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复合型淀粉基高分子絮凝剂的研究

宋辉  
【摘要】: 絮凝法是水处理技术的重要方法,絮凝法的首要问题是制备性能优良、价格合理、具有广谱效果的絮凝剂,主攻的难点是提高絮凝剂在高盐、高温、高剪切环境下保持粘度的能力,及其较好的性价比。本论文通过结构互补的高分子链间分子复合作用构筑有利于耐温、抗盐、抗剪切的分子结构,制备具有较高性价比的分子复合型絮凝剂。研究分子复合型絮凝剂的耐温、抗盐、抗剪切性能,建立了通过分子复合制备耐温、抗盐、抗剪切淀粉基高分子絮凝剂的新方法。 以天然高分子淀粉为基材,采用水相聚合方法合成性能优良的淀粉接枝丙烯酰胺—(2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸)(S-AM-AMPS)。首先合成一种水溶性偶氮引发剂SH-1,并进一步自制了新的能够高效引发的复合引发剂(过硫酸铵—尿素—SH-1)(NH_4)_2S_2O_8-CO(NH_2)_2-(SH-1),极大的提高了反应效率。同时自制了纳米材料ZnSe作为添加剂,为更好的提高产品性能创造条件。通过正交实验,确定了接枝聚合反应的最佳工艺条件,合成出阴离子淀粉接枝聚合物S-AM-AMPS。在此基础上,以甲醛、二甲胺为基本原料,对传统的Mannich反应进行了改进,采用预先制备羟甲基二甲胺,然后将羟甲基二甲胺与S-AM-AMPS进行氨化反应的分步投料方式,制备叔胺-磺酸型两性淀粉接枝聚合物TA(S-AM-AMPS),有效的提高了单体的转化率和产物的分子量。通过红外光谱、核磁共振波谱以及扫描电镜等对产物进行了表征和分析。 选择自制的丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(AAC)作为阳离子单体,与AM进行共聚反应合成了高分子量的季铵盐型阳离子聚合物聚(丙烯酰胺—丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵)[P(AM-AAC)]。通过正交实验确定了季铵化反应的最佳工艺条件,产物P(AM-AAC)的特性粘数为1175.1mL/g,季铵化度为20.1%。通过红外光谱图与核磁共振波谱图对产物进行了表征和分析。 通过透光率测定,研究了均相TA(S-AM-AMPS)/P(AM-AAC)复合溶液的形成及其影响因素。结果表明,水相介质中,荷电相反的聚合物分子链间的静电作用并非一定产生相分离,生成复合物沉淀,复合体系相态取决于结构互补分子间的相互作用。该研究深化了对均相聚电解质复合溶液制备规律的认识,具有重要的理论和实际意义。 通过溶液粘度测定,研究了温度、小分子盐用量和剪切速率对TA(S-AM-AMPS)/P(AM-AAC)复合溶液粘度的影响,结果表明,复合溶液具有较好的耐温、抗盐、抗剪切性能。通过紫外光谱、红外光谱、荧光光谱、扫描电镜和DSC等对复合物TA(S-AM-AMPS)/P(AM-AAC)进行了表征和分析。 研究了TA(S-AM-AMPS)/P(AM-AAC)对三次采油废水的絮凝应用。结果表明:在高温、高盐、高剪切环境下该产品仍能保持较好的絮凝效果。TA(S-AM-AMPS)/P(AM-AAC)絮凝效果优于目前广泛使用的高分子量聚丙烯酰胺PAM。


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