阳离子型聚丙烯酰胺对含超细氢氧化镁浆料过滤性能的影响
发布时间：2021-09-22 19:47
为解决超细氢氧化镁颗粒细、易团聚导致的难过滤问题,本文考察了添加剂种类对含超细氢氧化镁浆料过滤性能的影响,系统研究了阳离子型聚丙烯酰胺加入方式、添加剂用量比、反应温度、反应时间和搅拌速率等因素对过滤速率的影响,采用X射线衍射仪（XRD）、热场发射扫描电子显微镜（SEM）对反应过程中得到的氢氧化镁晶体结构、形貌、粒度等进行表征分析,结合傅里叶红外光谱仪（FTIR）探究了聚丙烯酰胺分子与氢氧化镁晶体的结合机制,总结了阳离子型聚丙烯酰胺提高含超细氢氧化镁浆料过滤性能的机理。结果表明:阳离子聚丙烯酰胺的添加量为理论氢氧化镁质量的0.7%,反应温度60℃,搅拌速率250r/min,超细氢氧化镁浆料的过滤速率最大为545mL/（m2·s）,体系黏度最低为8.64mPa·s,氢氧化镁的平均粒径为138nm。过滤性能提高的机理为:阳离子聚丙烯酰胺中的酰胺基团与氢氧化镁分子中的羟基通过吸附架桥方式结合形成长链分子,使氢氧化镁颗粒之间分散性提高,减少相互间的团聚,提高整体过滤速率。
【文章来源】：化工进展. 2020,39(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
添加剂的种类对氢氧化镁浆料过滤速率的影响
（ICP-OES，Avio200型），PerkinElmer公司；三孔恒温水浴锅（HH-3D型），北京隆盛创新商贸中心；数字黏度计（LVDV-2型），上海精天电子仪器有限公司；循环水式多用真空泵（SHZ-95B型）；兰格分配型蠕动泵（BT100-1F），保定兰格恒流泵有限公司；热场发射扫描电子显微镜（SEM，JSM-7610F型），日本电子株式会社北京事务所；X射线衍射仪（XRD，Empyrean型），荷兰帕纳科公司；傅里叶红外光谱仪（FTIR，Tensor27型），德国布鲁克公司。1.2实验方法实验装置见图1。首先将七水硫酸镁配制成1L硫酸镁溶液[c(Mg2+)=10g/L]，取200mL于三口烧瓶中，放入恒温水浴锅中，调节搅拌头转速，待温度和转速稳定后通过蠕动泵以1.45mL/min的滴加速率向三口烧瓶中加入质量分数为30%的氢氧化钾溶液，加料完毕后继续搅拌反应2.5h，进行不同条件下的单因素实验。反应结束后利用黏度计进行黏度测试，趁热进行抽滤分离、洗涤，记录抽滤时间和滤液体积，并通过式(1)[15]计算过滤速率。最后将滤饼放到100℃烘箱中干燥备用。ν=Vs×t(1)式中，ν为过滤速率，mL/(m2·s)；V为滤液体积，mL；s为滤饼面积，m2；t为过滤时间，s。采用SEM观测产品的形貌特征；采用ICP-OES测试液相中Mg2+的浓度；采用XRD对产物进行晶体结构分析；采用FTIR观测官能团的变化来探究产物与阳离子聚丙烯酰胺的絮凝剂机理。单因素考察条件：添加剂种类（阳离子聚丙烯酰胺、硬脂酸、油酸、PEG）、反应温度（40℃、60℃、70℃、80℃）、搅拌速率（150r/min、200r/min、250r/min
化工进展2020年第39卷在相同浓度下直接加入法的过滤速率略优于配制成水溶液的过滤速率，并且随着添加量的增加而增大。另外，采用直接加入法流程简单、过程中用水量少。因此，采用直接添加PAM-C03能够有效地加快氢氧化镁浆料的过滤速度。2.3添加剂用量比对氢氧化镁浆料过滤速率的影响图4为在60℃、250r/min下PAM-C03浓度对超细氢氧化镁浆料过滤速率的影响。由图可见，在ε＜0.7%时，随着PAM-C03浓度的增加，超细氢氧化镁浆料的过滤速率逐渐增大；当ε＞0.7%时，超细氢氧化镁浆料的过滤速率呈现逐渐下降的趋势；其中在ε=0.7%处时，氢氧化镁浆料的过滤速率最大为545mL/(m2·s)。