聚丙烯酰胺阳离子聚丙烯酰胺改性聚丙烯酰胺的制备及应用

发布日期:2015-03-03 23:12:02

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文章摘要:聚丙烯酰胺阳离子聚丙烯酰胺改性聚丙烯酰胺的制备及应用_高岭土 ,北门管钥妨碍冷藏柜,伏兵铁心木肠烂尾。

聚丙烯酰胺阳离子聚丙烯酰胺改性聚丙烯酰胺的制备及应用絮凝剂是重要的水处理材料,是絮凝法水处理技术的关键和基础。研究高效低耗、 安全无害的有机絮凝剂一直是絮凝科学领域的研究热点之一。聚丙烯酰胺是目前聚丙烯 酰胺系列絮凝剂中应用最广泛的一种絮凝剂,但存在着分子量较低,高岭土絮凝效果较差等缺 点。对聚丙烯酰胺进行改性或在高分子链上引入带正电荷的阳离子侧基是提高聚丙烯酰 胺絮凝效果的有效途径之一。本文以丙烯酰胺为原料,研究了聚丙烯酰胺、阳离子型聚 丙烯酰胺及改性聚丙烯酰胺的制备、絮凝性能、絮凝作用机理等,并比较了三者的絮凝 效果,为研究和应用絮凝剂作了有益的探索和努力。

本文首先研究了聚丙烯酰胺的制备及絮凝性能,聚丙烯酰胺阳离子聚丙烯酰胺改性聚丙烯酰胺的制备及应用,得出合成聚丙烯酰胺的最佳工艺条 件为:温度80°C,弱酸性条件下,聚合体系总体积为30ml,以K2S208-Na2S03组成的 复合氧化还原引发体系用量15ml,用量比为2: 1,丙烯酰胺(AM)用量为5g左右。采 用该工艺制得的聚丙烯酰胺处理高岭土浊液、亚甲基蓝溶液及工业印染废水效果较好, 其浊度及色度去除率分别为73.05%、8.23%、39.24%。第二,本文研究了 AM-DMDAAC 阳离子聚丙烯酰胺的制备及絮凝性能,得出其最佳合成工艺条件为:温度80°C, pH=10, 在3gAM,1.5gDMDAAC体系中加入15ml水,以K2S208—Na2S03组成的氧化还原体 系作为引发剂,用量12ml,V(K2S208):V(Na2S03)=3:2。采用该阳离子聚丙烯酰胺处理 高岭土浊液、亚甲基蓝溶液及工业印染废水效果相对于聚丙烯酰胺来说更好,其浊度及 色度去除率分别为:84.16%、21.08%、57.91%。第三,本文研究了改性聚丙烯酰胺的 制备及絮凝性能,得出投药量在l〇ml时,pH值在6左右,温度为20°C?30°C,搅拌时 间60s,搅拌速度在60?80r/min左右,bbo必博_bbo必博官网_bbo必博娱乐:静置时间在20min以上,除浊率最高达88.37%, 能得到很好的处理效果,且比较经济。并将此工艺用于洗煤废水的处理,除浊率可达 84.08%。最后,本文还对絮凝剂的絮凝机理进行了分析论述,总的试验结果表明,这一 系列絮凝剂各有其优点,并拥有较好的实用价值和应用前景。

