575203479畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）光化學(xué)降解石油廢水中聚丙烯酰胺的研究

1、哈爾濱學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）哈爾濱學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：光化學(xué)降解石油廢水中聚丙烯酰胺的研究 院（系）理學(xué)院專 業(yè)化學(xué)年 級(jí)2007級(jí)姓 名xxx學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師xxx職 稱教授2011年 6 月 13日ii目 錄摘 要1abstract2前 言3第一章 實(shí)驗(yàn)部分61.1 儀器與試劑61.1.1儀器61.1.2試劑61.2 實(shí)驗(yàn)原理7 1.2.1光催化降解機(jī)理7 1.2.2測定原理71.3 實(shí)驗(yàn)裝置71.4 實(shí)驗(yàn)過程81.4.1溶液的配制81.4.2光降解實(shí)驗(yàn)81.4.3 pam濃度測定81.4.4數(shù)據(jù)處理及計(jì)算公式9第二章 結(jié)果與討論102.1 pam降解的影響因素102.1.1 tio

2、2用量對pam 降解率的影響102.1.2 ph對pam降解率的影響112.1.3溫度對pam降解率的影響122.1.4 pam的初始濃度對其降解率的影響122.1.5 pam降解率隨反應(yīng)時(shí)間變化132.2 礦化度對pam降解率的影響142.2.1 k2so4濃度對pam降解率的影響142.2.2 mg2+與k+對pam降解率的影響15第三章 結(jié) 論17參考文獻(xiàn)18致 謝 20摘 要本文在紫外光作用下，以二氧化鈦為催化劑，對部分水解的聚丙烯酰胺（hpam）進(jìn)行降解，探討了催化劑二氧化鈦的用量、溶液的ph 、溫度、hpam的初始濃度和礦化度等因素對聚丙烯酰胺降解效果的影響，得出最佳工藝條件，并對

3、聚丙烯酰胺水溶液進(jìn)行光催化降解，考察在不同降解時(shí)間下的聚丙烯酰胺的降解率。實(shí)驗(yàn)表明，在聚丙烯酰胺的初始濃度為 150 ppm，二氧化鈦濃度為 0.7 g/l，溶液的 ph 值為 6.5，溫度為 40 的條件下，進(jìn)行光催化降解 150 min 后，聚丙烯酰胺 (pam) 的降解率可達(dá)到 90% 以上，表明光化學(xué)催化技術(shù)降解石油廢水中聚丙烯酰胺是可行的。關(guān)鍵詞：光催化；降解；聚丙烯酰胺；二氧化鈦abstractin this paper, under the action of ultraviolet light and titanium dioxide as catalyst, partial

4、hydrolysis of polyacrylamide (hpam) was degraded. the paper discussed the factors including the catalyst dosage, ph of solution, temperature, initial concentration of hpam and degree of mineralization affecting degradation of polyacrylamide ,and concluded the best process conditions ,and conducted p

5、hotocatalytic degradation of polyacrylamide solution , and examined degradation rate of polyacrylamide in different degradation time.experimental results showed that under such conditions that the initial concentration of polyacrylamide is 150 ppm, the concentration of titanium dioxide is 0.7 g/l, p

6、h of the solution is 6.5, temperature is 40 , the degradation rate of polyacrylamide could achieve more than 90% , after 150 min of photocatalytic degradation, and showed that using the photocatalysis technology degradation of polyacrylamide in oil wastewater was feasible.key words: photocatalysis;

7、degradation; pam; titanium dioxide 前 言聚丙烯酰胺（pam）是丙烯酰胺的均聚物和各種共聚物的統(tǒng)稱，是重要的水溶性聚合物，它兼具絮凝性、增稠性、耐剪切性、降阻性、分散性等性能1。聚丙烯酰胺最早在水處理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，包括原水處理、污水處理、工業(yè)水處理、城市生活污水處理等，目前仍然是國內(nèi)外水處理領(lǐng)域使用量最大的水處理劑2。在我國，聚丙烯酰胺的應(yīng)用主要集中在石油開采、水處理、造紙、制糖、洗煤和冶金等領(lǐng)域，其消費(fèi)結(jié)構(gòu)為：采油工業(yè)占總需求量的80%左右，水處理約占9%，造紙占5%，礦山占2%，其它占3%3。聚丙烯酰胺在石油開采方面的應(yīng)用開始于20世紀(jì)50年代末4，一

