超支化聚丙烯酰胺的合成及絮凝性能研究

《超支化聚丙烯酰胺的合成及絮凝性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、代码：１０７０８论文分类号：２学校学号：１５０８０４４ｍ＾ＡＡＡＡｌＳＨＡＡＮＸＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士学位论文＇ＴｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ超支化聚丙烯酰胺的合成Ｒｗｍｍ％遞ＩＩｗＭｆｉ■■指导教师姓名：郭睿教授学科名称：化学工程蠢｜｜圍細交日期：赠３月？０论文答辩日期．２１８年５月学位授予单位：陕西科技大学ＷＨ＿１ＩＩ申请工学硕士学位论文论文题目：超支化聚丙烯酰胺的合成及絮凝性能研究

2、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：土瑞香导师：郭睿教授2018年5月SynthesisandFlocculationPerformanceofHyperbranchedPolyacrylamideAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByRuixiangTuSupervisor:Pr

3、of.RuiGuoMay2018超支化聚丙烯酰胺的合成及絮凝性能研究摘要在全球水资源缺乏的情况下，含油废水的排放成为了水资源污染的问题之一。因此，合成一种高效的水处理剂成为了解决该问题的一种有效途径。研究发现，向水体中投加一定量的絮凝剂可破坏乳化油的稳定性，使得水中的细小颗粒与悬浮颗粒互相碰撞形成絮聚体，通过絮凝沉降法达到固液分离的效果。超支化聚丙烯酰胺具有独特的三维立体结构、分子含有大量可修饰的端基等优点，通过化学改性使其具有特殊功能型聚合物，其内部含有空穴，可以包裹、吸附大量的客体分子，达到净化水体的目的，在水处理领域中具有一定的应用前景

4、和开发价值。本文以季戊四醇为支化剂，硝酸铈铵作引发剂，丙烯酰胺为主链，引入丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵阳离子单体增加其正电荷密度，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸阴离子单体改善水溶性，通过自由基聚合和原位聚合反应合成了超支化聚丙烯酰胺。并对该聚合物的絮凝性能和絮凝机理进行研究。主要内容如下：（1）以丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、正硅酸乙酯为原料，季戊四醇为支化剂，硝酸铈铵作引发剂，通过自由基聚合和原位聚合反应合成了一种超支化阳离子聚丙烯酰胺（PAD）。通过红外光谱（FTIR）、核磁氢谱（1H-NMR）和元素分析对其结构进行了表征，并利用环境扫描

5、电镜（ESEM）对表面微观形貌进行观察与分析。结果表明预期产物已成功合成，且具有珊瑚状三维立体结构。在单因素的基础上利用正交实验法优化得到了超支化阳离子聚丙烯酰胺特性黏数的较佳工艺参数为：反应时间为3.5h、反应温度为50℃、引发剂质量分数为0.004%、正硅酸乙酯质量分数为1.0%、单体质量分数为20%，在该条件下所得产物特性黏数可达到307.67mL/g。（2）以丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、正硅酸乙酯为原料，季戊四醇为支化剂，硝酸铈铵作引发剂，通过自由基聚合和原位聚合反应合成了一种超支化两性聚丙烯酰胺

6、（PADS）。利用FTIR、1H-NMR对其结构进行表征，并使用ESEM对其微观形貌进行观察与分析。在单因素的基础上采用响应面法优化得到了超支化两性聚丙烯酰胺特性黏数的较佳工艺参数为：引发剂用量0.04%、单体质量分数为I20%、反应温度65℃、反应时间3.5h、正硅酸乙酯的用量为2.5%，在该条件下所得产物特性黏数可达到421.07mL/g。（3）通过上清液透过率和絮凝沉降时间研究了超支化阳离子聚丙烯酰胺（PAD）和超支化两性聚丙烯酰胺（PADS）在质量分数为3%的硅藻土模拟废水中的絮凝性能。结果表明：PAD和PADS在硅藻土模拟废水中具有

7、良好的絮凝性能；当PAD投加量为8mg时，透过率高达98.49%；PADS投加量为5mg时，上清液透过率高达98.7%，说明PADS投加量较PAD少且絮凝性能较好。（4）通过Zeta电位、粒径分析、分形维数和絮凝前后的微观形貌等方法研究了PAD和PADS在质量分数为3%的硅藻土模拟废水中的絮凝机理。结果表明：PAD和PADS的最佳Zeta电位值分别为0.27mV、-0.38mV，颗粒平均粒径为572μm和631μm，絮凝后的絮体团集、密实，颗粒体积较大，说明PAD和PADS均具有良好的电性中和和吸附架桥作用。（5）通过除油率和COD去除率研究

8、了PAD和PADS对含油废水的絮凝性能，同时将其应用于不同盐度和不同剪切力的废水中研究其耐盐性和抗剪切能力。结果表明：PAD和PADS的除油率均高达85%以上，CO