論文資料-陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺高聚物的合成及除油效果研究環(huán)境保護(hù)

1、.袀肁芆蒄螆肀荿莇螞聿肈薂薈肈膁蒞袇肇芃薀螃膆蒞莃蠆膆肅蕿薅膅膇莁羃膄莀薇衿膃蒂蒀螅膂膂蚅蟻蝿芄蒈薇螈莆蚃袆袇肆蒆螂袆膈螞蚈裊芀蒅薄襖蒃芇羂襖膂薃袈袃芅莆螄袂莇薁蝕袁肇莄薆羀腿蕿裊罿芁莂螁羈莄薈蚇羈膃莁蚃羇芆蚆蕿羆莈葿袇羅肈蚄螃羄膀蕆蠆肅節(jié)蚃薅肂蒞蒅襖肂肄羋袀肁芆蒄螆肀荿莇螞聿肈薂薈肈膁蒞袇肇芃薀螃膆蒞莃蠆膆肅蕿薅膅膇莁羃膄莀薇衿膃蒂蒀螅膂膂蚅蟻蝿芄蒈薇螈莆蚃袆袇肆蒆螂袆膈螞蚈裊芀蒅薄襖蒃芇羂襖膂薃袈袃芅莆螄袂莇薁蝕袁肇莄薆羀腿蕿裊罿芁莂螁羈莄薈蚇羈膃莁蚃羇芆蚆蕿羆莈葿袇羅肈蚄螃羄膀蕆蠆肅節(jié)蚃薅肂蒞蒅襖肂肄羋袀肁芆蒄螆肀荿莇螞聿肈薂薈肈膁蒞袇肇芃薀螃膆蒞莃蠆膆肅蕿薅膅膇莁羃膄莀薇衿膃蒂蒀螅膂膂

2、蚅蟻蝿芄蒈薇螈莆蚃袆袇肆蒆螂袆膈螞蚈裊芀蒅薄襖蒃芇羂襖膂薃袈袃芅莆螄袂莇薁蝕袁肇莄薆羀腿蕿裊罿芁莂螁羈莄薈蚇羈膃莁蚃羇芆蚆蕿羆莈葿袇羅肈蚄螃羄膀蕆蠆肅節(jié)蚃薅肂蒞蒅襖肂肄羋袀肁芆蒄螆肀荿莇螞聿肈薂薈肈膁蒞袇肇芃薀螃膆蒞莃蠆膆肅蕿薅膅膇莁羃膄莀薇衿膃蒂蒀螅膂膂蚅蟻蝿芄蒈薇螈莆蚃袆袇肆蒆螂袆膈螞蚈裊芀蒅薄襖蒃芇羂襖膂薃袈袃芅莆螄袂莇薁蝕袁肇莄薆羀腿蕿裊罿芁莂螁羈莄薈蚇羈膃莁蚃羇芆蚆蕿羆莈葿袇羅肈蚄螃羄膀 陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺高聚物的合成及除油效果研究環(huán)境保護(hù) 姓名:何濤 年級(jí):高材081 學(xué)號(hào):08404300130 二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)與丙烯酰胺(AM)的共聚物聚丙烯酰胺高聚物（P(

3、AM-DMDAAC)）是一種陽(yáng)離子型有機(jī)高分子絮凝劑。由于它具有正電荷密度高，水溶性好，相對(duì)分子量易于控制，造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)，因而在水處理領(lǐng)域中得到越來(lái)越廣泛的重視和應(yīng)用1。此外，P(DMDAAC-AM)還可用于處理含水礦漿以及分離煤礦廢水中的懸浮物，其處理效果超過(guò)了單獨(dú)使用二甲基二烯丙基氯化銨均聚物（PDMDAAC）或聚丙烯酰胺（PAM）。這種聚合物還被廣泛應(yīng)用到石油開(kāi)采、造紙、采礦、紡織印染及日用化工等領(lǐng)域13。本文首先合成出DMDAAC溶液，通過(guò)減壓蒸餾對(duì)其提純后采用水溶液自由基聚合方式，以EDTA為聚合助劑，用過(guò)硫酸鉀引發(fā)，使DMDAAC和AM共聚成P(AM-DMDAAC)，并在反應(yīng)過(guò)程

