阳离子型聚丙烯酰胺疏水改性及其应用的研究

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1、大连理_L人学博士学位论文摘要在染料和印染废水脱色处理中，絮凝沉降法是当前国内外重点研究的方向之一，而絮凝脱色法的效果关键取决于絮凝剂的性能。近年来，随着絮凝理论和化学工业的发展，水处理絮凝剂在我国发展十分迅速。絮凝剂从无机低分子到有机高分子，从功能单一型到多功能型，从单独使用到复配使用，形成了品种系列化、功能多样化、使用成本经济化等特点，引起了科研和水处理工业的广泛关注。近年来的研究认为，阳离子型有机高分子絮凝剂由于其分子链段上带有正电荷基团，对废水或污水中带有负电荷的有机物质具有较好的去除效果，特别是对毒害性较大、

2、难于脱除的染料分子具有较好的絮凝效果。在研究中发现，阳离子絮凝剂具有脱色效果好、适用范围广、受pH影响小、用量少、絮凝速度快等特点，所以，目前国内外积极研发新型高效的阳离子型有机高分子絮凝剂。丙烯酰胺类阳离子絮凝剂无疑是研究最多的品种。目前聚合所用的阳离子单体主要依赖进口，成本较高，而絮凝剂分子中阳离子密度较低时，对染料脱色效果又很不理想，为了解决生产成本和絮凝能力之间的矛盾，本论文在保持阳离子度较低的条件下，对目前流行的阳离子型高分子絮凝剂进行了疏水改性。通过在分子结构中引入功能型基团，增强絮凝剂分子和有机物分子之间

3、的相互作用，降低絮凝剂分子和絮体的水溶性，从而使染料分子快速地从水中分离出来，提高阳离子型絮凝剂的絮凝效果。论文首先以丙烯酰胺(AM)和二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)为共聚单体，利用反相乳液聚合法合成了共聚物P(AM—DADMAC)，考察了复合乳化剂、分散介质、引发剂种类、油水体积比、引发剂浓度、单体浓度等因素对乳液稳定性和共聚物特性粘度的影响，确定了较理想的反相乳液体系。在此基础上，以煤油为分散介质、Va一044为引发剂，Span80／Tween80为复合乳化剂、乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)为疏水改性单体、丙

4、烯酰胺(AM)和二甲基二烯丙基三甲基氯化铵(DADMAC)为主要共聚单体进行三元共聚，利用反相乳液聚合法制备了疏水改性阳离子型絮凝剂P(AM—DADMAC—VTMS)，克服了水溶液聚合的不足。考察了VTMS和DADMAC单体投料率对产物性能的影响。利用红外谱图(FT—IR)证实了三元共聚物的结构。利用扫描电镜(SEM)对乳液中颗粒和聚合固体粉末进行了形貌观察。利用合成的P(AM-DADMAC—VTMS)对活性艳红X一3B进行了脱色研究，结果表明，随着VTMS含量的增加，改性絮凝剂的脱色能力提高，当共聚摩尔比为AM／DA

5、DMAC／VTMS=79．2／19．8／1．0时，最大脱色率为94．2496；随着DADMAC含量的增加，改性絮凝剂的最佳剂量降低，但脱色率也降低；改性絮凝剂最佳的pH使用范围为2—5，斑l离子型聚丙烯酰胺的疏水改性及其麻川研究VTMS含量越高，脱色率受p瓣的影响越小；P(AM～DADMAC—VTMS)的脱色效果随NaCl浓度的增加而下降，但随VTMS含量的增高，脱色率受NaCI浓度的影响减小。甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)也是常用的阳离子聚合单体，因此我们以AM、DMC和VTMS为共聚单体，通过反相乳液聚合法

6、制备了疏水改性阳离子聚丙烯酰胺P(AM—DMC-VTMS)。通过对活性艳红X一3B的脱色研究发现：在DMC投料率相近的条件下，P(AM—DMC-VTMS)的脱色能力优于P(姗一D淝)，旦随着VTMS含量的增加，活性染料的脱色率提高；随着DMC含量的增加，P(AM—DMC—VTMS)脱色能力提高；最佳pH使用范围为2一S；VTMS含量越高，脱色率受p珏影响越小，脱色率受NaCl浓度的影响越奎。对分散橙30的脱色研究显示，VTMS的引入大大提高了絮凝剂对分散染料的去除能力，且随着VTMS的增加，最佳脱色率增加。当共聚摩尔比

7、为A麓／D麓C／W鹾S=79．2／19．8／1．0时，共聚物对活性艳红X一3B的最大脱色率为89．3％，对分散橙30的最大脱色率为98．1％，丽P(AM—DMC)在共聚摩尔比瑚／D淞=80／20时，对活性艳红X-3B的最大脱色率为41．7％，对分散橙30的最大脱色率为46。9％。为迸～步研究疏水单体对染料泼水脱色的影响，选择了甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(疆P鹪)作为蔬水改性单体，以AM，D粥为主要聚合单体，翩备了P(捌一溅一麓p麓S)。P(AM—DMC-MPMS)的水溶性略差于P(AM-DMC—VTMS)，对活性艳红

8、M-8B有较好的脱色效果，当共聚摩尔毙为AM／DMC嬲PMS=79．2／19．8／1．0，最佳荆量为180mg／L时，染料分子被完全脱除；阳离子度增加，最佳剂量减小。在对分散染料、高岭土悬浮液的絮凝实验中，P(嬲一DMC一麓蹦S)的絮凝效果均优予P(蠲一DMC)。对实际染织废水脱色时，P(删一DMC—MPMS)的脱色能力优于PFS