陰離子型聚丙烯酰胺-硅藻土復(fù)合絮凝劑的制備及絮凝性能研究.pdf

1、硅藻土是一種生物成因的硅質(zhì)沉積巖，它具有強(qiáng)吸附性、高孔隙率、大比表面積、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，因此硅藻土及改性硅藻土在毒害性氣體及固體物質(zhì)吸附脫除、涂料工業(yè)、食品工業(yè)及污水處理方面具有巨大應(yīng)用潛力。丙烯酰胺（AM）與丙烯酸（AA）的共聚物（即陰離子型聚丙烯酰胺）作為一種水溶性高分子聚電解質(zhì)，在石油、造紙、食品化工、水處理等多種領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。由于其較高的性價(jià)比，陰離子型聚丙烯酰胺是目前水處理工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的高分子絮凝材料之一。但是由于線

2、性陰離子聚丙烯酰胺高分子鏈段在電解質(zhì)溶液中（如污水）易于發(fā)生蜷曲、纏結(jié)等現(xiàn)象，這可能導(dǎo)致其絮凝效率下降。為了解決這一問(wèn)題，我們采用硅藻土表面接枝丙烯酰胺/丙烯酸共聚物的方法制備系列有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化復(fù)合絮凝材料。復(fù)合絮凝材料由于特殊的大分子接枝結(jié)構(gòu)，可以在電解質(zhì)溶液中保持良好的構(gòu)型穩(wěn)定性，從而大幅度提升絮凝材料的絮凝性能。
　　本文采用水溶液聚合、分散聚合、乳液聚合等不同合成方法制備了系列復(fù)合絮凝劑（PAAD系列）。
　　1、水

3、溶液聚合法具有制備工藝簡(jiǎn)單、環(huán)境污染少，成本低廉等優(yōu)勢(shì)。本研究中我們采用自由基水溶液聚合法合成了陰離子型復(fù)合絮凝劑（簡(jiǎn)稱S-PAAD），并確定了聚合的最佳反應(yīng)條件。研究采用FT-IR紅外分析、TGA分析和XRD分析等技術(shù)手段對(duì)復(fù)合絮凝材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，結(jié)果證實(shí)復(fù)合絮凝材料具有典型硅藻土表面接枝有機(jī)高分子的結(jié)構(gòu)特征。同時(shí)研究采用油田廢水作為處理對(duì)象，對(duì)復(fù)合絮凝劑的絮凝性能進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明：水溶液聚合法操作過(guò)程簡(jiǎn)單、環(huán)境污染少，且容易獲

4、得高分子量的共聚產(chǎn)物，因此我們采用自由基水溶液聚合法合成了陰離子型復(fù)合絮凝劑簡(jiǎn)稱 S-PAAD。沉降時(shí)間僅為3.31s，而商業(yè)絮凝劑則需要9.12s的沉降時(shí)間，新型絮凝劑的沉降速率是商業(yè)絮凝劑的3倍。測(cè)量上清液的透過(guò)率，發(fā)現(xiàn)新型絮凝劑比商業(yè)絮凝劑的透過(guò)率高8%左右。
　　2、鹽水介質(zhì)中的分散聚合是一種新型的水溶性高分子聚合方法，材料以鹽水為分散介質(zhì)，避免使用有機(jī)溶劑。產(chǎn)品可以直接稀釋使用，具有快速溶解的優(yōu)點(diǎn)。水分散型陰離子復(fù)合絮凝

5、材料具有更為高效的絮凝性能，當(dāng)鹽濃度達(dá)到21wt%時(shí)，體系粘度較為適宜，固定鹽濃度后，改變穩(wěn)定劑含量為14wt%，確定最優(yōu)配方。其產(chǎn)品僅投加10ppm時(shí)就可達(dá)到很好的絮凝效果。其絮凝速度是傳統(tǒng)絮凝劑2倍，透過(guò)率高達(dá)92.41%，而在最佳劑量下傳統(tǒng)絮凝劑的透過(guò)率則不足90%。
　　3、乳液聚合具有反應(yīng)速率高，聚合體系粘度低、散熱快，產(chǎn)品分子量高等優(yōu)點(diǎn)，因此我們也采用了乳液聚合法來(lái)制備復(fù)合絮凝劑。在研究中，我們以W/O乳液穩(wěn)定性和產(chǎn)品