水与人类生活、生产以及生存关系极为密切,是地球上一切生命物质活动的基础。 长期以来,人们认为水“取之不尽,用之不竭”,近几十年来,人们开始认识到地球水资 源的匮乏已经到了不可忽视的程度。我国是一个人均水资源严重缺乏的国家,常年平均 降雨量为26.7万m3/Km2,是世界平均值的81%,但每年以约12.7mm的速度在减少,人 均水资源仅为世界的1/4,列世界第109位。我国600多个城市中,有300个城市缺水, 50多个城市严重缺水;有180个城市平均日缺水1200万m3,相当于全国城市公共自来 水供水能力的1/5。我国用水量每年以10%的速度增长,而国家投资的增长速度仅为7%, 只能满足60%,随着人口的增加,我国水资源承载能力还将面临更为严峻的考验。据估 计,到本世纪中叶,我国总用水量将由目前的5000多亿m3增加到8000多亿m3,占我 国可利用水资源的28%。水危机将是21世纪影响我国经济可持续发展的第一制约因素 [1_2]。一方面是水资源的严重匮乏;另一方面,水环境却又受到严重的污染。据2001年 中国环境状况公报显示⑴,2001年,我国工业和城市生活废水排放总量为428.4亿t,其 中工业废水排放量为200.7亿t,城市生活污水排放量为227.7亿t。因此,水资源的匮乏 和污染己成为我国乃至全球面临的危机之一,是大多数国家经济发展的制约。因此,限 制未经处理污水任意排放并推行污水资源化,使水资源的利用走上良性循环,已成为当 务之急。

为保护水资源,在节水的同时,人们更应致力于污染水的净化及其回收利用。一般 说来,污水处理的方法可归纳为机械物理法、生物化学法、物理化学法、化学法等。其 中,化学法包括混凝法、中和法、化学氧化法、电化学法等。混凝法是指向废水中加入 水处理剂,通过混合、反应凝聚、絮凝等几种综合作用,使废水中胶体或悬浮物沉淀下 来达到分离污染物,净化水质的目的。它是国内外最普遍用来提高处理效率的水质处理 方法,被广泛的应用于各类废水处理中[3]。

水处理剂的主要作用是控制水垢、污泥的形成,减少泡沫,减少与水接触的材料的 腐蚀,除去水中的悬浮固体和有毒物质,除臭脱色,软化和稳定水质等。因此,水处理 剂包括凝聚剂、絮凝剂、阻垢剂、缓蚀剂、分散剂、杀菌剂、清洗剂、预膜剂、消泡剂、 脱色剂、螯合剂、除氧剂及离子交换树脂[4]。而絮凝剂则是应用最为广泛、效果明显的 水处理剂,在用水及废水处理和生产过程的固液分离中占有重要的地位。絮凝剂的性能 很多:首先,能有效脱除80%?95%的悬浮物质和65%?95%的胶体物质,对降低水 中COD值有重要作用;其次,对除去水中的细菌、病毒效果稳定,通过絮凝净化,一 般能把水中90%以上的微生物与病毒一并转入污泥,使处理水的进一步消毒、杀菌变得 比较容易;第三,日益受到重视的水体富营养化、废水脱色等问题,采用无机絮凝剂比 生物法除磷、脱色效果好;第四,污泥脱水是当今废(污)水处理的主要问题,迄今最 可行的办法是投加适当的阳离子高分子絮凝剂,改善污泥性状,以便下一步机械脱水处 理[5]。因此,絮凝剂的研究及应用显得尤为重要。

1.2絮凝剂概述

絮凝法是重要的水处理方法,其水处理效果的好坏很大程度上取决于絮凝剂的性能, 絮凝剂是絮凝法水处理技术的核心。由于现代工业和生活导致排水中的有机质含量大大 提高,聚丙烯酰胺阳离子聚丙烯酰胺改性聚丙烯酰胺的制备及应用,而有机质微粒表面通常带负电荷,因此阳离子高分子絮凝剂越来越引起科研工作 者的广泛关注。阳离子高分子絮凝剂的絮凝性能不仅表现在可通过电荷中和而使悬浮胶 体粒子絮凝,而且还在于可与带负电荷的溶解物进行反应,生成不溶性的盐。它对有机物 和无机物都有很好的净化作用,具有用量少、成本低、毒性小及使用的pH范围宽等特 点。它可与水中微粒起电荷中和及吸附架桥作用,从而使体系中的微粒脱稳、絮凝而有 助于沉降和过滤脱水[w]。进入20世纪70年代以来,阳离子絮凝剂的研制开发呈现出 明显的增长势头,美、日、英、法等国目前在废水处理中都大量使用了阳离子型絮凝剂。 美、日等国阳离子型絮凝剂已占合成絮凝剂总量的近60%,而这几年仍以10 %以上的 速度增长。近年来,我国对这类絮凝剂的研究开发也己取得了相当进展。

