新型疏水缔合阳离子絮凝剂的制备及应用.pdf

浊压料技大学 论文题目： 新型疏水缔合阳离子絮凝剂的制备及应用 学科门类：工学 一级学科：化学工程与技术 培养单位：化学与化工学院 硕士生：乔宇 导师：郭睿教授 2 0 1 4 年5 月 t i t l e s y n t h e s i sa n da p p l i c a t i o no fn e wt i p eo f h y d r o p h o b i ca s s o c i a r i o nc a t i o n i c f l o c c u l a n t at h e s i ss u b m i t t e dt o s h a a n x iu n i v e r s i t yo fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y i np a r t i a lf u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n tf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro fe n g i n e e r i n gs c i e n c e b y y uq i a o s u p e r v i s o r ：p r o f r u i g u o m a y 2 0 1 4 新型疏水缔合阳离子絮凝剂的制备及应用 摘要 为缓解水资源的短缺，废水处理技术己经引起了各国的重视。在 我国也成为一个研究的热点。这项技术利用重力作用、通过凝聚和 絮凝过程完成。其中，开发高效的絮凝剂成为近年来的研究焦点。 特别是疏水缔合阳离子絮凝剂，因其具有高效、节能、环保、方便、 价廉等特点，是近年来发展较快的一类絮凝产品。本课题提出一种 以丙烯酰胺( a m ) 分子为主体，以二甲基二烯丙基氯化铵( d m d a a c ) 为阳离子单体，以乙酸乙烯酯( v a c ) 为疏水单体的结构，分别通过 水溶液聚合、分散聚合和反相乳液聚合的方式，合成出疏水缔合阳 离子三元共聚物p ( a m d m d a a c v a c ) ，制备出新型高性能高分子絮 凝剂产品。本论文的具体研究结果如下： ( 1 ) 水溶液聚合选用氧化一还原引发体系，以特性粘数为考察指 标，对单体总质量分数、反应温度、p h 值、引发剂用量做单因素实 验及正交优化实验，确定出最佳工艺参数。采用红外光谱、核磁氢 谱对产物的组成和结构进行了表征。针对硅藻土悬浊液体系，分别 考察了絮凝剂加入量、絮凝温度、硅藻土悬浊液p h 对絮凝后上清液 透光率的影响。研究结果表明：在单体总质量分数为2 7 5 ，反应温 度为7 5 ，p h 值为6 ，引发剂用量为c o = 1 2 ( 与单体总质量百分 比) 时，可得到特性粘数最高为1 2 6 4 m l g 。1 的p ( a m d m d a a c v a c ) 絮凝剂。要获得最佳絮凝效果，p ( a m d m d a a c v a m ) j j 口入量为1 4 m g l 、温度范围在3 0 6 0 、硅藻土悬浊液p h 范围在8 l1 。此时 上清液透光率高达9 7 5 。 ( 2 ) 分散聚合选用乙醇一水作分散介质，聚乙烯吡咯烷酮( p v p ) 作分散剂，成功制备了p ( a m d m d a a c v a c ) 分散乳液。考察了醇水 质量比、单体总质量分数、引发剂用量和反应温度四因素对共聚产 物相对分子质量的影响。并通过红外光谱、透射电子显微镜、乌氏 粘度计等对p ( a m d m d a a c v a c ) 分子结构与相对分子量进行表征 与测定。结果表明：在醇水质量比为0 9 ，单体总质量分数为3 0 ， 引发剂用量为1 0 ，反应温度为6 0 时，对应的聚合物相对分子质 量为9 5 0 3 10 4 ，且产物外观为乳白色、半透明、分散均匀的粘稠乳 液，具有较好的稳定性、久置不分层。 ( 3 ) 反相乳液聚合选用液体石蜡作为油相，s p a n 8 0 o p1 0 作为复 合乳化剂，合成了三元共聚物p ( a m d m d a a c v a c ) 。研究了油水质 量比、乳化剂用量、p h 值、单体总质量分数对共聚物相对分子质量 的影响。优化后得到的工艺参数为：油水质量比1 0 ，乳化剂用量7 0 ， p h 值6 ，单体总质量分数4 5 。该条件下对应的聚合物相对分子质 量为5 5 7 3 l0 4 。红外光谱和热重分析表明：合成的三元共聚物与预 期结构相符，聚合物具有良好的热稳定性。 ( 4 ) 将研究合成的絮凝剂产品分别应用于造纸废水、油田污泥 中，通过与不含疏水单体的絮凝剂产品对比表明：反相乳液聚合方 式得到的疏水缔合阳离子絮凝剂产品p ( a m d m d a a c v a c ) 的处理 效果均优于另外两种方式得到的产品，且都优于不含疏水单体的絮 凝剂。然后选用反相乳液聚合法，改变不同的疏水单体后，将得到 不同疏水单体的同类絮凝剂产品之间进行比较发现：含甲基丙烯酸 十八酯长链烷烃疏水单体的絮凝剂，具有较强的亲油性，对含有机 成分较多的污水处理效果较好，特别是对含油量较高的油田废水有 着良好的絮凝效果。 