本文選題：疏水締合 + 陽離子聚丙烯酰胺��； 參考：《重慶大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)是一種使用廣泛的有機(jī)高分子絮凝劑,而對CPAM進(jìn)行疏水改性而形成的疏水締合陽離子聚丙烯酰胺(HACPAM)因為疏水締合作用的增強(qiáng),能強(qiáng)化高分子和污水中膠體顆粒的相互作用,并提高絮體的相轉(zhuǎn)變能力,具有更好的絮凝性能。此外,在合成聚合物的各種引發(fā)方式中,紫外光引發(fā)具有能耗低、時間短、操作簡單等優(yōu)勢,但目前用紫外光引發(fā)聚合HACPAM的研究還相對較少。論文立足于新型紫外光引發(fā)聚合體系,旨在制備出一種聚合時間短、溶解性好、新型、高效的HACPAM絮凝劑,并力求揭示絮凝劑結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系,以便為其制備與工程化應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。因此,論文采用一種表面活性單體——丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨(AODBAC)與AM在紫外光引發(fā)下共聚生成疏水締合陽離子聚丙烯酰胺P(AM-AODBAC)(PAA)。為了更好地揭示聚合物分子結(jié)構(gòu)與其締合結(jié)構(gòu)、絮凝性能的關(guān)系,論文選用了與AODBAC結(jié)構(gòu)相似但少一個芐基的常用陽離子單體——丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)在相同的合成條件下和AM共聚,得到的產(chǎn)物P(AM-DAC)(PAD)用作同PAA做對比。論文從單體AODBAC、DAC的分子結(jié)構(gòu)出發(fā),對比分析了兩種共聚物在分子鏈微結(jié)構(gòu)、特性粘度、溶解時間、表面形貌、熱穩(wěn)定性、疏水締合性等方面的差異,并進(jìn)一步比較了兩種共聚物在污泥脫水和含油廢水處理中的絮凝性能,然后把PAA同市售產(chǎn)品進(jìn)行對比以考察其應(yīng)用前景。目前,還尚未見用紫外光引發(fā)AODBAC和AM共聚合的報道,也未見把相同條件下合成的共聚物PAA和PAD在以上諸方面進(jìn)行對比的報道。論文的主要內(nèi)容和結(jié)論如下:①測定了紫外光引發(fā)下AM/AODBAC、AM/DAC兩種共聚體系的單體競聚率,并以此為依據(jù)計算分析兩種共聚物組成曲線及序列長度分布的差異。實驗結(jié)果表明,由于兩種共聚物的單體競聚率不同,陽離子單體DAC在共聚物PAD中傾向于形成無序共聚結(jié)構(gòu),而陽離子單體AODBAC在共聚物PAA中傾向于形成微嵌段結(jié)構(gòu);在相同的陽離子單體配比時,共聚物PAA比PAD具有更高的陽離子度和更多的陽離子單元長鏈段,而且隨陽離子單體投料比的增加,兩者陽離子單元長鏈段的差異越來越大。②為優(yōu)化聚合物PAA的吸附架橋性能和溶解性能,以聚合物的特性粘度和溶解時間為優(yōu)化指標(biāo),通過單因素實驗考察了引發(fā)劑濃度、單體總質(zhì)量分?jǐn)?shù)、增溶劑尿素濃度、絡(luò)合劑EDTA濃度、反應(yīng)體系p H、紫外光照時間、單體摩爾比nAODBAC:nAM等合成條件對產(chǎn)物PAA特性粘度和溶解時間的影響,優(yōu)化得到較適宜的合成條件。并進(jìn)一步通過正交實驗就單體投料比nAODBAC:nAM,單體總質(zhì)量分?jǐn)?shù),尿素濃度和引發(fā)劑濃度幾個因素對PAA聚合反應(yīng)的影響進(jìn)行了顯著性分析。此外,在相同的條件下合成了一系列PAD共聚物,對比了PAA和PAD在特性粘度和溶解時間上的差異。③利用紅外光譜(FTIR)、核磁氫譜(1H NMR)、掃描電子顯微鏡(SEM)和差熱-熱重分析(DSC-TGA)對共聚物PAA和PAD的官能團(tuán)結(jié)構(gòu)、表面形貌和熱力學(xué)穩(wěn)定性進(jìn)行了對比分析,結(jié)果表明:PAA和PAD的化學(xué)結(jié)構(gòu)相似但差一個芐基;兩者的分子鏈具有不同的微結(jié)構(gòu),在常溫下都具有良好的熱穩(wěn)定性;PAA比PAD具有更多的微孔結(jié)構(gòu),分形維數(shù)更大,這有利于其在水處理過程中的絮凝效果。