因此，选用ε=0.7%为最优浓度。2.4反应温度对氢氧化镁浆料过滤速率的影响图5为在ε=0.7%、250r/min下不同反应温度对超细氢氧化镁浆料过滤速率的影响。由图可见，含超细氢氧化镁浆料的过滤速率随着反应温度的升高呈先上升后下降的趋势，当反应温度为60℃时，浆料的过滤速度最快，达到545mL/(m2·s)。随着温度从40℃上升到60℃的过程中，含氢氧化镁浆料黏度逐渐变小，体系布朗运动加快，PAM-C03与溶液中生成的氢氧化镁颗粒的碰撞次数增多，因此絮凝过程逐渐加快。随着温度从60℃升高到80℃，浆料的过滤速率降低，原因是由于温度的升高容易使PAM-C03老化甚至分解为不溶物质，从而降低絮凝过程，使浆料的过滤速率下降[16]。因此，选用60℃为最优反应温度。2.5搅拌速度对氢氧化镁浆料过滤速率的影响图6为在60℃、ε=0.7%下搅拌速度对超细氢氧化镁浆料过滤速率的影响。由图可见，随着搅拌速度从150r/mi
【参考文献】：
期刊论文
[1]水厂生产中影响絮凝剂用量因素的探讨[J]. 夏天明. 广东化工. 2017(16)
[2]不同因素对氢氧化镁晶体改性效果的研究[J]. 李国珍,殷海青,祁正兴,孙立卿. 海南师范大学学报(自然科学版). 2017(02)
[3]多孔镁基板上纳米厚度氢氧化镁叠片的水热合成研究（英文）[J]. 赵欣,李梦. 人工晶体学报. 2017(02)
[4]表面改性对超细氢氧化镁过滤性能和沉降性能的影响[J]. 白俊红,刘有智,申红艳,冯霞. 化工进展. 2013(06)
[5]片状氢氧化镁晶种的制备研究[J]. 李秀红. 安徽化工. 2011(06)
[6]絮凝剂对石灰乳法制备高纯氧化镁分离洗涤的影响[J]. 李波,李宁,王寿江,李玉龙,王树轩. 盐业与化工. 2011(04)
[7]常温合成方式对Mg（OH）2粒径及过滤性能的影响[J]. 余建川,向兰,金涌. 昆明理工大学学报(理工版). 2005(04)
[8]阻燃型氢氧化镁制备技术评述[J]. 向兰,吴会军,金永成,王金福. 海湖盐与化工. 2001(05)
硕士论文
[1]聚合氯化铝铁的性质和除藻应用研究[D]. 孟红旗.武汉科技大学 2004
本文编号：3404285
【文章来源】：化工进展. 2020,39(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
添加剂的种类对氢氧化镁浆料过滤速率的影响
（ICP-OES，Avio200型），PerkinElmer公司；三孔恒温水浴锅（HH-3D型），北京隆盛创新商贸中心；数字黏度计（LVDV-2型），上海精天电子仪器有限公司；循环水式多用真空泵（SHZ-95B型）；兰格分配型蠕动泵（BT100-1F），保定兰格恒流泵有限公司；热场发射扫描电子显微镜（SEM，JSM-7610F型），日本电子株式会社北京事务所；X射线衍射仪（XRD，Empyrean型），荷兰帕纳科公司；傅里叶红外光谱仪（FTIR，Tensor27型），德国布鲁克公司。1.2实验方法实验装置见图1。首先将七水硫酸镁配制成1L硫酸镁溶液[c(Mg2+)=10g/L]，取200mL于三口烧瓶中，放入恒温水浴锅中，调节搅拌头转速，待温度和转速稳定后通过蠕动泵以1.45mL/min的滴加速率向三口烧瓶中加入质量分数为30%的氢氧化钾溶液，加料完毕后继续搅拌反应2.5h，进行不同条件下的单因素实验。反应结束后利用黏度计进行黏度测试，趁热进行抽滤分离、洗涤，记录抽滤时间和滤液体积，并通过式(1)[15]计算过滤速率。