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羟胺改性AM/SVS共聚物的制备及絮凝性能

作　者: 刘学勇
导　师: 王娉
学　校: 沈阳理工大学
专　业: 应用化学
关键词: 丙烯酰胺乙烯基磺酸钠氧肟酸基团赤泥絮凝
分类号: TF821
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本文在分析国内外氧化铝生产中赤泥分离用絮凝剂的发展现状、制备及絮凝作用机理的基础上,设计制备了一种含氧肟酸基、磺酸基、羧酸基、酰胺基等多官能团的有机高分子絮凝剂。以丙烯酰胺(AM)和乙烯基磺酸钠(SVS)为单体,采用反相乳液聚合的方法合成了二元共聚物P(AM-SVS),用羟胺对共聚物进行羟肟化改性,在聚合物分子链上引入氧肟酸基团。考察了合成工艺条件对聚合物相对分子量的影响。通过热重分析、粒径分析、红外光谱及氧肟酸基团的显色反应,对产物进行了结构和性能表征;以洛阳香江万基铝业有限公司的赤泥矿浆为研究对象,系统地研究了羟胺改性P(AM-SVS)对赤泥沉降性能的影响,将其与国内外的絮凝剂进行了对比,并对絮凝剂与赤泥颗粒的相互作用进行了研究。研究结果表明:在单体总浓度为25wt%、乙烯基磺酸钠和丙烯酰胺的配比为1:9、引发剂为过硫酸铵和亚硫酸钠、用量为单体总量的0.3%、复合乳化剂(Span-60和Tween-80)的用量为6%、HLB值为6.5、油水比为1.5:1、引发温度为40℃时,产物的粘均分子量达到1020万。沉降实验表明:羟胺改性P(AM-SVS)共聚物的絮凝性能随着分子量的增加而提高,絮凝剂的添加量为50g/t干赤泥时,前10min的平均沉降速度为13.4mm/min,接近于进口产品N85010和A665,上清液澄清度优于N85010,与聚丙烯酸钠(PAA)复配后赤泥矿浆分层时间加快,上清液澄清效果更好,底流的压缩液固比与N85010和A665相差不大,絮凝的各项指标均优于国产的聚丙烯酸钠(PAA)。羟胺改性P(AM-SVS)乳液在5min内完全溶解,溶解速度远远快于其它产品。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-28
  1.1 概述  12
  1.2 赤泥沉降絮凝剂的研究进展  12-16
    1.2.1 国外絮凝剂的研究进展  12-14
    1.2.2 国内絮凝剂的研究进展  14-16
  1.3 絮凝剂对赤泥分离的影响  16-21
    1.3.1 絮凝过程概述  16-17
    1.3.2 絮凝剂类型对絮凝效果的影响  17-19
    1.3.3 絮凝剂分子量及结构对絮凝效果的影响  19-20
    1.3.4 矿浆固含与絮凝剂使用浓度的影响  20
    1.3.5 赤泥粒度分布与絮凝剂用量的影响  20-21
  1.4 高分子絮凝剂合成方法  21-22
    1.4.1 高分子的化学改性  21
    1.4.2 自由基聚合反应  21-22
  1.5 絮凝剂作用机理  22-25
    1.5.1 架桥絮凝  22-24
    1.5.2 电荷中和  24
    1.5.3 鳌合吸附作用  24-25
  1.6 絮凝剂分子设计思路  25-26
  1.7 本文研究的意义和内容  26-28
第2章实验部分  28-38
  2.1 实验药品及仪器  28-29
    2.1.1 实验药品  28-29
    2.1.2 实验仪器  29
  2.2 羟胺改性P(AM-SVS)合成路线的设计  29-30
  2.3 羟胺改性P(AM-SVS)合成实验方法  30
  2.4 羟胺改性P(AM-SVS)合成工艺条件的选择  30-32
    2.4.1 引发剂的选择  30
    2.4.2 单体浓度的选择  30
    2.4.3 乳化剂种类及用量的选择  30-31
    2.4.4 温度的选择  31
    2.4.5 油相的选择  31
    2.4.6 P(AM-SVS)羟肟化条件的选择  31-32
  2.5 羟胺改性P(AM-SVS)的合成装置  32
  2.6 分析方法及产物表征  32-35
    2.6.1 产物分子量的测定  32-34
    2.6.2 产物粒度的测定  34
    2.6.3 红外光谱测定  34
    2.6.4 热分析  34
    2.6.5 氧肟酸基团的鉴定  34-35
    2.6.6 扫描电镜  35
  2.7 絮凝实验指标的计算  35-36
    2.7.1 絮凝剂的配制与固含计算  35-36
    2.7.2 絮凝剂添加量计算  36
    2.7.3 矿浆参数的确定  36
  2.8 赤泥絮凝实验方法  36-38
第3章实验结果与讨论  38-65
  3.1 羟胺改性P(AM-SVS)合成工艺条件的研究  38-49
    3.1.1 体系中氧的影响  38-39
    3.1.2 引发剂种类及用量的影响  39-41
    3.1.3 单体浓度的影响  41-42
    3.1.4 单体配比的影响  42-43
    3.1.5 温度的影响  43-45
    3.1.6 油水比的影响  45-46
    3.1.7 乳化剂用量及HLB 值的影响  46-48
    3.1.8 其它助剂的影响  48
    3.1.9 最佳合成工艺条件  48-49
  3.2 产物结构与组成表征  49-53
    3.2.1 红外光谱分析  49-50
    3.2.2 粒径分析  50-52
    3.2.3 热分析  52-53
  3.3 羟胺改性P(AM-SVS)在赤泥沉降中的应用  53-58
    3.3.1 相对分子质量对赤泥沉降性能的影响  53-56
    3.3.2 羟胺改性P(AM-SVS)添加量的选择  56-57
    3.3.4 羟胺改性P(AM-SVS)的复配对絮凝性能的影响  57-58
  3.4 羟胺改性P(AM-SVS)与其它絮凝剂的比较  58-62
    3.4.1 溶解性能对比  58-59
    3.4.2 沉降速度的比较  59-60
    3.4.3 压缩液固比的比较  60
    3.4.4 上清液澄清度的比较  60-62
  3.5 高分子絮凝剂与赤泥颗粒相互作用研究  62-65
    3.5.1 赤泥悬浮体系的絮凝沉降特征  62
    3.5.2 絮凝剂对底泥形貌的影响  62-64
    3.5.3 羟胺改性P(AM-SVS)絮凝机理探讨  64-65
结论  65-67
参考文献  67-72
攻读硕士学位期间发表的论文及获得的科研成果  72-73
致谢  73

羟胺改性AM/SVS共聚物的制备及絮凝性能

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