4、中研究了AM與DMDAAC的摩爾比對(duì)聚合反應(yīng)的影響。最后通過(guò)燒杯實(shí)驗(yàn)對(duì)P(AM-DMDAAC)處理煉油廠廢水效果進(jìn)行了研究。1 實(shí)驗(yàn)儀器、材料和方法1.1 實(shí)驗(yàn)儀器501型超級(jí)恒溫器；通氮裝置；D-7401-型電動(dòng)攪拌器；ZK-820型真空干燥箱；烏氏粘度計(jì)（型號(hào)4 mL、0.6 mm）；秒表。1.2 試 劑二甲胺、氯丙烯、AM溶液（工業(yè)品，濃度為40%）、過(guò)硫酸鉀、EDTA、硝酸銀、鉻酸鉀，以上均為AR級(jí)。無(wú)水乙醇、丙酮、NaCl、NaOH，均為CP級(jí)。1.3 DMDAAC的合成將裝有攪拌器、冷凝管、溫度計(jì)和加料漏斗的250 mL四口燒瓶置于低于20 的恒溫水浴中，加入一定量的二甲胺后開(kāi)始攪

5、拌，同時(shí)滴加提純的氯丙烯和NaOH溶液，保持pH在9.510.5。在加入定量的NaOH溶液和氯丙烯后，升溫回流至反應(yīng)完全。上述得到的產(chǎn)品靜置后，通過(guò)過(guò)濾將結(jié)晶出的NaCl晶體除去，將濾液轉(zhuǎn)移到250 mL燒瓶中，用NaOH溶液調(diào)pH至10左右，然后減壓蒸餾除去未反應(yīng)的原料及反應(yīng)副產(chǎn)物，過(guò)濾后得到的濾液便是純度較高的DMDAAC溶液。1.4 P(AM-DMDAAC)的合成在150 mL三口燒瓶中，按一定配比加入AM和DMDAAC，必要時(shí)加入定量聚合助劑，再加蒸餾水（或去離子水）稀釋至所需濃度，通N20.5 h，然后加入定量的引發(fā)劑，置于恒溫水浴中，攪拌聚合5 h后停止。1.5 COD測(cè)定方法測(cè)定

6、原理：取3.0 mL搖勻的待測(cè)水樣于反應(yīng)管中，按順序依次加入一滴氯掩蔽劑，1 mL專(zhuān)用氧化劑，然后垂直快速加入5.0 mL催化劑使用液。然后將反應(yīng)管放入TL-1A型COD速測(cè)儀中，于165 下反應(yīng)10 min，然后進(jìn)行空氣冷卻，向各反應(yīng)管中加入蒸餾水3.00 mL，蓋塞搖勻，于波長(zhǎng)610 nm處，以水為參比，測(cè)定各溶液的吸光度(A)，由吸光度與相應(yīng)的COD標(biāo)準(zhǔn)曲線查出相應(yīng)的COD值。COD標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：稱(chēng)取0.8502 g鄰苯二甲酸氫鉀，用蒸餾水配制濃度相當(dāng)于COD 1000 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)液，然后配制已知濃度的一系列試樣(6個(gè))，分別測(cè)其A，標(biāo)繪A與相應(yīng)的COD標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果如圖1所示。圖

7、中曲線關(guān)系式為：Y=0.003945 0.0002139X； r=0.9999式中：Y為吸光度；X為COD(mg/L)；r為相關(guān)系數(shù)。1.6 油含量測(cè)定方法測(cè)定原理：取一定量的試樣，經(jīng)石油醚萃取定容后，在225 nm波長(zhǎng)下，測(cè)定含油量。油標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：向50 mL容量瓶中加入適量標(biāo)準(zhǔn)油液（濃度為0.1 mg/mL），用石油醚定容，配制一系列已知油濃度的試樣（5個(gè)），在 225 nm處，用10 mm石英比色皿，測(cè)定其A。經(jīng)空白校正后，以油為橫坐標(biāo)，A為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果如圖2所示。2 結(jié)果與討論2.1 DMDAAC起始濃度對(duì)AM-DMDAAC共聚反應(yīng)的影響將自制的DMDAAC溶液與工業(yè)

