收藏本站
《中南大学》 2004年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

新型聚季铵盐与聚合硫酸铁复合絮凝剂合成及其基础理论与应用研究

刘立华  
【摘要】:水污染已严重威胁人们的生活和经济的可持续发展。新型高效絮凝剂的开发对控制水污染具有十分重要的意义。有机-无机复合絮凝剂可兼具有机和无机絮凝剂的优点,是一类新型高效絮凝剂,已成为絮凝剂研究的一个重要新方向和研究热点。本研究合成了系列新型聚季铵盐与聚合硫酸铁复合絮凝剂(PQAS—PFS),并对其相关基础问题与应用性能进行了系统研究。 开发了合成二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)新的二步法工艺:先在高压釜中合成中间产物二甲基烯丙基胺(DMAA),将它与水相分离后,与等摩尔烯丙基氯在丙酮中反应合成DMDAAC;水相经浓缩、中和,使成盐的二甲胺再生,然后返回高压釜进入下一轮反应。DMAA的收率比采用交替滴加法合成DMAA的二步法工艺提高了27.1%,废液排放量下降了1.12mL/(mL DMAA)。获得高纯无色针状晶体DMDAAC,其熔点为144.5~146.1℃,总收率达89.07%。采用膨胀计法研究得到过硫酸铵水溶液引发体系中,DMDAAC均聚及其与丙烯酰胺(AM)和丙烯酸(AA)共聚动力学方程分别为:R_P=kc_I~(0.76)C_M~(1.02)(DMDAAC),R_P=kc_I~(0.70)C_M~(2.23)(DM-AM,4:1),R_P=kc_I~(0.61)C_M~(2.83)(DM-AA,4:1),相应的表观聚合活化能分别为71.958、58.221和64.312kJ/mol;测得DMDAAC与AM共聚的竞聚率为γ_(DM)=0.49、γ_(AM)=5.49,与AA的竞聚率为γ_(DM)=0.42、γ_(AA)=5.11。在此基础上,设计并合成了聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)、二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物(P(DM-AM))和二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酸共聚物(P(DM-AA))。 以二乙胺为溶剂和反应物,首次采用交替滴加烯丙基氯和NaOH合成中间产物二乙基烯丙基胺(DEAA),再使之与等摩尔烯丙基氯在丙酮中反应的二步法工艺,得到高纯柱状晶体二乙基二烯丙基氯化铵(DEDAAC),测定其熔点为199.5~201.0℃,总收率为58.41%。首次研究得到过硫酸铵水溶液引发体系中,DEDAAC均聚及与AM、AA共聚的动力学方程分别为:R_P=kc_I~(0.76)C_M~(0.99)(DEDAAC),R_P=kc_I~(0.90)C_M~(2.53)(DE-AM,4:1),R_P=kc_I~(0.83)C_M~(2.94)(DE-AA,4:1);相应的聚合表观活化能分别为73.596、67.061和70.070kJ/mol;DEDAAC与AM共聚的竞聚率为γ_(DE)=0.32、γ_(AM)=5.27,与AA共聚的竞聚率为Y_(DE)=0.30、Y_(AA)=5.19。合成了新型聚季铵盐聚二乙基二烯丙基氯化铵(PDEDAAC)、二乙基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物(P(DE-AM))和二乙基二烯丙基氯化铵-丙烯酸共聚物(P(DE-AA))。 发现PDMDAAC和PDEDAAC、阳离子度大于30mol%的P(DM-AM)和P(DE-AM)、阳离子度大于65mol%的两性共聚物P(DM-AA)和P(DE-AA),以及 中南大学博士学位论文摘要 聚乙烯毗咯烷酮(P vP)和聚苯乙烯磺酸钠伽aPSS)能与PFS复配形成较稳定的均 相溶液,合成了pnMnAAC一pFs、p(DM一AM卜PFs、p(DM.AA卜PFS、PDEnAAC- PFs、P(DE一AM卜PFs和p(DE~AA卜pFS等6类pQAS一pFS复合絮凝hIJ。 