8、般采用水溶性高分子的聚丙烯酰胺通過注水井注入地下，提高原油采收率。美國、俄羅斯、加拿大、法國、德國以及阿曼等國家進(jìn)行的大量聚合物驅(qū)油工業(yè)性試驗(yàn)表明，采用聚合物驅(qū)油一般能提高原油采收率6%17%。我國國內(nèi)的注聚采油技術(shù)在20世紀(jì)90年代發(fā)展很快5,6。繼大慶油田之后，勝利、大港、河南、遼河等油田也都進(jìn)行了先導(dǎo)性試驗(yàn)，并取得了成功。其中，大慶油田、勝利油田等大型油田已形成注聚采油的規(guī)模生產(chǎn)，2003年大慶油田聚合物驅(qū)油生產(chǎn)原油已達(dá)到年產(chǎn)1000萬噸以上。目前，我國大型油田三次采油已成為聚丙烯酰胺的最大應(yīng)用領(lǐng)域。但是，聚丙烯酰胺在為油田生產(chǎn)提高采收率的同時(shí)，對地面工程也產(chǎn)生了相當(dāng)惡劣的影響7。注入地

9、層的聚丙烯酰胺隨原油/水混合液進(jìn)入地面油水分離與水處理終端，大幅度提高了混合液的粘度和乳化性，使油水分離難度加大，造成采出水含油量嚴(yán)重超標(biāo)。聚丙烯酰胺對環(huán)境的直接影響是油田生產(chǎn)過程中不得不排入當(dāng)?shù)厮w的外排水。由于油田配制聚丙烯酰胺需要新鮮水和以及部分低滲透地層，使部分含有較高濃度的聚丙烯酰胺采出水外排。絕大多數(shù)的聚丙烯酰胺進(jìn)入地下油層，由于地層結(jié)構(gòu)原因，很難避免其滲透到地下水層。聚丙烯酰胺在地面水體和地下水中的長期滯留，必將對當(dāng)?shù)厮h(huán)境造成嚴(yán)重污染。而且目前對聚丙烯酰胺的排放和可能帶來的影響并沒有相關(guān)的數(shù)據(jù)和進(jìn)行有效的評估，對其危害還沒有引起足夠的重視8。在相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)，聚丙烯酰胺仍將廣泛

10、應(yīng)用。因此，尋找一種高效降解聚丙烯酰胺的方法是聚丙烯酰胺使用者和環(huán)境保護(hù)者一直在研究的課題。為了解決聚丙烯酰胺溶液對環(huán)境的污染，人們采取了不同的方法與技術(shù)對采油廢水進(jìn)行處理。目前，對含聚丙烯酰胺廢水處理的手段主要有機(jī)械降解、熱降解、生物降解和化學(xué)降解等方法9。一、機(jī)械降解：機(jī)械降解10是指由于輸入機(jī)械能引發(fā)的聚合物鏈化學(xué)反應(yīng)，使分子結(jié)構(gòu)破壞的過程。聚丙烯酰胺溶液在復(fù)雜的多孔介質(zhì)中流動(dòng)時(shí)，拉伸和剪切的共同作用能使聚丙烯酰胺變形，經(jīng)過強(qiáng)有力的伸長期后分子鏈可能會(huì)發(fā)生斷裂，溶液粘度必然降低。含聚丙烯酰胺的廢水通過多孔介質(zhì)時(shí)，pam濃度、分子量分布和陽離子等因素對降解均有影響。二、 熱降解：熱降解11

11、,12是pam在熱作用下化學(xué)鍵的斷裂。在升溫過程中，聚合物發(fā)生了水解反應(yīng)，其水解程度逐步增加，然后反應(yīng)趨向于穩(wěn)定。目前已有的文獻(xiàn)中，對pam熱降解性的研究主要是熱重分析和微分掃描量熱方法，根據(jù)不同升溫速率下pam的失重曲線判斷pam的降解機(jī)理。三、生物降解：微生物13,14對聚丙烯酰胺降解機(jī)理大致可分為三類：生物物理作用、生物化學(xué)作用和生物酶作用，實(shí)際上生物降解并非單一機(jī)理，而是一種復(fù)雜的生物物理與化學(xué)作用過程。四、 化學(xué)降解：pam的化學(xué)降解是處理油田廢水的研究重點(diǎn)。根據(jù)降解原理的不同，化學(xué)降解主要分為氧化降解、電化學(xué)降解和光化學(xué)降解15。1、pam的氧化降解16，包括兩個(gè)主要過程：(1)自