按照化学成分的不同,絮凝剂可分为无机絮凝剂和有机絮凝剂,有机絮凝剂可分为天 然高分子絮凝剂和人工合成高分子絮凝剂;按照其所带电荷不同,絮凝剂可分为非离子 型、阴离子型、阳离子型和两性型絮凝剂;按产品分类絮凝剂可分为水溶液型、干粉型 和乳胶型三类。

1.2.1天然改性高分子絮凝剂

这类絮凝剂按其原料来源的不同,大体可分为淀粉衍生物、纤维素衍生物、植物胶 改性产物、多聚糖类及蛋白质类改性产物等。天然高分子物质具有分子量分布广、活性 基团作用点多、结构多样化等特点,易于制成性能优良的絮凝剂。另外,其来源广、价 廉、可以再生且无毒,具有良好的开发前景。

(1)淀粉衍生物

淀粉改性絮凝剂是天然改性高分子絮凝剂的重要品种。淀粉来源广,价格低廉,产物 可完全生物降解,在自然界中可形成良性循环。淀粉分子带有很多羟基,通过这些羟基的 酯化、醚化、氧化、交联以及与丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺等进行接技共聚等反应来制 备改性淀粉。改性淀粉絮凝剂具有上述天然改性有机高分子絮凝剂的特点,其中包括选 择性大、无毒、可以完全被生物分解、在自然界形成良性循环等显著特点。

淀粉阳离子改性衍生物由于其优良的性能受到了较大的重视。阳离子淀粉在工业废 水处理中是优良的高分子絮凝剂和阴离子交换剂,可以吸附带负电荷的有机或无机悬浮 物质,如悬浮泥土、二氧化钛、煤粉、碳、铁矿砂等,可有效地除去废水中的铬酸盐、重 铬酸盐、亚铁氰化钠、钼酸盐、高锰酸盐、阴离子表面活性剂等。

(2)木质素衍生物

木质素是存在于植物纤维中的一种芳香族高分子,聚丙烯酰胺阳离子聚丙烯酰胺改性聚丙烯酰胺的制备及应用,是造纸蒸煮制浆过程中排出废液 的一个主要成分。由于含有大量木质素的造纸废液的排放,不仅严重污染了环境,而且造 成了物质资源的极大浪费。因此,以木质素为基础原料制备包括水处理剂在内的各种化 工产品的研究正日益引起人们的重视。Rachor和Dilling分别于20世纪70年代中、后 期以木质素为原料合成了季铵型阳离子表面活性剂[1()|11]。他们用碱处理木质素以增加其 酚基,然后胺烷化增加链长,用双酯试剂进行交联反应,最后制得阳离子表面活性剂,用 其处理染料废水获得了良好的絮凝效果。Mckague报道了硫酸盐木质素进行Mannich反 应,与二甲胺和甲醛作用,进行甲基化和氯甲基化后,生成的木质素季铵盐衍生物可用作 硫酸盐浆厂漂白废水的絮凝剂,效果显著。

1.2.2合成有机高分子絮凝剂

合成有机高分子絮凝剂可分为阴离子、阳离子、非离子和两性四种类型。不同的絮 凝剂有不同的使用范围[12~14]。阴离子型高分子絮凝剂用于去除重金属盐类及其水合氧化 物,pH值适用范围为中性或呈碱性;阳离子型可用来去除废水中的有机物,pH值适用范 围为中性至强酸性;非离子型可去除废水中的无机质颗粒或无机-有机质混合体系,pH 值适用范围较宽,不受pH值和金属离子的影响。

