新型复合引发体系模板聚合P（AM-DAC）的研究
本文关键词：新型复合引发体系模板聚合P（AM-DAC）的研究，，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：改革开放以来,我国经济和社会得到长足发展,污水排放量不断增大,与此同时人们也越来越关注剩余污泥的处理处置问题。絮凝剂用于污泥调理可以有效地降低含水率、提高其脱水性能,尤其是分子量高、带有正电荷的阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)广泛应用于污泥调理中。然而现有的模板法制备阳离子聚丙烯酰胺存在相对分子量较低,污泥脱水效果不甚理想的缺点,且模板法会一定程度上降低其相对分子质量。所以,研究提高模板法制备阳离子聚丙烯酰胺的相对分子质量具有重要的意义。论文主要研究新型复合引发体系聚合阳离子聚丙烯酰胺P(AM-DAC)的优化制备、表征和应用,主要研究内容如下:(1)通过单因素实验和正交实验考察了各因素对聚合物的相对分子质量和单体转化率的影响并确定了最佳合成条件:模板与阳离子单体摩尔比T:D(即n(PAAS):n(DAC))为1、总单体质量分数为30%,DAC质量分数为20%,复合引发体系质量分数为0.015%(其中n((NH4)2S2O8):n(NaHSO3)=2,m(V044):m((NH4)2S2O8/NaHSO3)=2),聚合反应体系pH值为4,尿素浓度为0.3%,紫外光照射时间为90min,上述条件下制备的模板聚合物P(AM-DAC)的相对分子量为710万,转化率为94.8%。通过正交实验的方差分析和直观分析可以看出,各因素对模板聚合物P(AM-DAC)分子量的影响顺序为:DAC质量分数㧐n((NH4)2S2O8):n(NaHSO3)㧐m(V-044):m((NH4)2S2O8/NaHSO3)㧐紫外光照射时间㧐复合引发体系浓度㧐pH;(2)由聚合产物的红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(1H-NMR)可知,采用复合引发体系并不会改变聚合物的结构,且合成产物是AM和DAC的共聚物;又通过差热-热重分析(DTA-TGA)表征可以看出,聚合物在30~210℃温度范围内不易分解,说明聚合产物P(AM-DAC)具有很好的热稳定性;(3)论文测定了城市污水厂剩余污泥脱水后的泥饼含水率、上清液剩余浊度、污泥比阻及Zeta电位,实验发现,阳离子配比为20%、相对分子质量为710万的模板聚合物P(AM-DAC)的最优投加量为20mg/L,脱水后的泥饼含水率为71.43%,上清液余浊为2.73NTU,污泥比阻为2.1×1012m/kg;当污泥pH值为6~8时,污泥脱水效果较好;通过与无模板聚合产物的污泥脱水效果进行对比,证明了模板聚合的确会提高聚合物的电中和能力;通过考察两种市售产品的污泥脱水效果可以看出,自制阳离子聚丙烯酰胺P(AM-DAC)的污泥脱水性能在一定程度上优于CQ-CPAM和GY-CPAM。(4)以造纸厂剩余污泥为絮凝脱水对象,通过对阳离子配比、投加量和pH值条件的优化,得出最佳污泥絮凝脱水条件:最佳条件下合成的P(AM-DAC)在污泥pH为6、投加量为80mg·L-1时造纸污泥的含水率降低至74.21%、上清液余浊为3.98NTU、污泥比阻为2.5×1012m/kg。
【关键词】：复合引发体系 模板聚合 污泥脱水
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：
- 中文摘要3-5
- 英文摘要5-10
- 1 绪论10-22
- 1.1 污泥的现状与分类10-11
- 1.1.1 污泥的现状10
- 1.1.2 污泥的分类10-11
- 1.2 污泥的处理处置及调理方法11-13
- 1.2.1 污泥处理处置方法11
- 1.2.2 污泥的调理11-13
- 1.3 絮凝剂在污泥调理中的应用13-17
- 1.3.1 絮凝机理13-14
- 1.3.2 絮凝效果的影响因素14-15
- 1.3.3 絮凝剂在污泥调理中的应用15-17
- 1.4 CPAM的研究现状17-20
