论文资料-阳离子型聚丙烯酰胺高聚物的合成及除油效果研究环境保护

1、.袀肁芆蒄螆肀荿莇蚂聿肈薂薈肈膁莅袇肇芃薀螃膆莅莃虿膆肅蕿薅膅膇莁羃膄莀薇衿膃蒂蒀螅膂膂蚅蚁蝿芄蒈薇螈莆蚃袆袇肆蒆螂袆膈蚂蚈袅芀蒅薄袄蒃芇羂袄膂薃袈袃芅莆螄袂莇薁蚀袁肇莄薆羀腿蕿袅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蒇虿肃节蚃薅肂莅蒅袄肂肄芈袀肁芆蒄螆肀荿莇蚂聿肈薂薈肈膁莅袇肇芃薀螃膆莅莃虿膆肅蕿薅膅膇莁羃膄莀薇衿膃蒂蒀螅膂膂蚅蚁蝿芄蒈薇螈莆蚃袆袇肆蒆螂袆膈蚂蚈袅芀蒅薄袄蒃芇羂袄膂薃袈袃芅莆螄袂莇薁蚀袁肇莄薆羀腿蕿袅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蒇虿肃节蚃薅肂莅蒅袄肂肄芈袀肁芆蒄螆肀荿莇蚂聿肈薂薈肈膁莅袇肇芃薀螃膆莅莃虿膆肅蕿薅膅膇莁羃膄莀薇衿膃蒂蒀螅膂膂

2、蚅蚁蝿芄蒈薇螈莆蚃袆袇肆蒆螂袆膈蚂蚈袅芀蒅薄袄蒃芇羂袄膂薃袈袃芅莆螄袂莇薁蚀袁肇莄薆羀腿蕿袅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蒇虿肃节蚃薅肂莅蒅袄肂肄芈袀肁芆蒄螆肀荿莇蚂聿肈薂薈肈膁莅袇肇芃薀螃膆莅莃虿膆肅蕿薅膅膇莁羃膄莀薇衿膃蒂蒀螅膂膂蚅蚁蝿芄蒈薇螈莆蚃袆袇肆蒆螂袆膈蚂蚈袅芀蒅薄袄蒃芇羂袄膂薃袈袃芅莆螄袂莇薁蚀袁肇莄薆羀腿蕿袅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 阳离子型聚丙烯酰胺高聚物的合成及除油效果研究环境保护 姓名:何涛 年级:高材081 学号:08404300130 二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)与丙烯酰胺(AM)的共聚物聚丙烯酰胺高聚物（P(

3、AM-DMDAAC)）是一种阳离子型有机高分子絮凝剂。由于它具有正电荷密度高，水溶性好，相对分子量易于控制，造价低廉等优点，因而在水处理领域中得到越来越广泛的重视和应用1。此外，P(DMDAAC-AM)还可用于处理含水矿浆以及分离煤矿废水中的悬浮物，其处理效果超过了单独使用二甲基二烯丙基氯化铵均聚物（PDMDAAC）或聚丙烯酰胺（PAM）。这种聚合物还被广泛应用到石油开采、造纸、采矿、纺织印染及日用化工等领域13。本文首先合成出DMDAAC溶液，通过减压蒸馏对其提纯后采用水溶液自由基聚合方式，以EDTA为聚合助剂，用过硫酸钾引发，使DMDAAC和AM共聚成P(AM-DMDAAC)，并在反应过程

4、中研究了AM与DMDAAC的摩尔比对聚合反应的影响。最后通过烧杯实验对P(AM-DMDAAC)处理炼油厂废水效果进行了研究。1 实验仪器、材料和方法1.1 实验仪器501型超级恒温器；通氮装置；D-7401-型电动搅拌器；ZK-820型真空干燥箱；乌氏粘度计（型号4 mL、0.6 mm）；秒表。1.2 试 剂二甲胺、氯丙烯、AM溶液（工业品，浓度为40%）、过硫酸钾、EDTA、硝酸银、铬酸钾，以上均为AR级。无水乙醇、丙酮、NaCl、NaOH，均为CP级。1.3 DMDAAC的合成将装有搅拌器、冷凝管、温度计和加料漏斗的250 mL四口烧瓶置于低于20 的恒温水浴中，加入一定量的二甲胺后开始搅