12、動(dòng)氧化過程；(2)連鎖裂解過程。在氧化降解過程中首先由于聚丙烯酞胺帶有的過氧化物雜質(zhì)分解產(chǎn)生初級(jí)自由基，引發(fā)連鎖自動(dòng)氧化反應(yīng)，當(dāng)升溫或微量還原性物質(zhì)存在時(shí)，這種自動(dòng)氧化反應(yīng)顯著加速，促進(jìn)聚合物鏈自由基的產(chǎn)生17。2、電化學(xué)降解18，在電場的作用下，通過有催化活性的電極19反應(yīng)直接或間接產(chǎn)生oh ，oh 攻擊有機(jī)物分子，使難生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可生物降解有機(jī)物，或使難生物降解的有機(jī)物“燃燒”而生成co2 和h2o。3、光化學(xué)降解20，是當(dāng)前污水處理四大熱門研究課題之一，是一種潛在的、非常有發(fā)展前途的、對環(huán)境友好的污水處理技術(shù)。pam光降解屬于自由基反應(yīng)，在該過程中pam發(fā)生斷鏈、交聯(lián)現(xiàn)象，引入

13、不飽和鍵并且生成小分子pam。利用光照射某些具有能帶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體光催化劑21如tio2 、zno、cds、wo3 等,可誘發(fā)產(chǎn)生羥基自由基(oh) 。在水溶液中，水分子在半導(dǎo)體光催化劑的作用下產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的oh 自由基,可以氧化分解各種有機(jī)物。在實(shí)際應(yīng)用中, tio2 由于化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、難溶無毒、價(jià)格低,在催化去除難生物降解污染物方面得到了廣泛應(yīng)用。本文探討了光催化處理油田含pam 污水的技術(shù)可行性，考察了催化劑用量、pam 溶液的初始濃度、溶液的 ph 值、溫度 、反應(yīng)時(shí)間、礦化度等因素對 pam 降解效果的影響，并深入分析了各因素對降解效果影響的原因。第一章 實(shí)驗(yàn)部分1.1 儀器與試劑

14、1.1.1儀器表1-1 實(shí)驗(yàn)儀器儀器名稱及型號(hào)產(chǎn)地cs501型超級(jí)恒溫槽中華人民共和國重慶試驗(yàn)設(shè)備廠hj-1型恒溫磁力攪拌器江蘇省金壇市榮華儀器制造有限81-2型恒溫磁力攪拌器上海司樂儀器廠pb-10精密酸度計(jì)北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司電熱恒溫干燥箱上海市躍進(jìn)醫(yī)療器械一廠fa1604型電子天平上海天平儀器廠as系列超聲波清洗器天津奧特賽恩斯儀器有限公司紫外燈上海鑫鑫照明電器有限公司t6新世紀(jì)紫外分光光度計(jì)北京譜析通用有限責(zé)任公司真空泵天津奧特塞恩儀器有限公司1.1.2試劑表1-2 實(shí)驗(yàn)試劑名稱級(jí)別產(chǎn)地冰醋酸分析純天津市永大化學(xué)試劑有限公司次氯酸鈉分析純天津時(shí)鐘廠霸州市化工分廠硫酸鉀分析純沈陽

15、試劑一廠硫酸鎂分析純天津市博迪化工有限公司聚丙烯酰胺（分子量500萬）分析純天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司二氧化鈦（p-25）分析純1.2 實(shí)驗(yàn)原理1.2.1光催化降解機(jī)理在一定波長紫外光照射下，半導(dǎo)體吸收一定光能后激發(fā)產(chǎn)生電子空穴對。空穴與溶解氧反應(yīng)，分別產(chǎn)生oh 和 o2-，由于oh 和 o2-都具有強(qiáng)氧化性，足以氧化絕大多數(shù)有機(jī)物并使之礦化，最終生成co2和無機(jī)鹽等。納米 tio2 光催化氧化 pam 的機(jī)理22：( ch2 ch )nconh2 ( ch2 ch )n-mconh2 ch2chconh2 + ch2=chcooh co2+ h2o + no3- + n21.2.2測定原理