此外,以自由基聚合理論為基礎(chǔ),從反應(yīng)前陽離子單體在溶液中的聚集、鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止及鏈轉(zhuǎn)移幾個過程,分析了紫外光引發(fā)聚合PAA和PAD的反應(yīng)機(jī)理。④采用粘度法考察了PAA、PAD兩系列共聚物的溶液性質(zhì),并比較了兩者的差異。實驗結(jié)果表明:PAA在水溶液中具有較強(qiáng)的增粘效果,而且隨著AODBAC含量和聚合物特性粘度的增加,PAA共聚物溶液的表觀粘度增大,而其臨界締合濃度C*減小;由于疏水芐基的引入,在相同實驗條件下,PAA比PAD表現(xiàn)出更高的疏水締合性和耐鹽性。⑤將自制的PAA絮凝劑用于污泥脫水實驗,考察了陽離子單體配比、投加量、特性粘度、污泥p H值對PAA污泥脫水性能的影響。并對比了自制PAA和PAD在不同投加量和不同p H條件下的污泥脫水性能,結(jié)合Zeta電位的測試結(jié)果可知,電中和、吸附架橋和疏水締合作用三者協(xié)同工作,強(qiáng)化了PAA的污泥脫水性能。最后把PAA和三種市售陽離子聚丙烯酰胺絮凝劑進(jìn)行了對比,可知自制PAA的污泥脫水性能和使用成本均優(yōu)于市售同類產(chǎn)品,這說明自制PAA絮凝劑用于污泥脫水具有廣闊的應(yīng)用前景。⑥將自制PAA應(yīng)用于模擬含油廢水處理實驗,考察了絮凝劑投加量、特性粘度、AODBAC投料比對PAA除油性能的影響;在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步考察PAA和無機(jī)絮凝劑聚合氯化鋁(PAC)復(fù)配處理含油廢水的效果,考察了PAA投加量、PAC投加量對除油效果的影響。同時研究了PAA單獨使用、PAA和PAC復(fù)配使用兩種情況下,PAA相對于其它幾種有機(jī)高分子絮凝劑的除油效果的差異。結(jié)果表明:PAA特有的分子結(jié)構(gòu)使其在絮凝過程中能同時發(fā)揮電中和、吸附架橋和疏水締合作用,強(qiáng)化其絮凝性能,所以在本實驗條件下,PAA不管是單獨使用還是和PAC配合使用,都比其它幾種有機(jī)高分子絮凝劑具有更好的除油效果;PAA與PAC配合使用,能發(fā)揮較好的協(xié)同作用,在保證除油效果的情況下減少PAA的用量,降低成本;兩者復(fù)配與單獨投加PAC相比,絮體的大小和密實度大幅度提升,上浮速度加快,污泥量減少。以上說明自制PAA絮凝劑是一種高效的有機(jī)高分子絮凝劑,用于含油廢水處理具有良好的應(yīng)用前景。
[Abstract]:A new type of cationic polyacrylamide P ( AM - DAC ) ( PAD ) , which is similar to AODBAC , has been used to produce hydrophobic association cationic polyacrylamide P ( AM - AODBAC ) ( PAA ) . The effects of PAA and PAD on the properties of PAA and PAD were studied by means of FTIR , 1H NMR , SEM and DSC - TGA . In this paper , PAA and PAC were used to treat oily wastewater . The results showed that PAA was used alone or in combination with PAC . The results showed that PAA was used alone or in combination with PAC . The results showed that PAA was used alone or in combination with PAC . The results showed that PAA was used alone or in combination with PAC .
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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