首次采用粘度法探讨了PQAs在PFS中的分子链运动形态,采用FT一IR、 sEM、X一射线衍射和Fe一Ferron逐时络合比色法分别研究了PQAS与PFS的相 互作用和PQAS一PFS中Fe(m)的分子形态分布的变化规律。结果表明,在一定 的浓度范围内,PQAS在强酸性、高盐浓度的PFS体系中能够保持良好的分子链 伸展构象,能在较宽的浓度和盐基度范围内与PFS复配形成稳定的均相复合溶 液;PQAs一PFs中Fe(a)含量有所下降、Fe(b)明显减少、Fe(e)的含量明显增加; PQAs主要与铁的多核轻基络合物特别是高电荷的多核轻基络合物作用,如与 pFS中Fe4石7(504)6(oH)2·20H2o物相发生作用,使其X一射线衍射峰消失。 探明了PQAs在PFS中稳定机制:①毗咯环周围的甲基或乙基构成对正电 荷的天然屏障,使电场斥力区始终存在:②环状阳离子在主链上分布均匀,且 环的体积大,保持较大的链刚性,使分子线团蜷缩的位阻大;③铁的高电荷阳 离子基团能促使PQAS分子链伸展。 采用密度一密度相关函数法计算得到了PFS、PDMDAAC和上述6种 PQAS一PFS处理硅藻土悬浊液产生的絮体分维。表明PQAS一PFS产生的絮体分 维比PFS和PDMDAAC的大,不同类型的PQAS一PFS产生的絮体分维存在明显 差异。从分形学的角度探讨了絮体沉降速度与分维的关系,发现分维大的絮体结 构致密,沉降速度快。絮体内孔的可渗透性有利于降低沉降阻力,提高沉降速度。 对硅藻土模拟悬浊液和生活污水的处理表明,PQAS一PFS具有比PFS和 PQAS更优的除污能力,有与PFS类似的较宽用量范围和适宜的pH范围,其使 用效果比分开加入PQAS和PFS的效果好。处理浊度和COD分别为105.2和 187.5mg/L的生活污水时,PQAS一PFS的较佳用量相当于4.27m叭PQAS和 54.17mg/L pFS(以Fe计),单独使用pQAS和pFS的较佳用量分别为14.5和 sl.27mg/L,其浊度去除率稍高于pFS,L匕pQAS高约10%;eOD的去除率比 PFs高15%以上,比PQAS高10%左右;其药剂成本与PFS相当或稍低,但明 显低于相应的PQAS。对活性污泥的脱水试验表明,PQAS一PFS在降低污泥比阻、 滤液的浊度和COD等方面均比单独使用PFS、PQAS和实际应用的脱水剂 CPF13O好,而其中PQAS和PFS两组分的用量分别比单独使用PQAS和PFS降 低了一
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:X703

知网文化
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 毕可臻;张跃军;;二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺的共聚动力学[J];高分子材料科学与工程;2012年03期
2 阳卫国;;用钢管酸洗废水生产聚合硫酸铁技术的研究和应用[J];环境工程;2011年06期
3 刘立华;龚竹青;;聚二甲基二烯丙基氯化铵-聚合硫酸铁复合絮凝剂对污泥的脱水性能[J];环境污染治理技术与设备;2006年07期
4 刘欢;杨家宽;时亚飞;李野;何姝;;不同调理方案下污泥脱水性能评价指标的相关性研究[J];环境科学;2011年11期
5 刘立华;李菁;;有机高分子与聚合硫酸铁的复配特性[J];化学研究;2006年01期
6 魏锦程;高宝玉;王燕;岳钦艳;;聚合铁与季铵盐复合絮凝剂处理造纸中段水的性能[J];精细化工;2007年03期
7 刘立华;曹菁;李艳红;刘星;李波;唐安平;;聚(氯化二烯丙基铵)基二硫代氨基甲酸钠的合成及其对Cu(Ⅱ)的去除性能[J];环境化学;2013年09期
8 毕可臻;张跃军;;丙烯酰胺与二甲基二烯丙基氯化铵共聚动力学[J];应用化学;2011年12期
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 于尔捷,陈浩,姜安玺;用复合絮凝剂处理含乳化油废水的试验研究[J];安全与环境学报;2002年04期