8、品AM溶液按摩爾比1:1混合，用蒸餾水調(diào)節(jié)DMDAAC的起始濃度，保持其他條件不變，考察了DMDAAC起始濃度對(duì)AM-DMDAAC共聚反應(yīng)的影響（見(jiàn)圖3）。其他條件的情況是：過(guò)硫酸鉀濃度為1%；EDTA濃度為200×10-6；聚合溫度為50 。圖3DMDAAC起始濃度對(duì)DMDAAC-AM共聚反應(yīng)的影響由圖3看出，隨著DMDAAC起始濃度的增大，P(AM-DMDAAC)聚合物的特性粘度也隨之逐漸升高，然后有緩慢下降的趨勢(shì)，在55%附近有一最高值；陽(yáng)離子度則逐漸下降然后上升。這可能是因?yàn)樵贒MDAAC起始濃度較低時(shí)，AM與DMDAAC碰撞聚合的機(jī)會(huì)較??；而DMDAAC由于體積較大，它們之

9、間更易聚合，因此得到的聚合物陽(yáng)離子度較高；同時(shí)DMDAAC更易發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移，因而特性粘度較低。隨著DMDAAC起始濃度的增大，AM進(jìn)入分子鏈的幾率變大，AM的高活性使分子鏈較長(zhǎng)，特性粘度增大，同時(shí)DMDAAC進(jìn)入分子鏈的幾率降低，因而陽(yáng)離子度下降。當(dāng)DMDAAC起始濃度繼續(xù)增大時(shí)，體系變得較粘稠，AM的運(yùn)動(dòng)減弱，進(jìn)入鏈中的幾率又降低，因此特性粘度有下降趨勢(shì)，陽(yáng)離子度則升高。2.2 反應(yīng)物料中DMDAAC含量對(duì)AM-DMDAAC共聚反應(yīng)的影響在AM與DMDAAC的共聚反應(yīng)過(guò)程中，改變反應(yīng)物料中DMDAAC的含量，按摩爾比從0%100%變化，然后加入濃度為 200×10-6的EDTA，1.

10、0%的過(guò)硫酸鉀，在35 下進(jìn)行反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。圖4 反應(yīng)物料中DMDAAC含量對(duì)DMDAAC-AM共聚反應(yīng)的影響由圖4可以看出，隨著反應(yīng)物料中DMDAAC含量的增加，共聚物的陽(yáng)離子度在逐漸上升，特性粘度卻在逐漸下降。因?yàn)槊總€(gè)DMDAAC帶一個(gè)正電荷，所以隨著其含量的增加陽(yáng)離子度逐漸升高；因AM和DMDAAC的競(jìng)聚率不同，AM的競(jìng)聚率為6.7，DMDAAC為0.58，AM的相對(duì)活性較強(qiáng)，聚合活性較DMDAAC大得多，所以當(dāng)增長(zhǎng)鏈末端為AM自由基時(shí)，分子鏈易增長(zhǎng)，宏觀上特性粘度升高；當(dāng)增長(zhǎng)鏈末端為DMDAAC自由基時(shí)，分子鏈易轉(zhuǎn)移或終止，宏觀上特性粘度降低。DMDAAC相對(duì)較低的活性，總

11、使共聚物的陽(yáng)離子度和分子量不可兼得。2.3 P(AM-DMDAAC)聚合物處理煉油廢水的效果研究煉油廠每天排放大量含油廢水，污染物質(zhì)主要是油類(lèi)、酚類(lèi)、腈類(lèi)等，這類(lèi)物質(zhì)若進(jìn)入生化處理單元，將破壞其正常運(yùn)行，因此應(yīng)在這之前將此類(lèi)污染物質(zhì)除去。本文試驗(yàn)了P(AM-DMDAAC)聚合物的除油效果，試驗(yàn)水樣取自濟(jì)南煉油廠廢水處理車(chē)間的隔油池出水。經(jīng)測(cè)定，水樣的pH 為7.6，COD為234.0 mg/L，含油廢水的石油醚萃取液的最大吸收波長(zhǎng)在225 nm，原水在此波長(zhǎng)下測(cè)定的油含量為93.57 mg/L。由圖5可見(jiàn)，P(AM-DMDAAC)聚合物的投加量對(duì)除油效果影響較大。隨著投加量的增大，廢水中油含量