关键词：疏水缔合，阳离子絮凝剂，二甲基二烯丙基氯化铵，乙酸 乙烯酯，水溶液聚合，分散聚合，反相乳液聚合 s y n t h e s i sa n da p p l i c a t i o no fn e w t y p e o fh y d r o p h o b i ca s s o c i a t i o n c a t i o n i c f l o c c u l a n t a b s t r a c t w a s t ew a t e rt r e a t m e n tt e c h n o l o g yh a sa t t r a c t e dt h ea t t e n t i o no f e a c hc o u n t r yt oa l l e v i a t es h o r t a g eo fw a t e rr e s o u r c e s ，w h i c hi sa l s oa h o t s p o t i no u r c o u n t r y t h e t r e a t m e n tc a nb e a c c o m p l i s h e db y g r a v i t a t i o n ，c o a g u l a t i o na n df l o c c u l a t i o n ，a m o n gw h i c hd e v e l o p m e n to f e f f e c t i v ef l o c c u l a n t si st h ef o c u so fr e s e a r c hi nr e c e n ty e a r s e s p e c i a l l y t h eh y d r o p h o b i ca s s o c i a t i n gc a t i o n i cf l o c c u l a n t sa r e g r o w i n gr a p i d l y b e c a u s et h e ya r eh i g h l ye f f i c i e n t ，e n v i r o n m e n t a l l yf r i e n d l y ，c o n v e n i e n t a n di n e x p e n s i v e t h i si s s u ep u tf o r w a r dt h e a c r y l a m i d e ( a m la st h e m a i np a r ti n t r o d u c i n gc a t i o n i cm o n o m e rd i m e t h y l d i a l l y la m m o n i u m c h l o r i d e ( d m d a a c ) a n dh y d r o p h o b i cm o n o m e rv i n y la c e t a t e ( v a c ) s t r u c t u r e s b yw a yo fa q u e o u s s o l u t i o n p o l y m e r i z a t i o n ，d i s p e r s i o n p o l y m e r i z a t i o na n di n v e r s ee m u l s i o np o l y m e r i z a t i o n i nt h i ss t u d y , a h y d r o p h o b i ca s s o c i a t i n g c a t i o n i c t e r p o l y m e rp ( a m - d m d a a c - v a c ) m a c r o m o l e c u l ef l o c c u l a n tw i t hh i g hp e r f o r m a n c ew a ss y n t h e s i z e da n d t h es p e c i f i cr e s u l t sa r ep r e s e n t e da sf o l l o w s ： ( 1 ) i n a q u e o u s s o l u t i o n p o l y m e r i z a t i o n ， o x i d a t i o n r e d u c t i o n i n i t i a t o rs y s t e ma n di n t r i n s i cv i s c o s i t ye x a m i n i n gi n d e xw e r es e l e c t e d t h ee f f e c t so ft o t a lm o n o m e rm a s sf r a c t i o n ，r e a c t i o nt e m p e r a t u r e p h a n da m o u n t so fi n i t i a t o r sw e r es t u d i e db ys i n g l ef a c t o ra n do r t h o