2 侯士法,黄步耕,朱志勇;二甲基二烯丙基氯化铵的合成及聚合研究[J];承德石油高等专科学校学报;2002年01期
3 熊远钦,陶莉,何造强,周宇鹏;二甲基二烯丙基氯化铵系列聚合物应用性能研究[J];日用化学工业;1999年05期
4 马喜平,龚保强;几种聚电解质的合成及絮凝性能研究[J];重庆环境科学;1997年04期
5 陈福根,苗柯;PFS-MZ高效混凝技术处理丝绸印染废水[J];环境科学与技术;1993年03期
6 李波,于慧,邵秀梅;二甲基二烯丙基氯化铵及其聚合物的红外光谱研究[J];分析试验室;2002年02期
7 阮复昌,公国庆,莫炳禄,卢燕玲;改性聚合硫酸铁的性能及应用效果[J];广东化工;1997年01期
8 淡宜,王琪;聚(丙烯酰胺-丙烯酸)/聚(丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵)分子复合型聚合物驱油剂的增粘作用[J];高等学校化学学报;1997年05期
9 陈哲,王琪;分子复合法制备新型聚合物驱油剂CMC/P(AM-DMDAAC)[J];高等学校化学学报;2001年09期
10 张珍坤,左榘,刘静,安英丽,牛爱珍,张志光,何炳林,淡宜,王琪;激光光散射研究丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵共聚物的溶液行为[J];高分子学报;2002年05期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张清一;庞翠玲;欧阳欢;;聚合硫酸铁合成及影响因素的研究[J];四川有色金属;2007年04期
2 马瑞申,黄秀云,江明;增韧聚甲醛的研究[J];工程塑料应用;1987年01期
3 黄凤鸣,李加;聚乙烯熔体流动速率的测定及有关参数的研究[J];工程塑料应用;1993年01期
4 刘元俊,陈惠钊,李珍;聚合物粘度的测量标准及特性粘数的获得[J];工程塑料应用;1997年04期
5 张林,刘志芳,周澜,钟石林;分子量调节剂在PP1937中的作用[J];工程塑料应用;1998年08期
6 李树军,刘秀菊,高永忠;高能辐射对高性能聚乙烯纤维分子量和力学性能的影响[J];工程塑料应用;1998年08期
7 杜庆柏,李亚东,郭卫民,张华林,王军;偶联剂对火焰喷塑复合涂层结构和性能的影响[J];工程塑料应用;1998年10期
8 钟发春,傅依备,高学敏,王晓川,赵晓东;PUR/EP/PPGDA三元IPN的光电子能谱研究[J];工程塑料应用;2003年02期
9 王会才,崔永岩;聚乙烯醇/淀粉共混体系的热塑性加工研究[J];工程塑料应用;2004年02期
10 周淑华,刘懿莉,周志诚,谭亮红,王进;PVC材料及其制品的快速定性定量分析方法[J];工程塑料应用;2004年12期
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡鸿飞,李大成,吉红兵;纳米氧化铁的制备方法及进展[J];四川有色金属;2001年01期
2 董立峰;宋芙蓉;;黄河三角洲地区城镇体系分形研究[J];安徽农业科学;2008年35期
3 于尔捷,陈浩,姜安玺;用复合絮凝剂处理含乳化油废水的试验研究[J];安全与环境学报;2002年04期
4 王刚;常青;;高分子重金属絮凝剂处理含镍废水性能研究[J];安全与环境学报;2007年04期
5 杜丽英;胡筱敏;李亮;;壳聚糖接枝共聚物在污泥脱水中的应用研究[J];环境科学与管理;2008年02期
6 姜勇;赵萍;董铁有;董嘉更;;含油污泥油含量测定方法[J];环境科学与管理;2008年02期
7 王璐璐;张征;李坚;牟向玉;;基于GIS的土地利用类型分形维数及稳定性研究——以滇池流域为例[J];环境科学与管理;2010年03期
8 张景霞,胡学寅;新型磁性液体材料的研究与探讨[J];北京航空航天大学学报;1994年01期
9 苏海佳,贺小进,谭天伟;球形壳聚糖树脂对含重金属离子废水的吸附性能研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2003年02期
