新型疏水改性阳离子聚丙烯酰胺的合成及污水处理应用研究

【摘要】：阳离子型聚丙烯酰胺作为絮凝剂广泛应用于国内外水处理领域,但随着污水排放量的不断增加和污水成分日益复杂,提高应用性能,寻找经济、高效的污水处理方法是亟待解决的问题。本论文将自制的表面活性单体十二烷基-二甲基-(3-甲基丙烯酰胺基)丙基溴化铵(DMPC12)作为疏水单体与阳离子单体丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)和丙烯酰胺单体(AM)进行水溶液自由基共聚合,合成了新的三元共聚物疏水改性阳离子聚丙烯酰胺。主要工作如下：1.表面活性单体合成N-(3-二甲胺基)丙基甲基丙烯酰胺(DMAPMA)与溴代十二烷通过季按化反应,制备得到白色粉状样品,经红外光谱表征分析,确认该样品为目标产物十二烷基-二甲基-(3-甲基丙烯酰胺基)丙基溴化铵(DMPC12)。2.疏水改性阳离子聚丙烯酰胺合成采用水溶液自由基聚合,光引发与热引发的复合引发体系,合成DMPC12、DAC和AM的三元共聚物。考察总单体浓度、复合引发体系的引发剂用量及疏水单体的摩尔含量等因素对共聚物相对分子量、水不溶物和残余单体等指标的影响,经实验研究,在聚合引发温度为10℃,总单体浓度为30wt%,光引发剂1-羟基环己基苯甲酮(184)用量25ppm,热引剂偶氮二异丁基脒盐酸盐(AIBA)用量20ppm,疏水单体摩尔含量低于0.5%时,可合成相对分子量达到1000万,水不溶物少于0.2%,残余单体含量低于500ppm的样品。经红外光谱表征分析,该样品为目标产物P(AM-DAC-DMPC 12),即疏水改性阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂。3.含油污水处理应用研究对CENOVUS ENERGY公司含油污水进行絮凝研究,考察絮凝剂P(AM-DAC-DMPC12)的相对分子量、阳离子单体摩尔含量、疏水单体摩尔含量及絮凝剂投加量等因素对除油率和CODcr去除率的影响,经实验研究,在絮凝剂相对分子量1050万,疏水单体摩尔含量为0.5%,阳离子单体摩尔含量为30%,投加量为35mg·L-1时,除油率达到95.1%,CODcr去除率达到94.7%,与北京恒聚公司阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂CPAM相比,除油率提高了8%,CODcr去除率提高了9%。由实验结果可知,在阳离子聚丙烯酰胺共聚物中引入疏水侧链,增加了絮凝剂的疏水缔合作用,提高了其对有机物质的絮凝能力,提高了絮凝效果。 【关键词】：表面活性大单体 光引发聚合 疏水改性阳离子聚丙烯酰胺 疏水缔合作用 絮凝性能
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703;TQ317
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 绪论14-29
• 1.1 前言14-15
• 1.2 阳离子聚丙烯酰胺15-20
• 1.2.1 阳离子聚丙烯酰胺的制备方法15-19
• 1.2.2 阳离子聚丙烯酰胺在水处理领域的应用19-20
• 1.3 疏水改性聚丙烯酰胺20-25
• 1.3.1 疏水改性聚丙烯酰胺的概述20-21
• 1.3.2 疏水改性聚丙烯酰胺的制备方法21-24
• 1.3.3 疏水改性阳离子聚丙烯酰胺的研究及应用进展24-25
• 1.4 表面活性单体25-27
• 1.4.1 表面活性单体的概述25-26
• 1.4.2 表面活性单体的分类26
• 1.4.3 表面活单体在制备疏水改性聚丙烯酰胺中的应用26-27
• 1.5 论文的提出27-29
• 1.5.1 选题的来源27
• 1.5.2 目的和意义27-28
• 1.5.3 主要内容28-29
• 第二章 实验材料和分析方法29-33
• 2.1 实验材料29-30
• 2.2.1 试剂与原料29
• 2.2.2 主要仪器29-30
• 2.2.3 实验水样30
• 2.2 分析方法30-33
• 2.2.1 特性粘数和相对分子量的测定30-31
• 2.2.1 水不溶物的测定31
• 2.2.3 表观粘度的测定31
• 2.2.4 絮凝实验31
• 2.2.5 含油量的测定31-32
• 2.2.6 COD的测定32
• 2.2.7 红外光谱32-33
• 第三章 疏水改性阳离子聚丙烯酰胺的合成研究33-52
• 3.1 疏水单体的合成33-36
• 3.1.1 疏水单体的设计及技术路线33
• 3.1.2 实验过程33-34
• 3.1.3 疏水单体的表证34-36
• 3.2 疏水改性阳离子聚丙烯酰胺的合成36-50
• 3.2.1 三元共聚合体系36-38
• 3.2.2 实验过程38-39
• 3.2.3 聚合条件优化39-46
• 3.2.3 疏水改性阳离子聚丙烯酰胺结构的表征46-48
• 3.2.4 疏水改性阳离子聚丙烯酰胺溶液性能的研究48-50
• 3.3 本章小结50-52
• 第四章 疏水改性阳离子聚丙烯酰胺的应用研究52-60
• 4.1 阳离子疏水改性聚丙烯酰胺絮凝剂的絮凝机理52
• 4.2 絮凝剂的投加量对污水处理效果的影响52-53
• 4.2 相对分子质量对污水处理效果的影响53-54
• 4.3 阳离子单体含量对污水处理效果的影响54-55
• 4.4 疏水单体含量对污水处理效果的影响55-56
• 4.5 疏水改性阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂与常规聚丙烯酰胺絮凝剂对比56-59
• 4.6 本章小结59-60
• 第五章 结论60-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-66
• 导师简介66-67
• 作者简介67-68
• 附件68-69

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