g o n a l e x p e r i m e n t s t h eo p t i m u mp r o c e s sp a r a m e t e r sw e r ea l s oc o n f i r m e d t h ec o m p o s i t i o na n ds t r u c t u r eo ft h ep r o d u c tw a sc h a r a c t e r i z e du s i n g i n f r a r e ds p e c t r o s c o p ya n dn u c l e a rm a g n e t i ch y d r o g e ns p e c t r o s c o p y f o r d i a t o m i t e s u s p e n s i o ns y s t e m ，t h ei m p a c t o ff l o c c u l a n t d o s a g e ， t e m p e r a t u r ea n dp ho nt h el i g h tt r a n s m i t t a n c eo fs u p e r n a t a n tf l u i dw e r e e x a m i n e da f t e rt h ef l o c c u l a t i o n t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o w e dt h a t m a x i m u mi n t r i n s i c v i s c o s i t y o f c o p o l y m e rp ( a m d m d a a c v a c ) 1 2 6 4 m l g q a c h i e v e dw h e nt h et o t a lm o n o m e r m a s sf r a c t i o ni s2 7 5 ， r e a c t i o nt e m p e r a t u r ei s75 p hi s6a n di n i t i a t o rd o s a g ei s1 2 ( a c c o u n tf o rt h et o t a lm o n o m e rm a s sf r a c t i o n ) i na d d i t i o nt ot h i s ，t h e h i g h e s tf l o c c u l a t i o na b i l i t yo fd i a t o m i t es u s p e n s i o nw i t hu dt o9 7 5 l i g h t t r a n s m i t t a n c eo ft h es u p e r n a t a n tw a sa c h i e v e dw h e nd o s a g eo f p ( a m - d m d a a c - v a c ) i s14 m g l ，f l o c c u l a t i n gt e m p e r a t u r eb e t w e e n30 6 0 a n dp hi s8 - 11 ( 2 ) i nd i s p e r si o np o l y m e r i z a t i o n ，e t h a n o l - w a t e rd i s p e r si o nm e d i u m ， p o l y v i n y l p y r r o l i d o n e( p v p ) d i s p e r s a n t a n d p ( a m d m d a a c - v a c ) d i s p e r s e de m u l s i o nw e r eu s e d t h ei m p a c to ff o u rp a r a m e t e r ss u c ha s m a s sr a t i oo fa l c o h o lt ow a t e r ，t o t a lm o n o m e rm a s sf r a c t i o n ，a m o u n t so f i n i t i a t o r sa n dr e a c t i o n t e m p e r a t u r e o nr e l a t i v em o l e c u l a rm a s so f p o l y m e rw a si n v e s t i g a t e d t h es t r u c t u r ea n dr e l a t i v em o l e c u l a rw e i g h t o fp ( a m - d m d a a c v a c ) w e r ec h a r a c t e r i z e db yi n f r a r e ds p e c t r o s c o p y , t r a n s m i s s i o ne l e c t r o nm i c r o s c o p y ( s e m ) ，u b b e