- 1.4.1 不同引发体系的引发机理及研究现状17-18
- 1.4.2 引发方式18-19
- 1.4.3 模板聚合研究现状19-20
- 1.5 研究目的、主要内容20-22
- 1.5.1 研究目的20
- 1.5.2 主要内容20-22
- 2 阳离子聚丙烯酰胺P（AM-DAC）的优化制备22-40
- 2.1 引言22
- 2.2 实验药品与仪器22-23
- 2.3 实验方法23-26
- 2.3.1 阳离子聚丙烯酰胺P（AM-DAC）的合成23-24
- 2.3.2 相对分子质量的测定24-26
- 2.3.3 转化率的测定26
- 2.4 单因素实验结果与讨论26-36
- 2.4.1 偶氮类引发剂的种类和浓度对聚合物P（AM-DAC）的影响26-28
- 2.4.2 氧化还原引发剂的浓度对聚合物P（AM-DAC）的影响28-29
- 2.4.3 氧化还原引发剂的摩尔比对聚合物P（AM-DAC）的影响29
- 2.4.4 复合引发体系的浓度对聚合物P（AM-DAC）的影响29-31
- 2.4.5 复合引发体系的质量比对聚合物P（AM-DAC）的影响31
- 2.4.6 T:D对聚合物P（AM-DAC）的影响31-32
- 2.4.7 总单体质量分数对聚合物P（AM-DAC）的影响32-33
- 2.4.8 DAC质量分数对聚合物P（AM-DAC）的影响33-34
- 2.4.9 pH值对聚合物P（AM-DAC）的影响34-35
- 2.4.10 紫外光光照时间对聚合物P（AM-DAC）的影响35-36
- 2.5 正交实验结果与讨论36-39
- 2.5.1 正交实验设计与结果36-38
- 2.5.2 正交实验结果分析38-39
- 2.6 本章小结39-40
- 3 阳离子聚丙烯酰胺P（AM-DAC）的表征40-46
- 3.1 前言40
- 3.2 表征产品预处理与实验仪器40
- 3.2.1 产品预处理40
- 3.2.2 实验仪器40
- 3.3 实验方法40-41
- 3.3.1 红外色谱（FT-IR）分析40-41
- 3.3.2 核磁共振氢谱（~1H-NMR）分析41
- 3.3.3 差热-热重(DTA-TGA)分析41
- 3.4 表征结果与分析41-46
- 3.4.1 红外光谱分析41-42
- 3.4.2 ~1H-NMR光谱分析42-43
- 3.4.3 差热-热重分析43-46
- 4 模板法合成P（AM-DAC）的污泥脱水研究46-70
- 4.1 引言46
- 4.2 实验药品与仪器46-49
- 4.2.1 实验药品与污泥样品46-48
- 4.2.2 实验仪器48-49
- 4.3 实验方法49-52
- 4.3.1 污泥脱水调理49
- 4.3.2 污泥真空抽滤49-50
- 4.3.3 各项指标的测定50-52
- 4.4 城市污水厂污泥脱水研究52-63
- 4.4.1 投加量和阳离子配比对污泥脱水效果的影响52-55
- 4.4.2 相对分子质量对污泥脱水效果的影响55-57
- 4.4.3 污泥pH值对污泥脱水效果的影响57-59
- 4.4.4 模板聚合对污泥脱水效果的影响59-61
- 4.4.5 自制絮凝剂与市售产品的污泥脱水效果对比61-63
- 4.5 造纸厂剩余污泥脱水效果研究63-68
- 4.5.1 前言63
- 4.5.2 投加量和阳离子配比对造纸污泥脱水效果的影响63-65
- 4.5.3 相对分子质量对造纸污泥脱水效果的影响65-67
- 4.5.4 污泥pH值对造纸污泥脱水效果的影响67-68
- 4.6 本章小结68-70
- 5 结论与展望70-72
- 5.1 结论70-71
- 5.2 展望71-72
- 致谢72-74
- 参考文献74-82
- 附录82
- A．作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录82
- B．作者在攻读硕士学位期间申请的专利目录82
- C．作者在攻读硕士学位期间获奖情况82
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