两性聚丙烯酰胺及反相乳液的制备及其性能研究

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絮凝剂是重要的水处理剂,是絮凝法水处理技术的核心和基础。研究高效低耗、安全和不造成二次污染的有机高分子絮凝剂一直是絮凝科学领域的研究热点。两性聚丙烯酰胺(APAM)是一类具有特殊结构的水溶性高分子,兼有阳离子和阴离子聚丙烯酰胺的综合性能,同时具有明显的“反聚电解质效应”和pH值适用范围广等特点,在水处理、油田开采、造纸工业和环境保护等方面具有广泛的应用前景。  本文首先以丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体采用反相乳液聚合法制备阴离子聚丙烯胺,然后通过Mannich改性反应,制得一系列相对分子质量不同的两性聚丙烯酰胺反相乳液,对影响合成的多种因素进行了讨论,对所合成的两性聚丙烯酰胺进行红外光谱分析。结果表明:当单体的质量分数为42.5%,过硫酸铵和亚硫酸氢钠的质量分数分别为0.03%和0.4%,反应体系pH值为7.0时,共聚产物的相对分子量高达1300万。在Mannich反应中,当PAM、HCHO和(CH3)2NH的物质的量比为1:1:1.2,反应温度为35~40℃,反应时间为4h,体系pH值为6.0时,制得的APAM反相乳液的稳定性好,综合性能佳。  红外光谱分析结果表明:APAM中含有磺酸基、季铵基和酰胺基团,表征结果符合两性聚丙烯酰胺的特征基团。  将制得的两性聚丙烯酰胺反相乳液产品直接用于碱性品红溶液的脱色。实验结果表明:在n(AMPS):n(AM)=0.2、n(多聚甲醛):n(阴离子聚丙烯酰胺)=0.5、溶液pH值为6.0、两性聚丙烯酰胺反相乳液加入量为600 mgL-1的条件下,脱色率为89.6%,两性聚丙烯酰胺反相乳液对碱性品红溶液的脱色效果优于阳离子聚丙烯酰胺和阴离子聚丙烯酰胺反相乳液。  絮凝性能研究表明:制得的两性聚丙烯酰胺反相乳液与非离子和阳离子聚丙烯胺反相乳液相比,对2‰的硅藻土废水的絮凝效果更好。且在n(AMPS):n(AM)=0.1,n(多聚甲醛):n(阴离子聚丙烯酰胺)=1:1,n(多聚甲醛):n(二甲胺)=1:1.2时制得的两性聚丙烯酰胺反相乳液,在pH值为3.0~8.0范围内对硅藻土模拟废水的絮凝效果明显,尤其在pH值为5.0时,沉降率达到100%,絮凝效果佳。
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