聚(二甲基二烯丙基氯化铵—丙烯酰胺)的合成及其应用研究

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随着我国现代工业的发展,水体的污染问题越来越严重,特别是印染工业废水,这些废水包含了高浓度的染料分子和其他有机物,不经过良好的处理将对水环境造成严重的影响。脱色是印染废水处理的一个重要方面,而絮凝法由于它众多的优点成为了目前最普遍和最重要的方法。絮凝法最关键的是絮凝剂的选择和使用,它关乎絮凝法的成败。以铝系、铁系为代表的无机絮凝剂如聚合氯化铝、聚合硫酸铁等,其共同缺点是用量大,产泥量多,难脱水,铝盐积累性中毒,铁盐腐蚀性等,而有机高分子絮凝剂则具有絮凝速度快,剂量小,生成污泥量少,易于处理等优点,因而有着广泛的应用前景。 在有机高分子絮凝剂中,聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)无毒,阳离子度大,高效率,是一种比较好的絮凝剂。但是其价格昂贵,分子量低的缺点也是非常突出。而用比较便宜的丙烯酰胺(AM)与其共聚,使其价格降低,分子量和直链程度加大,是一种比较可行的办法。本论文着重利用新的工艺合成聚(二甲基二烯丙基氯化铵一丙烯酰胺)(P(DMDAAC-AM)),以期对印染废水进行脱色处理达到最佳的脱色性能。 论文首先对当前水污染情况,特别是印染工业废水的污染状况,其内容包括废水的性质及组成进行了简要的介绍,并对其处理技术进行了系统综述。同时,论文也对现有絮凝剂的分类及其优缺点进行了阐述。然后,对PfDMDAAC-AM)系列聚合物在国内外的研究及其应用状况进行了评述。 论文的核心内容之一是对P(DMDAAC-AM)的合成进行研究,其内容包括DMDAAC的均聚和PDMDAAC与AM的共聚。论文主要研究了反应温度、单体浓度、引发剂用量以及EDTA用量等因素对聚二甲基烯丙基铵的特性粘度的影响。研究表明,在不通氮气条件下,通过半连续反应的方式,将温度控制在60℃,单体浓度为60%,反应时间控制在5h左右,pH值控制在4~5,引发剂过硫酸铵(APS)用量为0.1%,乙二胺四乙酸(EDTA)用量为0.05%的情况下所得的聚二甲基二烯丙基氯化铵特性粘度最高,为1.70dL/g。 最高特性粘度的PDMDAAC与AM合成的聚P(DMDAAC-AM)分子量最高,特性粘度为8.54 dL/g,其反应条件是:在不需氮气保护的条件下,于50℃下,PDMDAAC与AM的质量比是1:1,pH 4~5,总单体质量浓度为30%,加入占单体质量百分分数1%的过硫酸铵(APS)和乙二胺四乙酸(EDTA)的情况下反应3h。 论文对P(DMDAAC-AM)产品应用于高色度、高COD<,Cr>的印染废水处理中,发现其具有优异的絮凝脱色性能,其絮凝能力随着分子量的增加而增加。并同市场上效果较好的无机高分子絮凝剂聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铝(PAC)、净水王(WCK)系列以及有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM)、CIBA公司的有机阳离子絮凝剂(CIBA’S OPF)进行了对比试验,发现其处理效果与WCK相当,明显优于PFS、PAC、PAM和CIBA’S OPF。论文最后简单扼要地作了小结,并对P(DMDAAC-AM)系列以后的研究方向及应用提出了建议。
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