16、濁度法測定原理：冰醋酸與次氯酸鈉反應(yīng)生成 cl2 ,cl2 再與 hpam 反應(yīng)生成不溶性的氯酸胺使溶液渾濁. 在一定條件下,其濁度值與 hpam 的質(zhì)量濃度呈線性關(guān)系,它可由分光光度計(jì)或濁度計(jì)來測定。反應(yīng)式為： naclo + ch3cooh cl2 + ch3coona (1) o o r-c-nh2 + cl2 r-c-nhcl + hcl (2)1.3 實(shí)驗(yàn)裝置光降解裝置：將一功率為 20 w 的紫外燈置于一大小適中的箱體內(nèi)，用遮光布遮蓋箱體，以消除自然光對反應(yīng)的影響。采用超級(jí)恒溫槽作為保溫裝置，并將一帶水浴夾層的反應(yīng)器與超級(jí)恒溫槽相連。并用磁力攪拌器對降解液進(jìn)行攪拌，降解后的溶液采用

17、抽濾裝置使得催化劑 tio2 與降解液分離。1.4實(shí)驗(yàn)過程1.4.1 溶液的配制（1）150 ppm pam水溶液的配制 精確稱取0.150 g的分子量為500萬的pam，溶于適量的水中，置于磁力攪拌器上，攪拌1 h，之后轉(zhuǎn)移到1000 ml的容量瓶中，定容。貼好標(biāo)簽，放置24 h之后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（2）含k2so4的pam溶液的配制 精確稱取質(zhì)量分別為0.25 g 、0.325 g 、0.5 g 、0.625 g 、0.75 g的k2so4，0.075 g的pam，分別溶于適量的水中，置于磁力攪拌器上，攪拌40 min，之后轉(zhuǎn)移到500 ml容量瓶中，定容。配成k2so4濃度分別為0.5 g/l

18、 、0.75 g/l、1.0 g/l 1.25 g/l、1.5 g/l的pam溶液。同樣放置24 h之后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。1.4.2光降解實(shí)驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)為小型靜態(tài)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中取含pam的溶液80 ml，注入反應(yīng)器中，并加入催化劑，在一定條件下進(jìn)行光降解實(shí)驗(yàn)，然后通過濁度法測定處理后水樣的pam含量，用這些水質(zhì)指標(biāo)變化來評價(jià)降解pam的效率。1.4.3 pam濃度測定采用濁度法23分析水溶液中的 pam 含量，該方法是利用 pam 與 naclo 在酸性條件下反應(yīng)，生成不溶于水的化合物，致使其溶液變渾濁，其濁度值與pam 濃度成正比，采用分光光度計(jì)在 350 nm 波長下測其透光率，通過 pam 濃度與透

19、光率標(biāo)準(zhǔn)曲線可確定 pam 的濃度，兩者具有很好的線性相關(guān)性。pam 濃度與透光率標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖1-1。標(biāo)準(zhǔn)曲線方程：t= -0.19183 c + 94.05483 圖1-1 pam 濃度與透光率標(biāo)準(zhǔn)曲線1.4.4數(shù)據(jù)處理及計(jì)算公式利用紫外分光光度計(jì)使用濁度法測定溶液的透光率，進(jìn)而測量出降解前后試樣中聚丙烯酰胺的濃度，利用公式(1-1)算出聚丙烯酰胺的降解率： (1-1)降解前試樣中聚丙烯酰胺的濃度（mg/l）；降解后試樣中聚丙烯酰胺的濃度（mg/l）。第二章 結(jié)果與討論2.1 pam的降解的影響因素2.1.1 tio2用量對pam 降解率的影響取初始濃度為 150 ppm 的 pam 溶液

20、80 ml，以 tio2 為催化劑，催化劑用量分別為0.1 、0.3 、0.5 、0.7 和1.0 g/l，調(diào)節(jié)溶液的 ph 為 6.5，控制反應(yīng)溫度為 40，置于紫外燈下反應(yīng) 2 h，采用用濁度法進(jìn)行分析，考察催化劑用量對 pam 降解率的影響。見圖2-1 。圖2-1 tio2的用量對pam降解率的影響從圖2-1中可以看出，增加催化劑 tio2 的用量，pam 的降解率也隨之增大，但當(dāng)tio2 用量超過 0.7 g/l后，pam 的降解率基本不變。其主要原因是由于催化劑用量增加，光化學(xué)反應(yīng)速率加快；但是過高的催化劑用量會(huì)使溶液中懸浮顆粒濃度大大增加，從而使紫外光的透過率降低，影響了催化劑對光

