聚丙烯酰胺和荧光标记聚丙烯酰胺的合成与表征及其对土壤的改良研究
发布时间：2022-02-15 16:42
在农业生产中,大量施用化肥可能导致土壤退化甚至板结,降低土壤的保水保肥能力和空气含量,继而影响作物的呼吸作用和对养分的吸收,最终导致减产,严重者甚至会影响土壤p H值使得耕地变为不可耕种的土地。为了解决土壤板结问题,本文在合成不同分子量的线性聚丙烯酰胺（PAM）和荧光标记的线性聚丙烯酰胺（Fl-PAM）的基础上,将PAM施用于土壤,研究了土壤对PAM的吸附性能以及PAM对土壤的保水保肥能力、土壤容重、土壤水稳性团聚体含量的影响,以及施用PAM对玉米植株生长的影响;探索了以Fl-PAM作为标记物,对PAM在土壤中迁移的可视化研究的可能性;并初步考察了PAM对水生生物的急性毒性。主要研究工作包括:（1）采用自由基溶液聚合合成了一系列粘均分子量分别约为100万、300万和500万的PAM（PAM-1、PAM-2和PAM-3）,采用自由基溶液共聚合合成了一系列粘均分子量分别约为100万、300万和500万的的Fl-PAM（Fl-PAM-1、Fl-PAM-2和Fl-PAM-3）,所设计的合成工艺路线简单、高效,产物分子量可控。（2）室内模拟实验表明:土壤对PAM的吸附符合Langmuir吸附模型...
【文章来源】：华南理工大学广东省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
聚丙烯酰胺（PAM）化学结构示意图
第一章绪论11PAM在医用材料领域也有一定的用途，PAM因其吸水性可用做小儿纸尿布，还因优异的性能可作为人工血管材料[66,67]。1.5.3聚丙烯酰胺作为土壤改良剂的机理Agassi等人[68,69]指出土壤板结的形成是由三种互补机制导致的结果：一是雨滴的冲击引起表面土壤团聚体的物理分解；二是土壤快速湿润导致的肥料的堆积；三是土壤不稳定团聚体物理化学分散后，土壤粘土随着水迁移到土壤孔隙中并堵塞，形成致密区域。而聚合物通过以下两种主要机制来改善土壤板结，提高土壤团粒稳定性：（1）土壤颗粒表面吸附PAM，引起一系列的物理化学变化，从而减少土壤颗粒间的排斥力；（2）聚合物充当“架桥”，将团聚体内的土壤颗粒结合在一起。如图1-5所示，PAM由于其链上有大量的酰胺基团，可与土壤颗粒之间相互作用，能作为土壤颗粒间的架桥吸附土壤微小颗粒，从而聚集成大颗粒，此外，PAM还因分子链与土壤分散相间的物理、化学等作用，将分散相牵连在一起，形成网状，从而改变土壤的团聚体结构，使其更加稳定，改善土壤的物理化学特性，从而减少水肥的流失，促进作物的生长，具有突出的环保、经济和生态价值[39]。PAM与土壤颗粒间的吸附作用与氢键的数量有关，而氢键数量与PAM的分子量相关，故PAM的分子量对其效果影响较大，另外土壤质地的不同，也会影响PAM与土壤颗粒之间的相互作用[57,37]。图1-5PAM改善土壤板结机理图Figure1-5MechanismdiagramofPAMimprovingsoilconsolidation1.6本课题研究的目的、意义及主要内容1.6.1研究目的和意义
第二章聚丙烯酰胺和荧光标记聚丙烯酰胺的合成与结构表征15电热恒温鼓风干燥箱DHG-9140A上海齐欣科学仪器有限公司真空干燥箱DZF-6020上海齐欣科学仪器有限公司旋转蒸发仪超纯水机N-1100UPHW-III-90T日本EYELA公司四川优普超纯科技有限公司低温恒温反应浴傅里叶变换红外光谱仪核磁共振仪超高分辨率飞行时间质谱仪乌氏粘度计荧光分光光度计DFY-5/20NicoletiS5AVANCEIIIHD600MaxisImpact1835F-2700广州市星烁仪器有限公司赛默飞世尔科技公司德国Bruker公司德国Bruker公司上海申谊玻璃制品有限公司日本HITACHI公司2.2.3聚丙烯酰胺的合成将一定量单体丙烯酰胺、尿素以及去离子水装入连有机械搅拌器、冷凝管和导气管的玻璃三口烧瓶中，冷凝管内通低温循环液（0~4℃），导气管通入N2并搅拌，使单体溶解并驱除溶液中的氧气，加热到设定温度后，将一定量的AIBA引发剂加入引发自由基溶液聚合。