l o h d ev i s c o m e t e r ，e t c t h er e s u l t ss h o wt h a tw h e nm a s sr a t i oo fa l c o h o lt ow a t e ri s o 9 ，t o t a l m o n o m e rm a s sf r a c t i o ni s3 0 ，a m o u n t so fi n i t i a t o r si s 1 o ，r e a c t i o n t e m p e r a t u r ei s6 0 t h er e l a t i v em o l e c u l a rm a s so ft h ec o r r e s p o n d i n g p o l y m e r i s9 5 0 3 l0 4a n d p r o d u c ta p p e a r a n c e i s m i l k y w h i t e t r a n s l u c e n t ，s p r e a de v e n ly ，v i s c o u se m u l s i o n t h i si n d i c a t e st h a t t h e p o l y m e rh a ss u p e r i o rs t a b i l i t yw i t hn od e l a m i n a t i o na f t e ral o n gp e r i o d o ft i m e ( 3 ) i ni n v e r s ee m u l s i o np o l y m e r i z a t i o n ，t h et e r n a r yc o p o l y m e r p ( a m d m d a a c - v a c ) w a ss y n t h e s i z e db yu s i n gl i q u i dp a r a f f i na so i l p h a s e a n d s p a n 8 0 - o p 10 a s c o m p o u n de m u l s i f i e r t h e e f f e c t so f o i l w a t e rm a s sr a t i o ，e m u l s i f i e rd o s a g e ，p ha n dm o n o m e rm a s sf r a c t i o n o nt h er e l a t i v em o l e c u l a rm a s so fc o p o l y m e rw e r es t u d i e d a f t e rp r o c e s s o p t i m i z a t i o n ，t h ep a r a m e t e r so b t a i n e da sf o l l o w s ：o i l w a t e rm a s sr a t i oi s 1 0 ，d o s a g eo fe m u l s i f i e r i s 7 0 ，p h i s6a n dt o t a lm o n o m e rm a s s f r a c t i o ni s4 5 u n d e rt h ee x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n ，r e l a t i v em o l e c u l a r m a s so ft h ec o r r e s p o n d i n gp o l y m e ri s5 5 7 3 10 4 i n f r a r e ds p e c t r o s c o p y a n dt h e r m o g r a v i m e t r i ca n a l y s i ss h o w e dt h a tt h es y n t h e s i z e dt e r p o l y m e r h a s g o o d t h e r m a l s t a b i l i t y ，w h i c h i sc o n s i s t e n tw i t ht h e e x p e c t e d l v s t r u c t u r e ( 4 ) t h ea p p l i c a t i o no fh y d r o p h o b i cc a t i o n i cf l o c c u l a n t ss u c ha s p ( a m - d m d a a c v a c ) ，o b t a i n e db yi n v e r s ee m u l s i o np o l y m e r i z a t i o n s h o w e db e t t e rt r e a t m e n te f f e c tt h a ns y n t h e t i cf l o c c u l a n tp r o d u c t sd on o t c o n t a i n i n gh y d r o p