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阳离子絮凝剂合成工艺技术研究及性能评价

作　者: 周虔彧
导　师: 杨旭
学　校: 西南石油学院
专　业: 环境工程
关键词: 阳离子絮凝剂聚合工艺泡沫体系复合引发体系起泡剂絮凝性能
分类号: X703.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

随着淡水资源的日益匮乏以及全世界对环境保护的日渐重视,人们对水处理絮凝剂的研制也给予了越来越多的关注。絮凝剂可以提高固/液分离效率,应用于许多工业领域,水溶性的阳离子高分子絮凝剂作为一种有效的药剂,在水处理、造纸、冶矿等领域都得到了很好的应用。实验通过对阳离子絮凝剂合成工艺技术的研究,设计出一种阳离子絮凝剂水溶液泡沫聚合工艺,并通过该工艺聚合得到水处理效果很好的阳离子有机高分子絮凝剂产品。实验研究得出这种聚合工艺的具体方法为:以丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵为单体,在起泡剂的帮助下,构建出水溶液泡沫聚合体系,引发体系则选用氧化—还原剂和紫外灯组成的复合引发体系引发反应,药品进行抽真空预处理,同时添加一定量的助剂防止产品在干燥过程中发生交联,改善产品水溶性。确定了聚合工艺条件后,实验继续对聚合反应条件进行单因素实验,探讨了单体配比、单体浓度、引发剂用量、助剂加量等条件对合成产品性能的影响,从而得到了水溶液泡沫聚合工艺的最佳合成条件:反应温度为室温;pH值控制在7～8左右;单体摩尔配比（AM∶DMDAAC）为3∶1;单体浓度为45%（wt）;引发剂浓度为0.7‰（wt）;引发剂质量比(M_过硫酸铵∶M_亚硫酸钠)为1∶1;尿素的加量为2.0%（wt）;起泡剂的添加量为2.0%（wt）。实验测定聚合产物分子参数,得到产品相对分子质量可达330.88万,阳离子度为26.37%,并通过红外光谱,明确了产品的组成和结构。最后,对该产品絮凝性能进行了实验室评价,证明水溶液泡沫聚合工艺合成的产品有很好的絮凝性能,其絮凝效果达到甚至超过国内其它絮凝剂产品。

全文目录

1 引言  6-19
  1.1 水处理方法简述  6-7
  1.2 絮凝方法研究进展  7-16
    1.2.1 絮凝剂发展概况及其分类  7-13
    1.2.2 絮凝理论研究简介  13-15
    1.2.3 絮凝控制技术研究进展  15-16
  1.3 我国絮凝剂发展中存在的问题  16-17
  1.4 主要研究内容  17-19
2 阳离子有机高分子絮凝剂研究概况  19-32
  2.1 阳离子有机高分子絮凝剂研究进展  19-23
    2.1.1 阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂  19-21
    2.1.2 羟基醚化类  21
    2.1.3 烷基烯丙基卤化铵类  21-22
    2.1.4 环氧氯丙烷与胺反应物  22-23
    2.1.5 其它有机絮凝剂  23
    2.1.6 阳离子有机絮凝剂展望  23
  2.2 有机高分子絮凝剂絮凝作用机理  23-29
    2.2.1 高分子絮凝剂电荷中和作用  26-27
    2.2.2 高分子絮凝剂架桥絮凝机理  27-29
  2.3 影响絮凝作用的因素  29-32
    2.3.1 pH值对絮凝作用的影响  29
    2.3.2 温度的影响  29-30
    2.3.3 高分子絮凝剂的性质和结构对絮凝剂的影响  30
    2.3.4 水力条件的影响  30-31
    2.3.5 絮凝剂投加量的影响  31
    2.3.6 有机高分子絮凝剂的分子量对絮凝作用的影响  31-32
3 阳离子有机高分子絮凝剂合成工艺设计及评价方法  32-55
  3.1 絮凝剂在分散体系中的作用  32-35
    3.1.1 沉降速度  32-33
    3.1.2 沉降平衡  33-34
    3.1.3 沉降稳定性与聚结稳定性的破坏  34-35
  3.2 阳离子有机高分子絮凝剂合成工艺设计  35-45
    3.2.1 选择合适的阳离子单体  35-37
    3.2.2 聚合方应体系选择  37-41
    3.2.3 反应引发体系确定  41-43
    3.2.4 实验药品预处理  43
    3.2.5 聚合物干燥  43-45
  3.3 聚合产品的合成  45-50
    3.3.1 自由基聚合反应机理  45-49
    3.3.2 聚合产品合成过程  49-50
  3.4 聚合产品实验评价方法  50-55
    3.4.1 絮凝沉降实验优选聚合条件  50
    3.4.2 聚合产品分子参数表征  50-55
4 阳离子有机高分子絮凝剂合成实验研究  55-72
  4.1 实验药品与仪器  55-56
    4.1.1 实验药品  55
    4.1.2 实验仪器  55-56
  4.2 阳离子絮凝剂聚合工艺实验研究  56-60
    4.2.1 样品预处理  56-57
    4.2.2 水溶液泡沫聚合体系的建立  57-58
    4.2.3 复合引发体系实验研究  58-59
    4.2.4 聚合物干燥研究  59-60
  4.3 共聚反应条件单因素实验  60-69
    4.3.1 最佳单体配比确定  60-62
    4.3.2 最佳单体浓度确定  62-64
    4.3.3 最佳引发剂用量确定  64-67
    4.3.4 最佳尿素用量确定  67
    4.3.5 最佳起泡剂量确定  67-68
    4.3.6 pH值的影响  68
    4.3.7 最佳合成条件的确定  68-69
  4.4 产品分子参数测定及结构分析  69-72
    4.4.1 聚合物分子参数的测定  69-71
    4.4.2 红外光谱分析  71-72
5 聚合产物PAM—DMDAAC絮凝性能实验  72-84
  5.1 絮凝性能实验室评价方法介绍  72-74
    5.1.1 量筒实验(Bottle Test)  72
    5.1.2 容器实验(Jar Test)  72-73
    5.1.3 其它絮凝性能实验方法  73-74
  5.2 絮凝剂PAM—DMDAAC性能评价  74-80
    5.2.1 试剂与仪器  74-75
    5.2.2 实验方法  75
    5.2.3 粘土浑浊液絮凝性能分析  75-78
    5.2.4 钻井废水絮凝性能分析  78-80
  5.3 合成产品PAM—DMDAAC与其它絮凝剂水处理性能比较  80-82
  5.4 小结  82-84
6 结论与建议  84-85
  6.1 结论  84
  6.2 建议  84-85
致谢  85-86
参考文献  86-88

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