(1)阴离子型

阴离子型絮凝剂聚丙烯酸钠、丙烯酰胺与丙烯酸钠共聚物、聚苯乙烯磺酸钠等。 丙烯酰胺与丙烯酸盐共聚合或聚丙烯酰胺水解,都能生成阴离子型聚丙烯酰胺,其易受 pH值和盐类的影响,在酸性介质中羧基的解离受到限制,对某些矿物的吸附活性较低。 如果导入强酸性磺酸基代替弱酸性羧基,可改善其在酸性环境中的解离。

(2)非离子型

非离子型絮凝剂包括聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯基甲基醚、聚乙 烯咯烷酮、聚烷基酚-环氧乙烷等。其中聚丙烯酰胺(PAM)是最重要的品种。在美国有机 絮凝剂总销量最大的是PAM。聚丙烯酰胺可通过水溶液、反相悬浮、沉淀、反相乳液反相微乳液等聚合方法制备。传统的聚丙烯酰胺水溶液聚合体系的粘度较大,制备出的 产品分子量低,且固含量也不高。

(3)阳离子型

阳离子型包括聚丙烯酰胺Mannich反应产物、丙烯酰胺与阳离子单体的共聚物、聚 二甲基二烯丙基氯化铵、聚亚胺等。阳离子絮凝剂不仅可以通过电荷中和、架桥机理使 胶体粒子絮凝,而且还可以与带负电荷的溶解物进行反应,生成不溶性的盐。它对有机物 和无机物都有很好的净化作用,使用的pH值范围宽,用量少、毒性小,是絮凝剂研发的热 点。

(4)两性型

用作絮凝剂的两性高分子因具有适用于阴、阳离子共存的污染体系、pH值适用范 围宽及抗盐性好等应用特点而成为国内外的研究热点。聚丙烯酰胺类两性高分子是其中 的重要产品。聚丙烯酰胺阳离子聚丙烯酰胺改性聚丙烯酰胺的制备及应用,该类两性高分子水处理剂的品种很多,其阴离子基团通常有羧基、硫酸基 或磷酸基,阳离子基团通常有季铵盐基、啦啶离子基或喹啉离子基。阴离子基团可以通 过酰胺基水解制得,也可以通过酰胺基的反应接枝聚合上去,阳离子基团一般是通过接 枝获得。

1.2.3絮凝剂的发展现状及趋势

絮凝技术已经成为当今水处理行业中十分重要的技术,而絮凝剂作为该技术核心起 着越来越重要的作用。絮凝剂将在以下几个领域呈现出好的前景。

(1)阳离子絮凝剂,因其优良的絮凝性能,将受到更大的重视;

(2)絮凝剂微乳液型产品作为较为理想的产品,由于其贮存稳定性好、速溶等优点将 是絮凝剂研发领域热门方向之一;

(3)天然高分子改性絮凝剂是一种无毒、廉价、絮凝性能良好的絮凝剂,迎合了绿色 化学的发展思路,将是今后的主要发展方向;

(4)水包水型絮凝剂产品是一种崭新的产品,使用时不会产生二次污染,具有十分诱 人的前景。但其主要技术均处于保密阶段,且不很成熟,这给该领域的研究留出了发展的 空间。

当前我国水处理药剂的生产正面临着严峻的挑战,一是来自H外絮凝剂的竞争越来 越激烈,二是人们对环境质量的客观要求也越来越严,新型絮凝剂的开发研究己显得十 分重要。尤其是有机高分子絮凝剂,它以用量少,絮凝速度快,受共存盐类、pH值及 温度影响小,生成污泥量少而易处理,对节约用水、强化废水处理和回用有重要的作用, 天然有机高分子絮凝剂以其优良的絮凝性、不致病性及安全性、可生物降解性,正引起 世人的高度重视。合成有机高分子絮凝剂虽然具有良好的絮凝性能,但由于残留单体毒 性,限制了它的食品加工、给水处理及发酵工业等方面的发展。今后应优化开发无毒有 机高分子絮凝剂的合成工艺,从而使开发的新产品效果更好,成本更低,应用面更广。天 然高分子改性阳离子型絮凝剂,具有优良的絮凝性、不致病性及安全性、可生物降解性, 正引起世人的普遍关注,根据我国国情,开发天然高分子絮凝剂是大有前途的.