h o b i cm o n o m e ra n do b t a i n e db yo t h e rm e t h o d si nt h e p a p e r m a k i n gw a s t e w a t e ra n do i lf i e l ds l u d g e t h r o u g ht h ec o m p a r i s o n f o r s y n t h e t i c f l o c c u l a n t p r o d u c t s w i t hd i f f e r e n t h y d r o p h o b i c m o n o m e r s ，i tc a nb ec o n c l u d e dt h a th y d r o p h o b i cm o n o m e rf l o c c u l a n t s c o n t a i n i n gl o n g - c h a i na l k a n eo fo c t a d e c y lm e t h a c r y l a t ea n do b t a i n e db y i n v e r s ee m u l s i o np o l y m e r i z a t i o na r eb e t t e rc a n d i d a t e sf o rw a s t ew a t e r t r e a t m e n tw i t hm o r eo r g a n i cc o m p o n e n t ss u c ha so i lf i e l dw a s t ew a t e r h a v i n gh i g ho i lc o n t e n t k e y w o r d s ：h y d r o p h o b i ca s s o c i a t i o n ，c a t i o n i cf l o c c u l a n t ，d i m e t h y l d i a l l y l a m m o n i u m c h l o r i d e ，v i n y la c e t a t e ， a q u e o u s s o l u t i o n p o l y m e r i z a t i o n ，d i s p e r s i o np o l y m e r i z a t i o n ， i n v e r s ee m u l s i o n p o l y m e r i z a t i o n v 目录 摘要i a b s t r a c t 一i 1 前言1 1 1 絮凝剂的发展现状l 1 1 1 无机絮凝剂1 1 1 2 有机高分子絮凝剂2 1 1 3 复合絮凝剂3 1 1 4 微生物絮凝剂4 1 2 改性聚丙烯酰胺絮凝剂的研究现状4 1 2 1 阴离子聚丙烯酰胺4 1 2 2 两性聚丙烯酰胺。5 1 2 3 阳离子聚丙烯酰胺5 1 2 4 疏水缔合聚丙烯酰胺6 1 3 丙烯酰胺絮凝剂的合成方法7 1 3 i 水溶液聚合法7 1 3 2 分散聚合法8 1 3 3 反相乳液聚合法9 1 4 本课题研究内容及创新点1 2 2 水溶液聚合法制备p ( a m d m d a a c - v a c ) 1 4 2 1 主要原料试剂及实验仪器1 4 2 2 实验方法一1 4 2 3 分析测试1 5 2 3 1 特性粘数的测定1 5 2 3 2 透光率的测定1 6 2 4 结果与讨论1 6 2 4 。1 单体总质量分数对p ( a m - d m d a a c v a c ) 特性粘数的影响1 6 2 4 2 反应温度对p ( a m d i v l d a a c - v a c ) 特性粘数的影响1 7 2 4 3 p h 值对p ( a m d m d a a c v a c ) 特性粘数的影响1 7 2 4 4 引发剂用量对p ( a m d m d a a c v a c ) 特性粘数的影响1 8 2 4 5 水溶液聚合法制备p ( a m d m d a a c v a c ) i 拘j z 交优化实验1 9 2 5 结构表征2 0 2 5 1p ( a m d m d a a c v a c ) 的红外光谱分析2 0 2 5 2p ( a m d m d a a c v a c ) 的核磁共振氢谱分析2 l 2 。6 絮凝性能的研究2 l 2 6 1 胶体稳定性理论2 l 2 6 2 吸附架桥絮凝机理2 2 2 6 3 双电层压缩机理2 3 2 6 4 电中和作用机理2 3 2 7 对影响絮凝性能的主要因素的考察2 4 2 7 1 絮凝剂加入量对硅藻土悬浊液透光率的影响2 4 2 7 2 絮凝温度对硅藻土悬浊液透光率的影响2 5 2 7 3 硅藻土悬浊液p h 对絮凝效果的影响2 6 2 8 小结2 6 3 分散聚合法制各p ( a m d m d a a c v a c ) 研究2 8 3 1 主要原料试剂及实验仪器2 8 3 2 实验方法2 9 3 3 分析测试2 9 3 4 结果与讨论2 9 3 4 1 醇水质量比对聚合物相对分子质量的影响2 9 3 4 2 单体总质量分数对聚合物相对分子质量的影响3 0 3 4 3 引发剂用量对聚合物相对分子质量的影响3 1 3 4 4 反应温度对聚合物相对分子质量的影响3 1 3 4 5 分散聚合法制备p ( 气m d m d a a c v a c ) 的正交优化实验3 2 3 5 结构表征3 3 3 5 1p ( a m d m d a a c v a c ) 的红外光谱分析3 3 3 5 2p ( a m d m d a a c v a c ) 的透射电子显微镜表征3 4 3 6 小结3 5 4 反相乳液聚合法制备p ( a m d m d a a c v a c ) 3 6 4 1 主要原料试剂及实验仪器3 6 4 2 实验方法3 6 4 3 分析测试。