陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺高聚物-合成及除油效果研究

1、陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺高聚物-合成及除油效果研究            論文作者：鄭淑娟 張忠誠(chéng) 李廣武摘要：首先采用一步法合成出DMDAAC水溶液，提純后采用水溶液自由基聚合方式與丙烯酰胺（AM）反應(yīng)生成陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺二元共聚物。在反應(yīng)過(guò)程中探討了AM與DMDAAC摩爾比對(duì)聚合反應(yīng)的影響。最后通過(guò)燒杯實(shí)驗(yàn)研究了該陽(yáng)離子高聚物對(duì)含油廢水的除油效果。 關(guān)鍵詞：陽(yáng)離子聚合物 二甲基二烯丙基氯化銨 聚丙烯酰胺高聚物 除油效果  二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)與丙烯酰

2、胺(AM)的共聚物聚丙烯酰胺高聚物（P(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

3、成P(AM-DMDAAC)，并在反應(yīng)過(guò)程中研究了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

4、于低于20 的恒溫水浴中，加入一定量的二甲胺后開(kāi)始攪拌，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N2 0.5 h，然后加入定量的引發(fā)劑，置于恒溫

5、水浴中，攪拌聚合5 h后停止。1.5 COD測(cè)定方法測(cè)定原理：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

6、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2  吸光度與相應(yīng)含油量標(biāo)準(zhǔn)曲線圖中曲線關(guān)系式為：Y=0.001948 + 0.02592X； r=0.999946式中：Y為吸光度；X為油（mg/L）；r為相關(guān)系數(shù)。    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)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%；EDT

7、A濃度為200×10-6；聚合溫度為50 。圖3 DMDAAC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