10 任福民,袁伟;包钴包亚铁磁粉表面的XPS研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);1995年01期
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张瑛洁;杨榕;曹天静;李大鹏;徐淑芬;廖霞;马军;;聚合硫酸铁的制备及改性研究进展[J];工业水处理;2011年09期
2 陈嘉良;李万捷;;紫外光敏引发丙烯酰胺/甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵共聚反应的动力学[J];高分子材料科学与工程;2013年09期
3 刘鹏;刘欢;姚洪;李野;杨昌柱;杨家宽;;芬顿试剂及骨架构建体对污泥脱水性能的影响[J];环境科学与技术;2013年10期
4 朱明;丁瑶;张静;张玉涵;何俐臻;;DMDAAC/IA共聚动力学研究[J];高分子通报;2014年02期
5 熊唯;刘鹏;刘欢;时亚飞;侯海攀;杨家宽;;污泥调理剂的研究进展[J];化工环保;2011年06期
6 佟瑞利;赵娜娜;刘成蹊;许泽胜;;无机、有机高分子絮凝剂絮凝机理及进展[J];河北化工;2007年03期
7 唐剑;邱运仁;;聚合硫酸铁的制备及改性研究进展[J];化学工程师;2009年02期
8 李潇潇;张跃军;;聚二甲基二烯丙基氯化铵在原水处理中的应用及机制研究进展[J];精细化工;2011年04期
9 唐嘉丽;郭高飞;于广平;苑明哲;刘坚;岳秀;;生活污水厂剩余污泥化学调质药剂的比选[J];环境科技;2012年06期
10 张跃军;刘程;;二甲基二烯丙基氯化铵的合成工艺研究进展[J];精细化工;2013年04期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡晓霞,史成武,戴文娟;不同碱化度聚合硫酸铁的除浊效果[J];安徽大学学报(自然科学版);1996年02期
2 熊远钦,陶莉,何造强,周宇鹏;二甲基二烯丙基氯化铵系列聚合物应用性能研究[J];日用化学工业;1999年05期
3 郑怀礼,龙腾锐,舒型武;聚合铁类絮凝剂絮凝作用机理分析[J];重庆环境科学;2000年05期
4 邰玉蕾,万惠萍,宋辉,徐秋,曹亚峰,马希晨;阴离子天然高分子絮凝剂的合成和应用[J];大连轻工业学院学报;2000年04期
5 袁宗宣,郑怀礼,舒型武;絮凝科学与技术的进展[J];重庆大学学报(自然科学版);2001年02期
6 席美云;无机高分子絮凝剂的开发和研究进展[J];环境科学与技术;1999年04期
7 胡勇有,宁寻安,周勤,梁开文,崔岸;聚合氯化铝铁的混凝性能[J];环境科学与技术;2001年02期
8 阮复昌,公国庆,莫炳禄,卢燕玲,张民权;聚合硫酸铁的生产技术与效益评价[J];广东化工;1995年02期
9 吕向红;聚铁处理制革废水[J];广东化工;1997年01期
10 淡宜,王琪;聚(丙烯酰胺-丙烯酸)/聚(丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵)分子复合型聚合物驱油剂的增粘作用[J];高等学校化学学报;1997年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谢蔚嵩;谢长红;袁晶;张凌云;谢家理;;钢铁酸洗废水常温常压下制备高浓度聚铁溶液的研究[J];四川大学学报(自然科学版);2006年04期
2 陈同云,古绪鹏,檀杰;高效复合絮凝剂的研制与性能研究[J];上海环境科学;2001年04期
3 龚竹青,刘立华,郑雅杰;聚二甲基二烯丙基氯化铵与聚合硫酸铁复合絮凝剂的制备及应用研究[J];环境污染治理技术与设备;2004年10期
4 张承飞;褚玉芬;李顺武;;纳米复合絮凝剂用于低温低浊水的混凝研究[J];水资源与水工程学报;2010年03期
5 郑怀礼,袁宗宣,龚迎昆;无机高分子复合絮凝剂PFSS的制备与性能研究[J];精细化工;2002年08期
6 刘存海;朱玉凤;;5种絮凝剂复配及在电镀含铬废水中的应用[J];化工时刊;2009年08期