3 7 4 4 结果与讨论3 7 4 4 1 乳化剂的选择色调3 7 4 4 2 油相的选择3 8 4 4 3 油水质量比对聚合物相对分子质量的影响3 9 4 4 4 乳化剂用量对聚合物相对分子质量的影响3 9 4 4 5 p h 值对聚合物相对分子质量的影响4 0 4 4 6 单体总质量分数对聚合物相对分子质量的影响4 l 4 4 7 反相乳液聚合法制备p ( a m d m d a a c v a c ) 的正交优化实验4 l 4 5 结构表征4 3 4 5 1p ( a m d m d a a c v a c ) 的红外光谱分析4 3 4 5 2p ( a m d m d a a c v a c ) 的热重分析( t g ) 4 3 4 6 小结一4 4 5 应用实验4 5 5 1 主要原料试剂及实验仪器一4 5 5 2 实验方法4 5 5 3 分析测定4 6 5 3 1 化学需氧量( c o d ) 的测定4 6 5 3 2 色度残余率的测定4 7 5 3 3 含油量的测定4 7 5 4 不同方法得到絮凝剂絮凝实验结果与讨论4 7 5 4 1 对造纸废水的絮凝实验4 7 5 4 2 对油田污泥的絮凝实验4 8 5 5 不同疏水单体絮凝剂絮凝实验结果与讨论4 9 5 5 1 对造纸废水的处理应用情况4 9 5 5 2 对油田污泥的处理应用情况5 0 5 6d 、结一5l 6 结论5 2 致谢5 3 参考文献5 5 攻读学位期间发表的学术论文目录6 1 原创性声明及关于学位论文使用授权的声明6 3 新型疏水缔合阳离子絮凝剂的制各及应用 1 前言 近年来，随着我国工农业的快速发展，各种工业废水的大量排放造成了不同程度的 水环境污染。但随着全世界环保文明意识的增强和我国社会经济可持续发展战略的贯彻 实施，水处理方面的研究愈来愈成为人们关注的焦点。水是我国工农业生产无可替代的 宝贵资源之一，淡水资源的缺乏成为我国面临的一道难题。为了实现淡水资源的可持续 发展，防止因淡水资源的短缺给我国经济带来严重的损失，我国对水处理絮凝剂的研究 开发正面临严峻的挑战。 2 0 世纪7 0 年代以来，国外对阳离子絮凝剂的开发发展的较快，特别是美、英、日、 法等国出现明显增长的势头。阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂在国外开发的阳离子絮凝剂中 占重要的地位，我国对此类絮凝剂的研究虽然也己经取得了一定进展，但阳离子型聚丙 烯酰胺絮凝剂的数量在我国只占3 8 ，还远远不能够达到实际的需要，与国外的差距依然 很大。国外的阳离子型絮凝剂占市场的6 0 ，而国内只有6 ，如此大的差距，不仅反 映了我国产品在档次、质量、形态、相对分子质量、溶解性能、生产工艺、生产规模等 方面还有待提高，而且也对我国研制高效、节能的新型水处理絮凝剂提出更高的要求。 1 1 絮凝剂的发展现状 絮凝剂是利用其聚合性质，使难于分离的一些颗粒脱稳、集中，并能够用物理或者 化学方法将其分离出来而使用的一种药剂。絮凝剂的分类n 2 ，有很多种，常见的分类如下 图1 1 所示： 1 1 1 无机絮凝剂 絮 凝 剂有机絮凝剂f 二二二三三二二二凝剂 微生物絮凝剂 图1 - 1 絮凝剂的分类 f i g1 - it h ec l a s s i f i c a t i o no ff l o c c u l a n t s 无机絮凝剂在我国历史上有着相当长的研究与应用，春秋战国时期就有记载，主要 l 厂lilill a b ，反应较优条件组合为a 1 8 3 c 2 d 2 。由 此可得出p ( a m d m d a a c v a c ) 的合成工艺条件是：单体总质量分数为2 7 5 ，反应温 度为7 5 。c ，p h 值为6 ，引发剂用量为c o = 1 2 ( 与单体总质量百分比) ，在此条件下，测 得p ( a m - d m d a a c v a c ) 的特性粘数为1 2 6 4 m l g 。 2 5 结构表征 2 5 1p ( a m - d m d a a c v a c ) 的红外光谱分析 采用溴化钾压片法对提纯后的聚合产物p ( a m d m d a a c v a c ) 做红外光谱测试，结 果见图2 5 。 4 0 0 03 5 0 03 0 0 02 5 0 02 0 0 01 5 0 01 0 0 05 0 0 波数c m 。 