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反相乳液聚合新型絮凝剂及性能研究

作　者: 李业兴
导　师: 王娉
学　校: 沈阳理工大学
专　业: 应用化学
关键词: 赤泥絮凝反相乳液聚合丙烯酰胺 4-甲基丙烯酰胺基水杨酸
分类号: TQ314.24
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本论文以4-甲基丙烯酰胺基水杨酸(4-MASA)、丙烯酰胺(AM)和丙烯酸(AA)为单体,采用反相乳液聚合的方法,合成了P(AM/4-MASA)和P(AA/4-MASA)两种二元聚合物,单因素实验重点考察了P(AM/4-MASA)的合成工艺条件对聚合物相对分子质量的影响,并采用相同的工艺合成了P(AA/4-MASA)。通过红外光谱和粒径分析对聚合物结构和性能进行了表征。以洛阳香江万基铝业有限公司的赤泥矿浆为研究对象,系统地研究了P(AM/4-MASA)对赤泥沉降性能的影响。将絮凝剂P(AM/4-MASA)、P(AA/4-MASA)和PAA的絮凝性能进行对比,并结合P(AM/4-MASA)和PAA复配后的沉降实验数据,分析出不同官能团及分子量对絮凝性能的影响。单因素实验得出,4-MASA和AM(或AA)的配比为1:27,引发剂为过硫酸铵,用量为0.8%,采用复合乳化剂(Span-80和Tween-80),用量为8%,HLB值为6.5,油水比为1.3:1,引发温度为60℃,此时得到聚合物的分子量为130万。沉降实验中,选定添加量为50g/t干泥,随单体丙烯酰胺和4-甲基丙烯酰胺基水杨酸配比的增大,聚合物中水杨酸含量的减少,分子量的增加,沉降速度逐渐加快。当单体4-甲基丙烯酰胺基水杨酸钠和丙烯酰胺配比为1:23时,分子量为115万,吸光度为0.103,对上清液澄清度改善效果明显,与世界公认的高效絮凝剂效果相当,表明水杨酸官能团能明显改善赤泥矿浆澄清度。赤泥沉降对比都含有羧基的PAA和P(AA/4-MASA),PAA沉降快于P(AA/4-MASA),可见絮凝剂分子量是决定沉降速度的主要因素。P(AM/4-MASA)和PAA按2:1复配使用,分层时间为79秒,前10min沉降速度达到10.4 mm/min,吸光度为0.105,沉降速度接近PAA,而上清液澄清效果接近P(AM/4-MASA)。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-13
第1章绪论  13-29
  1.1 概述  13
  1.2 赤泥沉降絮凝剂的研究进展  13-17
    1.2.1 酰胺类和羧酸类絮凝剂  13-14
    1.2.2 氧肟酸类絮凝剂  14-15
    1.2.3 磺酸类絮凝剂  15-16
    1.2.4 磷酸类絮凝剂  16
    1.2.5 水杨酸类絮凝剂  16-17
  1.3 絮凝剂絮凝机理  17-21
    1.3.1 电荷中和  17-18
    1.3.2 絮凝剂架桥作用机理  18
    1.3.3 网捕作用  18
    1.3.4 高分子絮凝剂与赤泥表面的吸附作用  18-19
    1.3.5 常见基团与赤泥表面的吸附  19-21
  1.4 影响絮凝剂作用效果的因素  21-24
    1.4.1 高分子化合物基团的性质  21-22
    1.4.2 赤泥中铁矿物形态  22
    1.4.3 相对分子质量  22-23
    1.4.4 温度  23
    1.4.5 絮凝剂用量  23-24
    1.4.6 絮凝剂与赤泥的混合  24
  1.5 合成絮凝剂相关理论  24-26
    1.5.1 自由基聚合的基元反应  25
    1.5.2 自由基聚合反应的特征  25-26
    1.5.3 自动加速现象  26
  1.6 絮凝剂分子设计思路  26-27
  1.7 本论文研究意义和内容  27-29
    1.7.1 课题研究的意义  27-28
    1.7.2 研究内容  28-29
第2章实验部分  29-42