1.3聚丙烯酰胺絮凝剂

聚丙稀酸胺(Polyacrylamide简称PAM)是一种水溶性高分子助剂,具有增稠、絮凝、 助沉和稳定胶体等功能,被广泛用于采油、矿业、造纸、涂料、环保及医学生物等方面, 在选矿、煤炭及污水处理方面作为絮凝剂使用,具有不可替代的作用。目前国内生产能 力不足10万t/a,需求量在15万t左右,还需要大量进。PAM生产成本较高,产品价格亦 较高,影响了 PAM作为絮凝剂的广泛使用。作为絮凝剂使用的PAM除了要求分子量大、 溶解速度快以外,还要求合成工艺简单易操作、成本价格较低等。聚丙烯酰胺的用途在 很大程度上取决于丙烯酰胺系列聚合物的化学组成和相对分子质量。例如,高相对分子 质量聚丙烯酰胺在污水处理中作为絮凝剂,因其用量少、絮凝效果好以及沉淀过滤快等 优点而倍受关注。

1.3.1聚丙烯酰胺的合成方法

PAM按其在水溶液中基团的电性可分为非离子型、阴离子型和阳离子型,但无论是 哪种类型的PAM,均是由丙烯酰胺(Acrylamide简称AM)单体通过自由基聚合而成的 均聚物或共聚物。其合成方法有均相水溶液聚合、反相乳液聚合和反相悬浮聚合等。按 AM自由基引发的方式又可分为化学引发聚合[151、辐射聚合和UV光聚合等。

(1)均相水溶液聚合

均相水溶液聚合[16]是将单体AM和引发剂溶解在水中进行的聚合反应。是聚丙烯 酰胺工业生产最早、国内用得最多的方法,有胶体和粉状产品,其胶体采用8 %?10 %AM的低浓度或20 %?30 %AM的中浓度水溶液在引发剂作用下直接聚合而得,干燥

后可得粉状产品,水解可得阴离子PAM。该法具有安全、工艺设备简单、对环境污染 小等优点,一直是聚丙烯酰胺生产的主要方法。对其合成工艺中引发体系、介质pH、 添加剂和温度等影响因素已有深入研究,其中新型引发体系的开发研究是丙烯酰胺水溶 液聚合发展的方向,工艺上的改进有采用快速移走反应热以利于提高聚合物的分子量和 水溶性,如采用釜外聚合、小规模聚合、带式聚合等。

(2)反相乳液聚合和反相悬浮聚合

反相乳液聚合法1161是将AM单体水溶液借助W/O型乳化剂分散在油的连续介质 中,在引发剂的作用下进行乳液聚合,形成稳定的PAM胶乳产品,经共沸蒸馏脱水后 可得粉状PAM。该法聚合反应是在分散于油相中的AM微粒中进行,故聚合过程中散 热均匀,反应体系平稳易控制,适合于制备高分子量且分子量分布窄的PAM胶乳或干 粉型产品。反相悬浮聚合与反相乳液聚合有许多相同之处,关键在于分散相粒子尺寸大 小的控制。决定粒径大小的是搅拌、分散稳定剂(种类、用量)和AM浓度等。用此法 可制得分子量高、速溶的PAM珠状物,但由于使用了有机或无机分散稳定剂,使PAM 的纯度受到影响。.

(3)化学引发体系

化学引发体系,其组分可以是无机或有机化合物,性质有水溶性或油溶性。如前所 述的水溶液聚合、反相乳液聚合和反相悬浮聚合等都可采用化学引发聚合。化学引发聚 合是通过化学引发剂热分解或氧化-还原反应产生自由基引发单体反应,也是自由基引 发的聚合。在丙烯酰胺的水溶液聚合反应中,引发剂的作用至关重要,它在很大程度上 决定了聚合反应后得到产物的分子量、产率和单体残留量等[171。最常采用的引发剂有过 氧化物和偶氮化物,在过氧化物中加入少量还原剂就组成了氧化还原引发体系,它是丙 烯酰胺聚合反应中应用最为广泛的引发剂体系,可分为过硫酸盐、有机过氧化物、多电 子转移的氧化还原体系和非过氧化物体系四大类118]。目前国内外的研究工作也大多集中 于此。