图2 5p ( a m d m d a a c v a c ) n 红外图谱 f i g2 - 5i rs p e c t r u mo fp ( a m - d m d a a c - v a c ) 由图2 5 可知，3 4 2 0 5 4c m j 处为一n h 2 基团的吸收峰，2 9 2 6 5 7c m 。1 处为一n + 相连 的一c h 3 的c h 伸缩振动峰，1 6 5 6 5 8c m j 处为c = o 伸缩振动的叠合，1 4 4 9 9 9c m 1 和 1 4 1 2 2 2c m 。1 处为五元氮杂环的伸缩振动，1 1 7 7 6 9c m 一1 和1 1 1 7 2 7c m 1 处的一弱一强吸收 峰为c 一0 一c 伸缩振动。p ( a m d m d a a c v a c ) 中主要基团特征吸收峰在图2 5 中均 有体现，说明三种单体己参与聚合反应。 2 0 新型疏水缔合阳离子絮凝剂的制各及应用 2 5 2p ( a m - d m d a a c v a c ) 的核磁共振氢谱分析 将a m 、d m d a a c 、v a c 以及纯化后的p ( a m d m d a a c v a c ) 以d 2 0 为溶剂，内 标为四甲基硅烷( t m s ) 。进行1 h - n m r 分析，谱图如2 - 6 所示： j j | 一。一l 三?1 0 9876 i = 堡幽巡i f _ i 面面而蔬函碉 - _ 一 、 图2 - 6a m 、d m d a a c 、v a c 、p fa m d m d a a c v a c ) 的核磁共振氢谱 f i g2 - 61 h n m rs p e c t r ao f a m 、d m d a a c 、v a ca n dp fa m d m d a a c v a c ) 由图2 - 6 可知，产物p ( a m d m d a a c v a c ) 的氢谱化学位移6 归属为：6 = 1 5 1 0 8 和 1 6 1 3 2 ( 二重峰) 为a m 中亚甲基的质子峰；6 = 2 3 5 1 2 ( 六重峰，弱) 为a m 、d a a c 中次甲基质子峰：6 = 3 4 7 68 ，3 4 9 4 6 ，3 5 1 2 3 和3 5 3 0 0 ( 四重峰) 和6 = 3 6 1 0 0 ，3 6 2 4 5 ， 3 6 3 9 8 ，3 6 8 0 8 ，3 6 9 6 0 和3 7 4 1 5 ( 六重峰，很弱) 为v a c 中与酯基相连的次甲基质子 峰；6 = 2 9 8 5 1 和3 0 7 5 2 ( 二重峰) 为d m d a a c 中一l 的亚甲基质子峰；6 = 2 8 7 2 2 ( 单 峰) 为d m d a a c 中h 3 c _ n 。c h ，的甲基质子峰；6 = 2 0 5 0 4 和2 1 9 7 1 ( 单峰，强) 为v a c 末 端甲基质子峰。1 hn m r 表征结果表明所合成的产物是a m 、d m d a a c 和v a c 的共聚 物。 2 6 絮凝性能的研究 2 6 1 胶体稳定性理论 胶体稳定性是指胶体颗粒在水中长期保持悬浮并分散的稳定状态，胶体稳定性存在 “动力学稳定”和“聚集稳定”两种。动力学稳定是指水相中胶体粒子通过布朗运动 陕西科技大学硕士学位论文 对抗重力，从而在水相中保持稳定分散的状态，胶体粒子越小，布朗运动越剧烈，在水 相中动力学稳定性越强。聚集稳定则是胶体粒子通过静电作用相互吸附、聚集形成的稳 定状态，胶体粒子的静电作用分为同号电荷的排斥作用和异号电荷的吸附作用，另外带 电胶体粒子与其反离子和周围的水分子发生水化作用，在胶体粒子表面形成一层水化层， 阻碍胶体颗粒的凝聚，这种吸附凝聚和排斥阻碍的作用达到平衡而形成的稳定状态为聚 集稳定。用经典胶体理论，即由d e r j a g u i n 、l a n d a u 、v e r w e y 和o v e r b e e k 四人【6 6 根据胶 体化学中双电层模型建立的d l v o 理论解释说来，胶体粒子间存在着两个相互制约的作 用力，其中一种是范德华力，它是胶体粒子间相互吸附凝聚而沉淀，另一种是胶体双电 层重叠引起的静电斥力，这两种作用力的相互平衡，保持着体系的稳定，一旦打破这个 平衡，体系会絮凝而沉淀下来。胶体之间的相互作用力随着胶体间距离的变化而变化。 颗粒间距离较小和很远的时候，范德华力远远大于双电层重叠引起的静电斥力，作用能 以吸力位能为主，胶体粒子失去稳定性而因布朗运动撞击而聚沉；当胶体粒子间距离极 近时，构成粒子的电子云会因为重叠而产生极大的斥力势能，称为b o r n 排斥能，它随 间距的减少而急剧增大；当胶体随着布朗运动由较远的距离彼此间靠近的时候，胶团的 扩散层重叠，破坏了扩散层中反离子的平衡分布，使重叠区反离子向非重叠区扩散，产 生渗透性斥力，同时破坏了双电层的静电平衡，产生了静电斥力，两种斥力的综合作用 使胶体间产生斥力位能的势垒，保持着胶体处于稳定状态而不能凝聚沉淀，它如同化学 反应的活化能，只有动能高于势垒的胶体粒子才能越过它而发生聚沉，由于势垒较高， 高能的粒子较少，因此粒子聚凝沉降的速率极慢，多数保持着稳定的共存状态：当加入 絮凝剂的时候，可以降低甚至消除胶体间接近时的斥力位能，降低势垒，使胶体易于接 近碰撞，缩短胶体问的距离，使其作用力以吸力位能为主，加速胶体粒子的碰撞凝聚沉 淀