21、照能量的吸收，從而影響了催化效率。故在該實(shí)驗(yàn)中催化劑的用量確定為 0.7 g/l。2.1.2溶液的ph對pam降解率的影響取初始濃度為 150 ppm的pam 溶液 80 ml，催化劑 tio2 用量為 0.7 g/l，控制反應(yīng)溫度為 40，分別用 h2so4 和 naoh 溶液調(diào)節(jié)溶液的初始 ph 值為 2.5、4.5、6.5、8.5、10.5，光催化降解 2 h，采用濁度法進(jìn)行分析，考察溶液的 ph 對 pam 降解效果的影響。圖2-2 是在不同 ph值時(shí)，pam 溶液的降解率。圖2-2 ph值對pam降解率的影響由圖 2-2 可看出，光催化降解pam 溶液在強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的條件下對反應(yīng)不利，

22、而弱酸堿及中性環(huán)境對反應(yīng)有利。在 ph 為 6.5 時(shí)，pam 的降解率最大。反應(yīng)體系的 ph 值對 tio2 表面態(tài)、界面電位和表面電荷及聚集性均有較明顯的影響。催化劑表面的離子化狀態(tài)在酸、堿性條件下可建立如下的平衡 ：tioh +h+ tioh+tioh + oh- tio+ + h2otio2 的零點(diǎn)電荷在 ph 值 6.25 左右。ph 值較低時(shí)，tio2 表面質(zhì)子化，使其表面帶有正電荷，因而對光生電子向 tio2 表面轉(zhuǎn)移有利；溶液呈中性時(shí)，水分子與光生空穴反應(yīng)，形成oh 和質(zhì)子；而當(dāng) ph 值較高時(shí)，oh- 將使 tio2 表面帶有負(fù)電荷，有利于空穴從顆粒內(nèi)部轉(zhuǎn)移到顆粒的表面。由上

23、述機(jī)理分析可知，光催化降解 pam 的控制反應(yīng)為水分子與光生空穴的反應(yīng)。由于 pam 每一鏈節(jié)中均含有一個(gè)酰胺基(conh )，酰胺基帶負(fù)電荷，之間有氫鍵作用，在 ph 值為 6.5 的條件下，pam 線形分子卷曲程度較好，有利于光生空穴的充分接近，因此，在此條件下光催化降解pam的降解率最大。鑒于工業(yè)上pam 溶液本體的ph值為 6.08.0，故在光催化反應(yīng)過程中，即使不調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的初始 ph 值，也能在較短的時(shí)間內(nèi)獲得較好的光催化降解效果。2.1.3溫度對pam降解率的影響取初始濃度為150 ppm的pam 溶液80ml，催化劑tio2 用量為0.7 g/l，調(diào)節(jié)ph為6.5，控制反應(yīng)溫

24、度分別為30、35、40、45、50，進(jìn)行降解2 h，考察溫度對降解率的影響。圖2-3為溫度對pam的降解率的影響。圖2-3 溫度對pam降解率的影響由圖2-3可以看出pam的降解率隨溫度升高而升高，但是，但溫度達(dá)到40時(shí)出現(xiàn)拐點(diǎn)，之后降解率曲線基本持平，溫度的增加對pam的降解率的影響不大。因此，可以選擇溫度為40為最佳條件進(jìn)行降解。由于當(dāng)溫度從30升高到40時(shí)，使得電子空穴對與溶解氧反應(yīng)速率加快，分解產(chǎn)生oh和o2- 的速度加快，促進(jìn)了pam的降解，使其降解率增大。但當(dāng)溫度從40升高到50時(shí),溫度對降解的影響并不大,這可能是溫度升高后,自由基誘發(fā)聚丙烯酰胺降解作用與由于自由基濃度加大而導(dǎo)致