反应6h后取出，倒入无水乙醇中反复洗涤，洗去未反应的单体和助剂，然后将产物放于80℃的烘箱烘干，取出后研磨，得到白色粉末，密封保存。其反应路线如图2-1所示，投料比如表2-3所示。FTIR（KBr,cm-1）：3439，2928，1660，1452，1321，1176，1118，1043，6381H-NMR（600MHz,D2O,δ,ppm）：1.67-1.80（m，-CH2-CH-），2.22-2.26（m，-CH2-CH-）图2-1聚丙烯酰胺（PAM）的合成路线Figure2-1SynthesisrouteofPAM
【参考文献】：
期刊论文
[1]含离子聚丙烯酰胺/氧化石墨烯的制备及应用[J]. 邵亚辉,彭双双,彭晓宏. 石油化工. 2020(01)
[2]聚丙烯酰胺废水技术处理研究进展[J]. 蔡传根,陈明功,荣俊峰,王旭浩,刘静茹,汪智伟. 广东化工. 2019(02)
[3]土壤改良与农业可持续发展[J]. 谭兴平. 农业与技术. 2018(21)
[4]光辅助聚合制备阳离子聚丙烯酰胺及其助留助滤性能[J]. 高眺眺,郭则续,沈勇,刘福胜,傅云磊. 当代化工. 2018(07)
[5]聚丙烯酰胺（PAM）对盐渍化土壤物理性状的影响[J]. 韩翠莲,霍轶珍,田志强. 江苏农业科学. 2018(09)
[6]聚丙烯酰胺的合成及应用研究进展[J]. 张海波,陈岚岚,杨艳平,商士斌,宋湛谦. 高分子材料科学与工程. 2016(08)
[7]三次采油耐温抗盐聚丙烯酰胺的结构与性能[J]. 伊卓,刘希,方昭,杜超,黄凤兴. 石油化工. 2015(06)
[8]不同施用量的聚丙烯酰胺（PAM）对土壤结构、土壤含水量、青贮玉米经济性状及产量的影响[J]. 吴海霞,李国强,孟霞,米振涛. 内蒙古水利. 2013(06)
[9]聚丙烯酰胺微球在油田调剖堵水中的应用研究进展[J]. 喻琴,蒋鑫浩. 精细石油化工进展. 2011(07)
[10]PAM特性对砂壤土入渗及土壤侵蚀的影响[J]. 于健,雷廷武,Isaac Shainberg,张俊生,张季平. 土壤学报. 2011(01)
硕士论文
[1]高弹低溶胀水凝胶人工血管材料研究[D]. 王叶香.东华大学 2016
本文编号：3626971
【文章来源】：华南理工大学广东省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
聚丙烯酰胺（PAM）化学结构示意图
第一章绪论11PAM在医用材料领域也有一定的用途，PAM因其吸水性可用做小儿纸尿布，还因优异的性能可作为人工血管材料[66,67]。1.5.3聚丙烯酰胺作为土壤改良剂的机理Agassi等人[68,69]指出土壤板结的形成是由三种互补机制导致的结果：一是雨滴的冲击引起表面土壤团聚体的物理分解；二是土壤快速湿润导致的肥料的堆积；三是土壤不稳定团聚体物理化学分散后，土壤粘土随着水迁移到土壤孔隙中并堵塞，形成致密区域。而聚合物通过以下两种主要机制来改善土壤板结，提高土壤团粒稳定性：（1）土壤颗粒表面吸附PAM，引起一系列的物理化学变化，从而减少土壤颗粒间的排斥力；（2）聚合物充当“架桥”，将团聚体内的土壤颗粒结合在一起。如图1-5所示，PAM由于其链上有大量的酰胺基团，可与土壤颗粒之间相互作用，能作为土壤颗粒间的架桥吸附土壤微小颗粒，从而聚集成大颗粒，此外，PAM还因分子链与土壤分散相间的物理、化学等作用，将分散相牵连在一起，形成网状，从而改变土壤的团聚体结构，使其更加稳定，改善土壤的物理化学特性，从而减少水肥的流失，促进作物的生长，具有突出的环保、经济和生态价值[39]。PAM与土壤颗粒间的吸附作用与氢键的数量有关，而氢键数量与PAM的分子量相关，故PAM的分子量对其效果影响较大，另外土壤质地的不同，也会影响PAM与土壤颗粒之间的相互作用[57,37]。图1-5PAM改善土壤板结机理图Figure1-5MechanismdiagramofPAMimprovingsoilconsolidation1.6本课题研究的目的、意义及主要内容1.6.1研究目的和意义