  2.1 实验所用单体的结构与性质  29-30
    2.1.1 单体4-甲基丙烯酰胺基水杨酸的结构及性质  29
    2.1.2 单体丙烯酰胺的结构及性质  29-30
    2.1.3 单体丙烯酸的结构及性质  30
  2.2 P(AM/4-MASA)及P(AA/4-MASA)合成路线设计  30-31
  2.3 P(AM/4-MASA)及P(AA/4-MASA)聚合机理  31
  2.4 实验药品、仪器及装置  31-33
    2.4.1 实验药品  31-32
    2.4.2 实验仪器  32
    2.4.3 实验装置  32-33
  2.5 P(AM/4-MASA)及P(AA/4-MASA)合成实验方法  33-34
  2.6 合成P(AM/4-MASA)影响因素选择  34-36
    2.6.1 油相的选择  34
    2.6.2 单体浓度的选择  34-35
    2.6.3 乳化剂种类及用量的选择  35
    2.6.4 引发剂种类的选择  35
    2.6.5 温度的选择  35-36
    2.6.6 搅拌强度的确定  36
    2.6.7 常见阻聚因素及解决方法  36
  2.7 产物表征及分析方法  36-39
    2.7.1 红外光谱测定  36-37
    2.7.2 分子量测定  37-39
    2.7.3 粒度测定  39
  2.8 絮凝实验指标的计算  39-40
    2.8.1 固含计算与絮凝剂的配制  39
    2.8.2 絮凝剂添加量计算  39-40
    2.8.3 矿浆参数的确定  40
  2.9 赤泥沉降实验方法  40-42
    2.9.1 赤泥沉降实验中各个物理量的测量方法  40-41
    2.9.2 赤泥沉降实验过程  41
    2.9.3 不同絮凝剂沉降对比实验方案  41
    2.9.4 絮凝剂复配方法  41-42
第3章实验结果与讨论  42-66
  3.1 合成P(AM/4-MASA)工艺条件研究  42-50
    3.1.1 乳化剂种类对乳液稳定性的影响  42-43
    3.1.2 乳化剂用量对乳液稳定性的影响  43
    3.1.3 HLB 值对乳液稳定性的影响  43-44
    3.1.4 单体配比对产物粘度及稳定性的影响  44-45
    3.1.5 单体浓度的影响  45-46
    3.1.6 引发剂用量的影响  46-48
    3.1.7 油水比对产物分子量的影响  48-49
    3.1.8 最佳合成工艺条件  49-50
  3.2 产品结构与性能表征  50-54
    3.2.1 红外光谱分析  50-52
    3.2.2 粒径分析  52-53
    3.2.3 聚合物乳液溶解性能分析  53-54
  3.3 P(AM/4-MASA)在赤泥沉降中的应用  54-58
    3.3.1 新型絮凝剂添加量的选择  54-56
    3.3.2 不同单体配比对赤泥沉降性能的影响  56-58
  3.4 PAA、P(AM/4-MASA)和P(AA/4-MASA)絮凝性能比较  58-61
    3.4.1 PAA、P(AM/4-MASA)和P(AA/4-MASA)沉降速度比较  59-60
    3.4.2 PAA、P(AM/4-MASA)和P(AA/4-MASA)上清液澄清度比较  60
    3.4.3 PAA、P(AM/4-MASA)和P(AA/4-MASA)压缩液固比比较  60-61
  3.5 P(AM/4-MASA)和PAA 的复配性能  61-63
  3.6 絮凝剂官能团及分子量对赤泥沉降性能影响  63-64
  3.7 复配絮凝剂与进口A600，N85010 絮凝性能比较  64-66
结论  66-68
参考文献  68-73
攻读硕士学位期间发表的论文及获得的科研成果  73-74
致谢  74-75

反相乳液聚合新型絮凝剂及性能研究

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