12、迅速下降，下降速度逐漸放慢，曲線變得較平緩。P(AM-DMDAAC)在投加過(guò)量時(shí)，油含量有升高現(xiàn)象，呈現(xiàn)出的最佳投藥范圍較窄，這是因?yàn)樵谕都恿诉^(guò)量的絮凝劑后，油污出現(xiàn)了再穩(wěn)定現(xiàn)象。P(AM-DMDAAC)的除油效果明顯好于當(dāng)前普遍應(yīng)用的PAM絮凝劑，這可能是P(DMDAAC-AM)在特性粘度增加不大的情況下陽(yáng)離子度較大所致34。P(AM-DMDAAC)聚合物除COD效果隨著投加量的增大，水樣COD含量也逐漸下降，到達(dá)低點(diǎn)后又逐漸上升。水樣COD含量又重新升高，除了因?yàn)樾跄齽┩都舆^(guò)量導(dǎo)致油污重新穩(wěn)定外，還因?yàn)檫^(guò)量的聚合物產(chǎn)生了額外的COD5。將圖6和圖5對(duì)照可以發(fā)現(xiàn)，COD的變化曲線與油含量的變

13、化曲線很相似，這說(shuō)明煉油廢水中COD主要來(lái)自分散于水中的油污。能使油含量降低的聚合物一般也會(huì)使COD降得較低。3 小 結(jié)通過(guò)一步法首先合成出DMDAAC，然后通過(guò)自由基聚合方式與AM共聚反應(yīng)生成P(AM-DMDAAC)共聚物，并對(duì)其除油效果作了比較。結(jié)果表明，AM與DMDAAC的摩爾比對(duì)共聚物的特性粘度和陽(yáng)離子度有很大影響，隨著DMDAAC含量的增大，宏觀上特性粘度降低，陽(yáng)離子度升高。DMDAAC相對(duì)較低的活性，使共聚物的陽(yáng)離子度和分子量不可兼得，應(yīng)根據(jù)處理對(duì)象的情況選擇合適的AM與DMDAAC摩爾比。最后通過(guò)除油效果實(shí)驗(yàn)證實(shí)了P(AM-DMDAAC)具有比PAM和PDMDAAC更好的除油效果

14、。參考文獻(xiàn)1 趙華章，高寶玉，岳欽艷.二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)聚合物的研究進(jìn)展.工業(yè)水處理，1999，19(6)：142 愈益平.二烯丙基胺類(lèi)聚合物的研制和在石油開(kāi)采中的應(yīng)用.油田化學(xué)，1991，8(3)：1941993 高華星，程樹(shù)軍，饒 炬，等.高分子陽(yáng)離子絮凝劑用于煉油廢水處理研究.功能高分子學(xué)報(bào)，1996，9(4)：5445494 Kerr E M，Ramesh M.Method for dewatering coal tailings using DADMAC/vinyl trialkoxysilane copolymers as a coagulant. US pate

15、nt：5，476，522(19 DEC 1995)5 常 青，陳 野，韓相恩.聚二甲基二烯丙基氯化銨的合成及水處理絮凝性能研究.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)， 2000，20(2)：168172 肄芇薁袀芀膃蝕羂肅蒁蠆蟻袆莇蚈螄肁莃蚇羆羄艿蚆蚆腿膅蚅螈羂蒄蚅袀膈莀蚄羃羀芆螃螞膆膂螂螅罿蒁螁羇膄蕆螀聿肇莃蝿蝿節(jié)艿莆袁肅膄蒞羄芁蒃莄蚃肄荿蒃螆艿芅蒃袈肂膁蒂肀裊薀蒁螀膀蒆蒀袂羃莂葿羄膈羋蒈蚄羈膄蕆螆膇蒂薇衿羀莈薆羈膅芄薅蟻羈芀薄袃芃膆薃羅肆蒅薂蚅節(jié)莁薁螇肄芇薁袀芀膃蝕羂肅蒁蠆蟻袆莇蚈螄肁莃蚇羆羄艿蚆蚆腿膅蚅螈羂蒄蚅袀膈莀蚄羃羀芆螃螞膆膂螂螅罿蒁螁羇膄蕆螀聿肇莃蝿蝿節(jié)艿莆袁肅膄蒞羄芁蒃莄蚃肄荿蒃螆艿芅蒃袈肂膁蒂肀裊薀蒁螀膀蒆蒀袂羃莂葿羄膈羋蒈蚄羈膄蕆螆膇蒂薇衿羀莈薆羈膅芄薅蟻羈芀薄袃芃膆薃羅肆蒅薂蚅節(jié)莁薁螇肄芇薁袀芀膃