阳离子型聚丙烯酰胺高聚物-合成及除油效果研究

1、阳离子型聚丙烯酰胺高聚物-合成及除油效果研究            论文作者：郑淑娟 张忠诚 李广武摘要：首先采用一步法合成出DMDAAC水溶液，提纯后采用水溶液自由基聚合方式与丙烯酰胺（AM）反应生成阳离子型聚丙烯酰胺二元共聚物。在反应过程中探讨了AM与DMDAAC摩尔比对聚合反应的影响。最后通过烧杯实验研究了该阳离子高聚物对含油废水的除油效果。 关键词：阳离子聚合物 二甲基二烯丙基氯化铵 聚丙烯酰胺高聚物 除油效果  二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)与丙烯酰

2、胺(AM)的共聚物聚丙烯酰胺高聚物（P(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

3、成P(AM-DMDAAC)，并在反应过程中研究了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

4、于低于20 的恒温水浴中，加入一定量的二甲胺后开始搅拌，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N2 0.5 h，然后加入定量的引发剂，置于恒温

5、水浴中，搅拌聚合5 h后停止。1.5 COD测定方法测定原理：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

6、测其A，标绘A与相应的COD标准曲线，结果如图1所示。图2  吸光度与相应含油量标准曲线图中曲线关系式为：Y=0.001948 + 0.02592X； r=0.999946式中：Y为吸光度；X为油（mg/L）；r为相关系数。    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%；EDT

7、A浓度为200×10-6；聚合温度为50 。图3 DMDAAC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