25、其相互結(jié)合而使降解作用下降相抵消的緣故。2.1.4 pam的初始濃度對其降解率的影響取初始濃度為150ppm的pam溶液，分別將其稀釋到56.25 ppm，75 ppm ，93.75 ppm ，112.5 ppm ，131.25 ppm ，150 ppm。tio2用量均為0.7 g/l，ph值為6.5，溫度為40，分別光降解2 h，考察pam 溶液初始濃度對其降解率的影響，見圖2-4。圖2-4 pam初始濃度對其降解率的影響由圖2-4可以看出，初始濃度對pam降解率的影響較大，pam的降解率隨其初始濃度的增加而減小。分析其主要原因：根據(jù)催化反應(yīng)理論，光催化反應(yīng)的決定步驟發(fā)生在tio2催化劑表面

26、，當(dāng)污染物達(dá)到一定濃度，反應(yīng)的中間產(chǎn)物的濃度也會(huì)增加，中間產(chǎn)物可能和原始污染物之間產(chǎn)生競爭性吸附，因而導(dǎo)致pam 的降解率降低。較高的初始濃度可能會(huì)影響溶液的透光率，pam 發(fā)生光催化反應(yīng)的機(jī)會(huì)隨著獲得光子數(shù)的減少而降低，從而造成 pam 降解率的降低。2.1.5 pam降解率隨反應(yīng)時(shí)間變化由于大慶采油廠聚合物驅(qū)油污水中hpam濃度在130 ppm 和150 ppm 之間，所以分別取初始濃度為150 ppm，130 ppm的pam水溶液80 ml，催化劑的用量為0.7 g/l，調(diào)節(jié)ph為6.5，控制反應(yīng)溫度為40，進(jìn)行光降解，反應(yīng)時(shí)間分別為0.5 、1.0 、1.5 、2.0 、2.5 、3.

27、0 h，考察在最佳條件下，初始濃度為150 ppm和130 ppm的pam的降解率。見下圖2-5。由圖2-5 可以看出在最佳條件下，濃度為150 ppm和130 ppm的pam水溶液，降解率均隨時(shí)間的延長而增加，二者的降解率曲線均在2 h處出現(xiàn)拐點(diǎn)，之后降解曲線基本持平。在相同時(shí)間內(nèi)，高濃度的pam 溶液的降解率明顯地小于低濃度的pam溶液的降解率，這與2.1.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。圖 2-5 pam降解率曲線2.2 礦化度對pam降解率的影響考慮到實(shí)際的油田污水具有一定的礦化度，即金屬離子和酸根離子對 pam 溶液降解率的影響，鑒于陰離子對 pam 溶液降解率的影響不大，因此本文考察了k2so4

28、和 mgso4對 pam 光催化降解率的影響。2.2.1 k2so4濃度對pam溶液降解率的影響在150 ppm的pam 溶液中加入不同量的k2so4，配成k2so4濃度分別為0.5 、0.75 、1.0 、1.25 和1.5 g/l的pam溶液，調(diào)節(jié)ph值為6.5，tio2 的用量為0.7 g/l，溫度為40的條件下，進(jìn)行pam溶液的光催化降解反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間分別為0.5 、1.0 、1.5 、2.0 、2.5 、3.0 h，考察k2so4濃度對pam的降解率的影響。見表2-1。由表2-1可以看出，在相同時(shí)間內(nèi)，pam溶液降解率隨著k2so4濃度的增大，先增大后減小。在k2so4濃度為1.0

29、g/l，pam溶液的降解率最高，降解效果最好。由于k+ 的存在，取代了pam 本身的部分胺基基團(tuán)，這樣有利于聚合物鏈的展開，使oh能夠有效地氧化聚合物，從而也一定程度上加速聚合物的降解過程。表2-1 k2so4濃度對pam降解率的影響k2so40.5h1h1.5h2h2.5h3h0 g/l3445587281870.5g/l2248535976810.75g/l4654647284881.0g/l5870758290981.25g/l4852647085891.5g/l304955606771在較短的降解時(shí)間內(nèi)，降解0.5 h、1 h，k2so4濃度為0.5 g/l 的pam溶液的降解率小于k