5、拌，同时滴加提纯的氯丙烯和NaOH溶液，保持pH在9.510.5。在加入定量的NaOH溶液和氯丙烯后，升温回流至反应完全。上述得到的产品静置后，通过过滤将结晶出的NaCl晶体除去，将滤液转移到250 mL烧瓶中，用NaOH溶液调pH至10左右，然后减压蒸馏除去未反应的原料及反应副产物，过滤后得到的滤液便是纯度较高的DMDAAC溶液。1.4 P(AM-DMDAAC)的合成在150 mL三口烧瓶中，按一定配比加入AM和DMDAAC，必要时加入定量聚合助剂，再加蒸馏水（或去离子水）稀释至所需浓度，通N20.5 h，然后加入定量的引发剂，置于恒温水浴中，搅拌聚合5 h后停止。1.5 COD测定方法测定

6、原理：取3.0 mL摇匀的待测水样于反应管中，按顺序依次加入一滴氯掩蔽剂，1 mL专用氧化剂，然后垂直快速加入5.0 mL催化剂使用液。然后将反应管放入TL-1A型COD速测仪中，于165 下反应10 min，然后进行空气冷却，向各反应管中加入蒸馏水3.00 mL，盖塞摇匀，于波长610 nm处，以水为参比，测定各溶液的吸光度(A)，由吸光度与相应的COD标准曲线查出相应的COD值。COD标准曲线的制作：称取0.8502 g邻苯二甲酸氢钾，用蒸馏水配制浓度相当于COD 1000 mg/L的标准液，然后配制已知浓度的一系列试样(6个)，分别测其A，标绘A与相应的COD标准曲线，结果如图1所示。图

7、中曲线关系式为：Y=0.003945 0.0002139X； r=0.9999式中：Y为吸光度；X为COD(mg/L)；r为相关系数。1.6 油含量测定方法测定原理：取一定量的试样，经石油醚萃取定容后，在225 nm波长下，测定含油量。油标准曲线的制作：向50 mL容量瓶中加入适量标准油液（浓度为0.1 mg/mL），用石油醚定容，配制一系列已知油浓度的试样（5个），在 225 nm处，用10 mm石英比色皿，测定其A。经空白校正后，以油为横坐标，A为纵坐标，绘制标准曲线，结果如图2所示。2 结果与讨论2.1 DMDAAC起始浓度对AM-DMDAAC共聚反应的影响将自制的DMDAAC溶液与工业

8、品AM溶液按摩尔比1:1混合，用蒸馏水调节DMDAAC的起始浓度，保持其他条件不变，考察了DMDAAC起始浓度对AM-DMDAAC共聚反应的影响（见图3）。其他条件的情况是：过硫酸钾浓度为1%；EDTA浓度为200×10-6；聚合温度为50 。图3DMDAAC起始浓度对DMDAAC-AM共聚反应的影响由图3看出，随着DMDAAC起始浓度的增大，P(AM-DMDAAC)聚合物的特性粘度也随之逐渐升高，然后有缓慢下降的趋势，在55%附近有一最高值；阳离子度则逐渐下降然后上升。这可能是因为在DMDAAC起始浓度较低时，AM与DMDAAC碰撞聚合的机会较小；而DMDAAC由于体积较大，它们之

9、间更易聚合，因此得到的聚合物阳离子度较高；同时DMDAAC更易发生链转移，因而特性粘度较低。随着DMDAAC起始浓度的增大，AM进入分子链的几率变大，AM的高活性使分子链较长，特性粘度增大，同时DMDAAC进入分子链的几率降低，因而阳离子度下降。当DMDAAC起始浓度继续增大时，体系变得较粘稠，AM的运动减弱，进入链中的几率又降低，因此特性粘度有下降趋势，阳离子度则升高。2.2 反应物料中DMDAAC含量对AM-DMDAAC共聚反应的影响在AM与DMDAAC的共聚反应过程中，改变反应物料中DMDAAC的含量，按摩尔比从0%100%变化，然后加入浓度为 200×10-6的EDTA，1.