1.3.2阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂

阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂[19]是一类高分子聚电解质,其水溶液带正电荷,它可与 水中带负电荷微粒起中和及吸附架桥作用,使体系中的微粒脱稳、絮凝,从而有利于沉 降和过滤脱水,并且具有脱色功能,更适合于有机质含量高的废水如染色、造纸、纸张、 食品、水产品加工等工业废水,以及城市污水处理工艺中的污泥脱水等。近年来,CPAM 的发展越来越快,已约占絮凝剂总量的60%。特別是其共聚型产品因电荷度可控、电荷 分布均匀、制造工艺简单而备受瞩目l2e]。70年代以来,日、美、英、法等国家的阳离 子型絮凝剂的研制开发出现了明显的增长趋势。在废水处理中大量使用了阳离子型絮凝 剂。近几年来,曰、美等国家阳离子絮凝剂己占合成絮凝剂的总量的60%,且每年仍 以10%以上的速度增长。

在国外已开发引用的阳离子型高分子絮凝剂中,阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂占重要的 地位。在早期,其阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂的主导产品为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯 化铵(DMC)与丙烯酰胺(AM)的共聚系列产品,而在污水处理厂的污泥脱水设备从 带式压滤机转变为以高速离心机、挤压机等为主的情况下,对絮团的机械强度就有了更 高的有求,因而DMC系列的产品已经不能满足要求[21]。由于丙烯酰氧乙基三甲基氯 化铵(AETMAC)与AM的共聚物P (AETMAC-AM)的分子链比较柔顺、具有弹性, 分子链上没有2-甲基,因而亲水性比较好。所以,其絮凝后所产生的絮团在挤出多余的 水分后仍具有一定的弹性,强度好,絮团挤碎后能重新凝集,能很好的经受机械力的作 用完成脱水过程。并且,该类产品以相对分子质量较高、电荷分布均勻等特点优于其它 阳离子聚丙烯共聚物[22l23]。因此,AETMAC系列产品逐渐代替DMC系列产品成为主 导产品[24]。

在我国水处理所使用的絮凝剂中,聚丙烯酰胺占其总量的一半,处主要位置。而对 CPAM的研究起步较晚,并且只研究了由DMC、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯(DM)及 二甲基二烯基氯化铵(DMDAAC)与AM共聚制备的CPAM,但这些CPAM在性能上 远不如P (AETMAC-AM)。而且,至今达到工业化水平的很少。因此,我国在CPAM 方面的研究与国外研究水平的存在着明显差异[25~27]。

同时,阳离子聚丙烯酰胺的发展呈现以下趋势:在阳离子聚丙烯酰胺类絮凝剂中, 由于DMDAAC聚合物具有高效无毒,正电荷密度高,价格低廉等特点,所以应重点开 展AM与DJC的聚合研究,优化合成工艺,寻找产品最佳适用条件以及与其它化学试 剂配合等方面的研究,从而使开发的产品效果更好,成本更低,应用面更广。反相悬浮 聚合[28>29]和反相微浮液聚合方法正在兴起。其优点明显,但也存在一些缺点,产品性能 受乳化剂的影响较大[3(K31]。因此,应进一步开展乳化剂选择的开发和应用研究。应充分 利用天然高分子资源,开发出更多高效、无毒、价廉的天然髙分子改性阳离子絮凝剂,