30、2so4濃度為0 g/l 的pam溶液的降解率。在較長的降解時(shí)間內(nèi)，降解1.5 h、2 h、2.5 h、3 h，k2so4濃度為0.5 g/l 的pam溶液的降解率高于k2so4濃度為0 g/l 的pam溶液的降解率。說明在k2so4濃度較低時(shí)，降解的時(shí)間越長，pam 的降解率越大。k2so4濃度為0.5 g/l 1.5 g/l 的pam溶液，在降解相同時(shí)間內(nèi)，pam溶液降解率隨著k2so4濃度的增大，先增大后減小。在k2so4濃度為1.0 g/l，pam溶液的降解率最高。k+的濃度低時(shí)，使得pam 分子發(fā)生水解，產(chǎn)生nh3，使得溶液的ph 升高，堿性條件對pam 的光催化降解起抑制作用。k+

31、的濃度較高時(shí)，使得pam 分子發(fā)生劇烈的卷曲，pam 分子的體積減小，使得其光催化降解難度加大。所以，在k2so4濃度為1.5 g/l，pam溶液的降解率減小。2.2.2 mg2+與k+對pam降解率的影響配制總離子濃度均為4500 mg/l 的mgso4和k2so4的pam溶液，取80 ml溶液，調(diào)節(jié)ph值為6.5，tio2的用量為0.7 g/l，溫度為 40 ，進(jìn)行pam的礦化溶液的光催化降解反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間分別為0.5 、1.0 、1.5 、2.0 、2.5 、3.0 h，考察mg2+與k+ 對pam的降解的影響。見圖2-6。圖2-6 mg2+與k+對pam的降解率影響由圖2-6可以看出，

32、含mg2+與k+的pam溶液降解率都隨著時(shí)間的延長而增加。在2 h處出現(xiàn)拐點(diǎn)，而后降解率增大的趨勢減小，在3 h處達(dá)到最大。對比二者對pam的降解率的影響，含mg2+ 的pam溶液降解率大于含k+ 的pam溶液降解率。pam溶液中金屬離子含量對其降解程度的影響較大，一般陰離子對pam的降解不起作用，低價(jià)金屬離子的含鹽量對pam的降解作用影響不大，而高價(jià)金屬離子的含鹽量對pam的降解影響較大，使pam發(fā)生劇烈凝聚反應(yīng)，導(dǎo)致其降解大大加快。陽離子都能使pam溶液的分子質(zhì)量比降低，這是由于陽離子所帶電荷抑制pam中羧基離子的電斥力，導(dǎo)致pam分子線團(tuán)發(fā)生卷曲，使pam大分子間引力平衡被破壞，出現(xiàn)鏈斷

33、裂，產(chǎn)生聚合物碎片，整體上水解加強(qiáng)，相對分子量降低。帶多電荷的陽離子在抑制聚合物離子的雙電層的作用中起著更大的作用，相同總離子濃度條件下降解強(qiáng)度大小順序?yàn)閙g2+k+。第三章 結(jié) 論通過本次實(shí)驗(yàn)，探討了150 ppm pam溶液的光催化降解的影響因素，得出一下結(jié)論：1、在催化劑tio2的用量為0.7 g/l，ph值為6.5，溫度為40的條件下光催化降解聚丙烯酰胺，2.5 h之后，其降解率可達(dá)90%以上，表明光化學(xué)催化技術(shù)去除石油廢水中pam 是可行的。2、金屬離子的存在促進(jìn)了pam光催化降解。同種離子，pam的降解率隨離子濃度的增大先增大后減小。相同濃度的不同種離子，二價(jià)鎂離子對pam的降解率

34、大于一價(jià)鉀離子對pam的降解率。3. 陰離子對pam降解率影響不大。參考文獻(xiàn)1 毛欣，聶雅玲.聚丙烯酰胺的應(yīng)用.天津化工. 2007年6月，21期，9-412 魏敏，鄒曉蘭，賀瑩. 油田采油污水處理技術(shù)及面臨的問題. 山東化工. 2007年5月，36期，19-213 秦華明，莫測輝. 聚丙烯酰胺生物降解研究進(jìn)展. 生物技術(shù)通報(bào). 2007年6月，55-584 韓昌福，李大平，王曉梅. 聚丙烯酰胺生物降解研究進(jìn)展. 應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào). 2005年5月，11期，648-6505 吳迪，孫福祥，孟祥春. 大慶油田三元復(fù)合驅(qū)采出液的油水分離特性.精細(xì)化工. 2001年3月，18期，159-1626

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