīng)的穩(wěn)定劑，詳細(xì)的研究了無機鹽種類和濃度、穩(wěn)定劑分子

6、量和濃度、引發(fā)劑種類和濃度、溶劑叔丁醇(TBA)濃度、反應(yīng)溫度、pH值、單體濃度、陽離子度、反應(yīng)時間等因素對聚合物分子量和粒子粒徑的影響，得到了較佳的合成條件，在此基礎(chǔ)上，考察了聚合物用量、污泥pH值、污泥溫度、聚合物分子量及其陽離子度等因素對產(chǎn)品絮凝性能的影響，確定了較佳的絮凝條件。研究得到的較佳合成條件是：(NH4)2SO4濃度30.0％、PDMC分子量40×104～50×104、PDMC濃度2.5％、引發(fā)劑濃度150mg·Kg-1