木论文使用水溶液聚合反应及超临界CO2 (SCCO2)沉淀聚合反应合成了中间体共聚物聚乙烯甲酰胺丙烯腈,而后水解脒化制备了带有五元环结构的阳离子型聚乙烯甲酰胺丙烯腈脒(PVAA,以下简称聚脒)。研究了两步反应的影响因素,并找出了最佳合成条件。利用傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振谱仪等多种方法对聚脒进行了表征。在此基础上,研究了使用聚脒作为絮凝剂在污泥脱水及含油废水处理等方面的效果,并对絮凝机理进行了探讨。研究了聚脒与铁盐混凝剂复配使用处理活性蓝模拟染料废水的混凝效果,并通过测定出水絮体表面Zeta电位、絮体特性等指标探讨了混凝机理。使用SCCO2作为净化载体,对合成出的聚脒进行了精制,并对精制前后的效果进行了比较。主要研究内容及结论如下：1、采用水溶液聚合反应与超临界聚合反应两种方法合成了聚脒,水溶液合成使用了无机氧化还原体系引发剂与偶氮二异丁眯盐酸盐(AIBA)两种引发剂。讨论了共聚合反应的影响因素,找出了最佳的反应条件。对水解脒化反应的影响因素进行了讨论,并摸索了最佳条件。实验结果表明,影响水溶液聚合反应产率和产物粘度的主要因素包括反应温度、单体配比、单体浓度、引发剂量与反应时间等。两种方法在各自最佳反应条件下,均能够达到较高的产率,三种方法产率能达到90%以上。水溶液氧化还原引发体系反应得到聚合物的粘度最低,只有74.3 mL/g,而SCCO2沉淀聚合反应产物粘度最高,达到93.4 mL/g。水溶液聚合反应的反应时间均在2h以上,而SCCO2聚合的反应时间只需要1 h,甚至更短。上述数据表明,SCCO2聚合反应在反应时间及产物粘度方面具有优势,主要原因在于超临界状态下的超高传质速度所致。影响水解脒化反应产率和阳离子电荷密度的主要因素包括脒化温度、盐酸用量和反应时间。水解脒化反应的最佳条件为脒化温度98℃,时间5.0 h,盐酸用量7.4 mL,此时产率为79.4%,电荷密度为5.66 mmol/L。2、对共聚物结构研究表明在两反应单体(N-乙烯基甲酰胺与丙烯腈)比例为1：1时,聚合物中两单体单元的平均组成比例为1：1,两单体单元在聚合物中的呈间隔排列的概率为63%左右。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外可见光谱(UV-VIS)、X射线能谱(XPS)、核磁共振谱(NMR)等对聚脒进行表征证明N-乙烯基甲酰胺与丙烯腈发生了共聚反应,并在随后的水解脒化反应中形成了环状聚脒结构；热失重分析(DSC-TG)表征证明合成出的聚脒产品具有较高的纯度；由凝胶色谱(GPC)分析表明,合成的聚脒分子量较高,分布较窄。3、采用合成出的聚脒进行污泥脱水实验。实验结果表明,未投加聚脒的污泥体积指数为86%,当聚脒投加量达到40 mg/L时,污泥沉降速率达到最大,污泥体积指数为45%,滤饼含水量可降低至77.7%,聚脒在污泥脱水速率方面明显优于阳离子聚丙烯酰胺。4、采用聚脒与FeCl3复配,可以有效去除含油废水中的油分。聚脒与FeCl3在除油过程中发挥着同等重要作用,FeCl3主要发挥电中和作用,聚脒同时具有电中和与架桥网捕作用。当复配比例在FeCl3为166 mg/L,聚脒为5.5 mg/L时,除油率可以达到最大值99.9%。聚脒具有环状结构,在溶液中处于舒展状态,架桥与网捕作用可以有效发挥,带有正电荷使其能够发挥电中和作用；结构中的碳链发挥疏水性作用,挤出水分,这些特性使其具有良好的絮凝与脱水性能。5、使用聚脒与氯化铁、聚合氯化铁(PFC)复配处理活性蓝模拟染料废水,可以显著提高两种混凝剂的脱色效率。FeCl3-PVAA复配最佳投加量为55mg/L+1 mg/L,最适pH为6,脱色率可达99%；PFC-PVAA复配最佳投加量为40 mg/L+3 mg/L,在pH6-9范围内对活性蓝都有较高的去除率,最高脱色率可达96%。聚脒的加入可以一定程度上提高混凝过程中产生絮体的破碎后再生能力。FeCl3-PVAA及PFC-PVAA两种复配混凝体系产生的絮体,随着剪切力的增加,絮体容易破碎,但再生能力较强。FeCl3-PVAA较PFC-PVAA复配体系抗剪切能力更强。FeCl3-PVAA复配在所研究的条件下对于活性蓝有更高的去除率及对pH有更广泛的适应范围,实际应用性较好。6、采用SCCO2对合成出的聚脒进行了精制。使用响应曲面方程考察了温度、压力、流量与时间对精制效果的影响,找出了最佳精制条件：对精制后的聚脒的进行了表征；并对精制后的脱水效果进行了比较。结果表明：通过对精制前后的聚脒的粘度和电荷密度比较,表明超临界精制能够很好的脱除残留单体、引发剂和小分子物质。实验结果表明温度和时间对精制效果影响最大,压力次之,流量对精制效果影响不显著。最佳工艺条件为：温度49.64℃,压力19.77 MPa,流量30.55 L/h,时间4.69h。在此条件下旋转粘度可达到590.08 mPa·s,电荷密度为5.06 mmol/g。FT-IR表明残留的单体丙烯腈、乙烯基甲酰胺被有效去除,表明了SCCO2精制效果明显。对处理后的聚脒进行污泥脱水实验,滤饼含水率最高可降低8.9%,处理后效果明显。