10、0%的过硫酸钾，在35 下进行反应。实验结果如图4所示。图4 反应物料中DMDAAC含量对DMDAAC-AM共聚反应的影响由图4可以看出，随着反应物料中DMDAAC含量的增加，共聚物的阳离子度在逐渐上升，特性粘度却在逐渐下降。因为每个DMDAAC带一个正电荷，所以随着其含量的增加阳离子度逐渐升高；因AM和DMDAAC的竞聚率不同，AM的竞聚率为6.7，DMDAAC为0.58，AM的相对活性较强，聚合活性较DMDAAC大得多，所以当增长链末端为AM自由基时，分子链易增长，宏观上特性粘度升高；当增长链末端为DMDAAC自由基时，分子链易转移或终止，宏观上特性粘度降低。DMDAAC相对较低的活性，总

11、使共聚物的阳离子度和分子量不可兼得。2.3 P(AM-DMDAAC)聚合物处理炼油废水的效果研究炼油厂每天排放大量含油废水，污染物质主要是油类、酚类、腈类等，这类物质若进入生化处理单元，将破坏其正常运行，因此应在这之前将此类污染物质除去。本文试验了P(AM-DMDAAC)聚合物的除油效果，试验水样取自济南炼油厂废水处理车间的隔油池出水。经测定，水样的pH 为7.6，COD为234.0 mg/L，含油废水的石油醚萃取液的最大吸收波长在225 nm，原水在此波长下测定的油含量为93.57 mg/L。由图5可见，P(AM-DMDAAC)聚合物的投加量对除油效果影响较大。随着投加量的增大，废水中油含量

12、迅速下降，下降速度逐渐放慢，曲线变得较平缓。P(AM-DMDAAC)在投加过量时，油含量有升高现象，呈现出的最佳投药范围较窄，这是因为在投加了过量的絮凝剂后，油污出现了再稳定现象。P(AM-DMDAAC)的除油效果明显好于当前普遍应用的PAM絮凝剂，这可能是P(DMDAAC-AM)在特性粘度增加不大的情况下阳离子度较大所致34。P(AM-DMDAAC)聚合物除COD效果随着投加量的增大，水样COD含量也逐渐下降，到达低点后又逐渐上升。水样COD含量又重新升高，除了因为絮凝剂投加过量导致油污重新稳定外，还因为过量的聚合物产生了额外的COD5。将图6和图5对照可以发现，COD的变化曲线与油含量的变

13、化曲线很相似，这说明炼油废水中COD主要来自分散于水中的油污。能使油含量降低的聚合物一般也会使COD降得较低。3 小 结通过一步法首先合成出DMDAAC，然后通过自由基聚合方式与AM共聚反应生成P(AM-DMDAAC)共聚物，并对其除油效果作了比较。结果表明，AM与DMDAAC的摩尔比对共聚物的特性粘度和阳离子度有很大影响，随着DMDAAC含量的增大，宏观上特性粘度降低，阳离子度升高。DMDAAC相对较低的活性，使共聚物的阳离子度和分子量不可兼得，应根据处理对象的情况选择合适的AM与DMDAAC摩尔比。最后通过除油效果实验证实了P(AM-DMDAAC)具有比PAM和PDMDAAC更好的除油效果

14、。参考文献1 赵华章，高宝玉，岳钦艳.二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)聚合物的研究进展.工业水处理，1999，19(6)：142 愈益平.二烯丙基胺类聚合物的研制和在石油开采中的应用.油田化学，1991，8(3)：1941993 高华星，程树军，饶 炬，等.高分子阳离子絮凝剂用于炼油废水处理研究.功能高分子学报，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，陈 野，韩相恩.聚二甲基二烯丙基氯化铵的合成及水处理絮凝性能研究.环境科学学报， 2000，20(2)：168172 肄芇薁袀芀膃蚀羂肃蒁虿蚁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蚂膆膂螂螅罿蒁螁羇膄蒇螀聿肇莃蝿蝿节艿莆袁肅膄莅羄芁蒃莄蚃肄荿蒃螆艿芅蒃袈肂膁蒂肀袅薀蒁螀膀蒆蒀袂羃莂葿羄膈芈蒈蚄羁膄蒇螆膇蒂薇衿羀莈薆羁膅芄薅蚁羈芀薄袃芃膆薃羅肆蒅薂蚅节莁薁螇肄芇薁袀芀膃蚀羂肃蒁虿蚁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蚂膆膂螂螅罿蒁螁羇膄蒇螀聿肇莃蝿蝿节艿莆袁肅膄莅羄芁蒃莄蚃肄荿蒃螆艿芅蒃袈肂膁蒂肀袅薀蒁螀膀蒆蒀袂羃莂葿羄膈芈蒈蚄羁膄蒇螆膇蒂薇衿羀莈薆羁膅芄薅蚁羈芀薄袃芃膆薃羅肆蒅薂蚅节莁薁螇肄芇薁袀芀膃