第二章聚丙烯酰胺和荧光标记聚丙烯酰胺的合成与结构表征15电热恒温鼓风干燥箱DHG-9140A上海齐欣科学仪器有限公司真空干燥箱DZF-6020上海齐欣科学仪器有限公司旋转蒸发仪超纯水机N-1100UPHW-III-90T日本EYELA公司四川优普超纯科技有限公司低温恒温反应浴傅里叶变换红外光谱仪核磁共振仪超高分辨率飞行时间质谱仪乌氏粘度计荧光分光光度计DFY-5/20NicoletiS5AVANCEIIIHD600MaxisImpact1835F-2700广州市星烁仪器有限公司赛默飞世尔科技公司德国Bruker公司德国Bruker公司上海申谊玻璃制品有限公司日本HITACHI公司2.2.3聚丙烯酰胺的合成将一定量单体丙烯酰胺、尿素以及去离子水装入连有机械搅拌器、冷凝管和导气管的玻璃三口烧瓶中，冷凝管内通低温循环液（0~4℃），导气管通入N2并搅拌，使单体溶解并驱除溶液中的氧气，加热到设定温度后，将一定量的AIBA引发剂加入引发自由基溶液聚合。反应6h后取出，倒入无水乙醇中反复洗涤，洗去未反应的单体和助剂，然后将产物放于80℃的烘箱烘干，取出后研磨，得到白色粉末，密封保存。其反应路线如图2-1所示，投料比如表2-3所示。FTIR（KBr,cm-1）：3439，2928，1660，1452，1321，1176，1118，1043，6381H-NMR（600MHz,D2O,δ,ppm）：1.67-1.80（m，-CH2-CH-），2.22-2.26（m，-CH2-CH-）图2-1聚丙烯酰胺（PAM）的合成路线Figure2-1SynthesisrouteofPAM
【参考文献】：
期刊论文
[1]含离子聚丙烯酰胺/氧化石墨烯的制备及应用[J]. 邵亚辉,彭双双,彭晓宏. 石油化工. 2020(01)
[2]聚丙烯酰胺废水技术处理研究进展[J]. 蔡传根,陈明功,荣俊峰,王旭浩,刘静茹,汪智伟. 广东化工. 2019(02)
[3]土壤改良与农业可持续发展[J]. 谭兴平. 农业与技术. 2018(21)
[4]光辅助聚合制备阳离子聚丙烯酰胺及其助留助滤性能[J]. 高眺眺,郭则续,沈勇,刘福胜,傅云磊. 当代化工. 2018(07)
[5]聚丙烯酰胺（PAM）对盐渍化土壤物理性状的影响[J]. 韩翠莲,霍轶珍,田志强. 江苏农业科学. 2018(09)
[6]聚丙烯酰胺的合成及应用研究进展[J]. 张海波,陈岚岚,杨艳平,商士斌,宋湛谦. 高分子材料科学与工程. 2016(08)
[7]三次采油耐温抗盐聚丙烯酰胺的结构与性能[J]. 伊卓,刘希,方昭,杜超,黄凤兴. 石油化工. 2015(06)
[8]不同施用量的聚丙烯酰胺（PAM）对土壤结构、土壤含水量、青贮玉米经济性状及产量的影响[J]. 吴海霞,李国强,孟霞,米振涛. 内蒙古水利. 2013(06)
[9]聚丙烯酰胺微球在油田调剖堵水中的应用研究进展[J]. 喻琴,蒋鑫浩. 精细石油化工进展. 2011(07)
[10]PAM特性对砂壤土入渗及土壤侵蚀的影响[J]. 于健,雷廷武,Isaac Shainberg,张俊生,张季平. 土壤学报. 2011(01)
硕士论文
[1]高弹低溶胀水凝胶人工血管材料研究[D]. 王叶香.东华大学 2016
本文编号：3626971
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