最后将滤饼放到100℃烘箱中干燥备用。ν=Vs×t(1)式中，ν为过滤速率，mL/(m2·s)；V为滤液体积，mL；s为滤饼面积，m2；t为过滤时间，s。采用SEM观测产品的形貌特征；采用ICP-OES测试液相中Mg2+的浓度；采用XRD对产物进行晶体结构分析；采用FTIR观测官能团的变化来探究产物与阳离子聚丙烯酰胺的絮凝剂机理。单因素考察条件：添加剂种类（阳离子聚丙烯酰胺、硬脂酸、油酸、PEG）、反应温度（40℃、60℃、70℃、80℃）、搅拌速率（150r/min、200r/min、250r/min
化工进展2020年第39卷在相同浓度下直接加入法的过滤速率略优于配制成水溶液的过滤速率，并且随着添加量的增加而增大。另外，采用直接加入法流程简单、过程中用水量少。因此，采用直接添加PAM-C03能够有效地加快氢氧化镁浆料的过滤速度。2.3添加剂用量比对氢氧化镁浆料过滤速率的影响图4为在60℃、250r/min下PAM-C03浓度对超细氢氧化镁浆料过滤速率的影响。由图可见，在ε＜0.7%时，随着PAM-C03浓度的增加，超细氢氧化镁浆料的过滤速率逐渐增大；当ε＞0.7%时，超细氢氧化镁浆料的过滤速率呈现逐渐下降的趋势；其中在ε=0.7%处时，氢氧化镁浆料的过滤速率最大为545mL/(m2·s)。因此，选用ε=0.7%为最优浓度。2.4反应温度对氢氧化镁浆料过滤速率的影响图5为在ε=0.7%、250r/min下不同反应温度对超细氢氧化镁浆料过滤速率的影响。由图可见，含超细氢氧化镁浆料的过滤速率随着反应温度的升高呈先上升后下降的趋势，当反应温度为60℃时，浆料的过滤速度最快，达到545mL/(m2·s)。随着温度从40℃上升到60℃的过程中，含氢氧化镁浆料黏度逐渐变小，体系布朗运动加快，PAM-C03与溶液中生成的氢氧化镁颗粒的碰撞次数增多，因此絮凝过程逐渐加快。随着温度从60℃升高到80℃，浆料的过滤速率降低，原因是由于温度的升高容易使PAM-C03老化甚至分解为不溶物质，从而降低絮凝过程，使浆料的过滤速率下降[16]。因此，选用60℃为最优反应温度。2.5搅拌速度对氢氧化镁浆料过滤速率的影响图6为在60℃、ε=0.7%下搅拌速度对超细氢氧化镁浆料过滤速率的影响。由图可见，随着搅拌速度从150r/mi
【参考文献】：
期刊论文
[1]水厂生产中影响絮凝剂用量因素的探讨[J]. 夏天明. 广东化工. 2017(16)
[2]不同因素对氢氧化镁晶体改性效果的研究[J]. 李国珍,殷海青,祁正兴,孙立卿. 海南师范大学学报(自然科学版). 2017(02)
[3]多孔镁基板上纳米厚度氢氧化镁叠片的水热合成研究（英文）[J]. 赵欣,李梦. 人工晶体学报. 2017(02)
[4]表面改性对超细氢氧化镁过滤性能和沉降性能的影响[J]. 白俊红,刘有智,申红艳,冯霞. 化工进展. 2013(06)
[5]片状氢氧化镁晶种的制备研究[J]. 李秀红. 安徽化工. 2011(06)
[6]絮凝剂对石灰乳法制备高纯氧化镁分离洗涤的影响[J]. 李波,李宁,王寿江,李玉龙,王树轩. 盐业与化工. 2011(04)
[7]常温合成方式对Mg（OH）2粒径及过滤性能的影响[J]. 余建川,向兰,金涌. 昆明理工大学学报(理工版). 2005(04)
[8]阻燃型氢氧化镁制备技术评述[J]. 向兰,吴会军,金永成,王金福. 海湖盐与化工. 2001(05)
硕士论文
[1]聚合氯化铝铁的性质和除藻应用研究[D]. 孟红旗.武汉科技大学 2004
本文编号：3404285
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