模板聚合陽離子聚丙烯酰胺及其污泥脫水性能研究.pdf

1、陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)是一種被廣泛用于污泥處理、改善污泥脫水性能的絮凝劑。由于城市生活污水廠的剩余污泥顆粒大多帶負(fù)電荷,因此CPAM的電性中和性能對污泥脫水效果有很大影響。傳統(tǒng)方法制備得到的CPAM其分子鏈上的陽離子單元隨機(jī)分布,電荷分散,在絮凝過程中無法充分發(fā)揮其陽離子性作用,影響其絮凝脫水效果。因此探索新的CPAM制備方法,對CPAM的分子鏈進(jìn)行控制和重新設(shè)計,制備出陽離子基團(tuán)相對集中、具有微嵌段結(jié)構(gòu)的CPAM,對實現(xiàn)污泥處理

2、的減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化有重要意義。
　　論文以丙烯酰胺(AM)和丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)為共聚單體,以低分子量的聚丙烯酸鈉(PAAS)為模板,采用紫外光引發(fā)模板聚合,制備得到陽離子聚丙烯酰胺 P(AM-DAC);通過單因素和正交實驗對P(AM-DAC)的制備條件進(jìn)行優(yōu)化,結(jié)果顯示:在n(DAC)/n(PAAS)=1,單體總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％, DAC質(zhì)量分?jǐn)?shù)25％,引發(fā)劑V-50濃度0.065％,反應(yīng)體系pH=4

3、.5,尿素濃度0.3％,紫外光照射時間60min的實驗條件下,制備得到的P(AM-DAC)相對分子量最高,可達(dá)到533萬;各因素對P(AM-DAC)的相對分子量的影響順序依次為:DAC質(zhì)量分?jǐn)?shù)、pH、引發(fā)劑濃度、尿素濃度、紫外光照射時間。
　　通過測定并對比添加模板和未加模板的聚合反應(yīng)體系中的單體競聚率,探討分析模板聚丙烯酸鈉(PAAS)在聚合過程中的作用。結(jié)果表明:在投加模板的聚合反應(yīng)體系中,陽離子單體DAC競聚率變大,說明其反

4、應(yīng)活性增加,這有利于聚合產(chǎn)物分子鏈上陽離子微嵌段結(jié)構(gòu)的形成。
　　通過紅外光譜、1H核磁共振、電鏡掃描及差熱-熱重等手段對聚合產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)行性能進(jìn)行表征,結(jié)果表明:聚合產(chǎn)物確是單體AM與DAC的共聚物;且在聚合過程中由于模板PAAS的分子組裝作用,使P(AM-DAC)分子鏈上形成了陽離子微嵌段結(jié)構(gòu);P(AM-DAC)的表面有大量不均勻凹凸結(jié)構(gòu),使其具有較大的比表面積;且在30℃~200℃溫度范圍內(nèi)P(AM-DAC)有良好的穩(wěn)定性。<

5、br>　　將實驗室自制的P(AM-DAC)用于污泥脫水實驗,考察P(AM-DAC)投加量、相對分子量、陽離子度以及污泥pH和溫度對污泥脫水效果的影響,并對比分析分離模板與未分離模板的P(AM-DAC),自制 CPAM產(chǎn)品與日本和山東兩種市售CPAM產(chǎn)品的污泥脫水效果。實驗結(jié)果顯示:自制的P(AM-DAC)在投加量為30mg/L、相對分子量為533萬、陽離子度為25％時,污泥脫水效果最好,脫水后的污泥含水率降至74.13％,濾液濁度為12