新型陽離子疏水改性聚丙烯酰胺的合成及應(yīng)用.pdf

1、針對三次采油污水的特點,本論文設(shè)計合成出系列陽離子型表面活性單體N,N’-二甲基丙烯酰氧丁基烷基溴化銨(DMABA),并將其引入聚合物大分子鏈上,制備得到新型陽離子疏水改性聚丙烯酰胺(HMPAM)。測定了DMABA的膠束化行為、電導(dǎo)率和溶解度等性質(zhì),系統(tǒng)研究了HMPAM的合成工藝、溶液中疏水締合行為以及與小分子電解質(zhì)和表面活性劑的相互作用。污水處理實驗表明,HMPAM對模擬油田污水具有很好的絮凝效果。
　　 將N,N’-二甲基丙

2、烯酰氧丁基胺與溴代烷反應(yīng),合成出系列新型可聚合陽離子表面活性單體DMABA。通過傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)和核磁共振波譜(1H-NMR)表征DMABA結(jié)構(gòu)。以芘為探針的穩(wěn)態(tài)熒光光譜測得三種單體的cmc依次為11.7 mmol/L、7 mmol/L和0.8mmol/L,電導(dǎo)率法和紫外分光光度法得到的cmc與熒光法一致。三種單體的Krafft點依次為25℃、27℃和28.3℃。隨烷基碳鏈長度增加,單體DMABA12、DMABA14和D

3、MABA16的臨界膠束濃度cmc、電導(dǎo)率拐點值和溶解度不斷降低、Kraff溫度增大。
　　 以丙烯酰胺AM,陽離子單體丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨DAC以及自制的表面活性單體DMABA12進(jìn)行聚合,通過優(yōu)化引發(fā)劑種類以及用量、總單體濃度、反應(yīng)溫度等工藝條件制備了DMABA含量不同的HMPAM(總單體濃度:25wt％;引發(fā)劑:AIBA,NaHSO3,(NH4)2S2Og,引發(fā)溫度:10℃)。使用傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)和固體核

4、磁共振波譜(13C-NMR)表征了聚合物結(jié)構(gòu),確定了所制備的聚合物即為目標(biāo)產(chǎn)物。
　　 通過熒光探針芘的發(fā)射和激發(fā)光譜以及穩(wěn)態(tài)熒光淬滅法研究HMPAM水溶液中的疏水締合行為,聚集體的膠體聚集數(shù)隨聚合物濃度的變化情況。采用動態(tài)激光散射方法研究了HMPAM水溶液中聚集體的流體力學(xué)半徑與分布,通過透射電鏡觀察HMPAM溶液中聚集體微觀結(jié)構(gòu)與形態(tài)。根據(jù)上述實驗結(jié)果得到隨著聚合物中DMABA12含量的增加,聚合物在水溶液中的疏水締合行為越

5、強(qiáng)烈,說明陽離子表面活性單體可調(diào)節(jié)聚合物的疏水締合性能。
　　 根據(jù)三次采油污水特點,通過粘度法表征了HMPAM聚合物本身以及小分子電解質(zhì)NaCl、小分子十二烷基硫酸鈉(SDS)與表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)對HMPAM溶液粘度與締合行為的影響。得到了以下規(guī)律:如室溫相同濃度下,HMPAM3.0聚合物溶液粘度最高,且比未加DMABA12的HPAM聚合物粘度高很多,說明DMABA有助大分子鏈中分子間及分子內(nèi)締合生成,

6、提升溶液粘度值:HMPAM系列聚合物溶液與SDS相互作用中,HMPAM1.0溶液粘度提升最多,說明HMPAM1.0聚合物在SDS一定含量范圍內(nèi),隨著SDS含量增加,溶液中大分子鏈形成分子間締合,形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),易與捕捉三采污水中的負(fù)電荷顆粒,形成絮狀沉淀。
　　 考察了制備的系列HMPAM聚合物對油田模擬污水的處理效果。較普通HPAM,新型陽離子疏水改性聚合物HMPAM處理模擬含油污水效能優(yōu)異,并且以HMPAM1.0聚合物效果最佳