并进行应用研究,以确定在水处理中的最佳工艺条件和应用范围[32>331。

1.3.3聚丙烯酰胺的改性

聚丙烯酰胺(PAM)是一种线性水溶性高分子,其衍生物可以用作絮凝剂、增稠剂、纸 张增强剂、造纸助留助滤剂以及液体的减阻剂等,广泛应用于水处理、造纸等领域。为 了取得更好应用效果,人们研究了用天然高分子对丙烯酰胺进行改性,通过改性制得一 些性能优良的系列产品。常用的改性方法是接枝共聚和交联,研究得较多的天然高分子 有淀粉、纤维素、壳聚糖|381。国内外研究用这3种天然材料对内烯酰胺进行改性已得了 较大的进展,并且在一些领域取得了较好的应用效果[34]。

(1)丙烯酰胺与淀粉接枝共聚

早期,研究较多的是在水或水-有机溶剂中用预幅射法使淀粉与丙烯酰胺接枝,并且 形成大规模的制备方法。随着单体与淀粉配比的增加,接枝产物中的淀粉含量也提高。 当单体与淀粉的摩尔比为1 : 1时,在剂量为(115?2)xl(T2Mgy幅射下,聚丙烯酰胺的 含量可达25%。在水介质中。同时幅射法比预辐射法会产生更多的未参加接枝的聚丙烯 酰胺。

淀粉和聚丙烯酰胺都是常用的造纸助剂,聚丙烯酰胺具有用量少、效果好的优点, 而淀粉来源丰富,价格低廉。它们单独使用时易引起纸页强度下降。利用淀粉[35~37]与丙 烯酰胺接枝共聚物中的羟基与纸页纤维素的羟基形成氢键,可增加纸页纤维间键的数 目,提高纸页中纤维间结合力,达到提高纸页强度的目的[38]。研究表明,淀粉含量为 15%?20%的淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物的增强效果优于单独使用丙烯酰胺或淀粉,且价 格比聚丙烯酰胺便宜。_

(2)丙烯酰胺与纤维素的接枝共聚

在纤维素上接枝丙烯酰胺早有报道。以髙碘酸钠-硼氢化钠或次氯酸钠处理后的棉 短绒在盐引发下与丙烯酰胺接枝共聚,发现接枝速率随体系中羟基含量的增加而变快。 有人研究了由S208-引发丙烯酰胺与甲基纤维接枝。结果表明,随着引发剂浓度的增大, 接枝率增加,当引发剂浓度为SnXH^mol/U时接枝产率达最高。纤维素与丙烯酰胺接 枝共聚时,可能产生丙烯酰胺均聚物,文献报道添加少量二乙烯基单体进行交联 并利用惰性溶剂作为反应介质,可以达到减少均聚物的目的。

(3)壳聚糖与聚丙烯酰胺交联

近年来国内外对壳聚糖这一天然资源的研究开发日益活跃,特别是在造纸工业中研 究应用壳聚糖作造纸助剂方面的报道较多。壳聚糖的化学结构式与纤维素相似,溶解时 采用的酸性介质与纸机纸时的酸性介质相近。壳聚糖的成膜性和化学结构特性可以使纸 张纤维间耐水性键得到加固,从而使纸张表面强度和内在强度提高,并提高表面平滑度 和抗水性[46,47]。如纸面用1%壳聚糖处理后,纸张的抗撕力强度和耐性大大加强,但不影

响纸张的光泽度。

1.4本文的主要研究内容

有机高分子絮凝剂优点很多,如投药量少,形成的矾花比较大,沉降速度快、处理 时间短、产生的污泥容易处理等[48~51]。本文通过合成一系列适用于处理浊液和印染废水 的新型、高效的多功能、高分子有机絮凝剂,以解决这类废水的处理难题。通过对浊液 和印染废水的一系列实验确定最佳絮凝条件,最后还用该絮凝剂对其他废水做了絮凝效 果实验。

本文的研究内容包括:

1)系统分析和论述絮凝剂、絮凝理论和絮凝技术的研究进展。

2)聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺及改性聚丙烯酰胺的制备,包括制备方法、制 备原理、最佳工艺条件试验等。

3)聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺及改性聚丙烯酰胺对浊液、印染废水的处理研 究并比较其处理效果。

4)将处理效果最好的絮凝剂用于洗煤废水的处理。

5)对实验机理进行探讨。

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