7 张亚文;胡东升;彭炳乾;;水处理絮凝剂研究进展[J];石化技术与应用;2009年05期
8 曾德芳;程杰;肖建国;;壳聚糖复合絮凝剂处理造纸废水的实验研究[J];环境工程学报;2009年10期
9 刘金良;赵红范;吕丽俐;;聚合硫酸铁的制备及应用[J];河南化工;1991年01期
10 张英香;龚京莉;郑斯成;;水处理剂——聚合硫酸铁分析方法的研究[J];环境工程;1991年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨波;廖宏兴;陈蓉;焦世珺;张鹏;余炳宏;朱国成;郑怀礼;;聚合硫酸铁的形态表征及单晶制备的研究[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第三卷)[C];2010年
2 尹显才;顾勇;;聚合硫酸铁的生产、应用与发展——聚合硫酸铁国产化二十周年的体会汇报[A];中国化学会第七届水处理化学大会暨学术研讨会会议论文集[C];2004年
3 宋力;;絮凝剂在水处理中的应用与展望[A];重庆市化学化工学会2009学术年会论文集[C];2009年
4 刘莉茹;赖定强;;聚合硫酸铁处理涂装废水[A];2002热烈庆祝全国化工给排水设计技术中心站成立四十周年技术交流会论文集[C];2002年
5 吴大彪;李映兵;;新型聚合硫酸铁的应用[A];2002北京电镀行业清洁生产研讨会论文集[C];2002年
6 郑雅杰;谢杨;;聚合硫酸铁制备新技术[A];中国化学会第七届水处理化学大会暨学术研讨会会议论文集[C];2004年
7 张红岩;吕荣湖;;无机-有机复合絮凝剂对含硫稠油废水絮凝性能的考察[A];第九届全国化学工艺学术年会论文集[C];2005年
8 许小丰;;高效复合絮凝剂的研制[A];金华生态·人居环境城市建设论坛论文集[C];2005年
9 陈海峰;王风琴;田国明;;复合絮凝剂处理尾煤泥水的试验研究[A];水处理药剂研究及应用学术研讨会论文集[C];1995年
10 王燕;高宝玉;岳钦艳;刘莉莉;初永宝;;聚合铝基复合絮凝剂的结构特性研究[A];中国化学会第七届水处理化学大会暨学术研讨会会议论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 熊和生 兰伦华;用生物手段治理“污龙”[N];贵州日报;2004年
2 记者 李晓岩;新材料与膜技术担当重任[N];中国化工报;2009年
3 闫盛霆王延斌 孙明河;“第一时间生产出合格产品送往灾区”[N];科技日报;2008年
4 记者 冯竞;发臭池水顷刻变清澈[N];科技日报;2002年
5 张新元;治废一石三鸟[N];中国有色金属报;2001年
6 吴建敏;新钢一钢厂污水实现“零”排放[N];厂长经理日报;2001年
7 记者 刘大宏;本钢歪头山铁矿连续34个月尾矿水“零排放”[N];中国冶金报;2006年
8 通讯员 卢网珍 记者 施莺;卫生部门抽检涉水产品[N];南通日报;2007年
9 本刊记者 秦远;滇池治污新思路[N];云南经济日报;2008年
10 宋敬平;淮北新型建材总厂依托科技多元化发展[N];中国建材报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘立华;新型聚季铵盐与聚合硫酸铁复合絮凝剂合成及其基础理论与应用研究[D];中南大学;2004年
2 郑怀礼;聚铁基复合絮凝剂的研究[D];重庆大学;2003年
3 郑雅杰;硫铁矿烧渣制备聚合硫酸铁和聚磷硫酸铁新工艺及基础理论研究[D];中南大学;2002年
4 曾德芳;改性累托石/壳聚糖复合絮凝剂的研制与应用研究[D];武汉理工大学;2006年
5 邹静;新型无机—有机复合高分子絮凝剂的制备及性能研究[D];北京化工大学;2012年
6 郑丽娜;复合型生物絮凝剂絮凝特性及絮体分形特征研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
7 尚宏周;阳离子型聚丙烯酰胺的疏水改性及其应用研究[D];大连理工大学;2009年
8 刘温霞;聚合硅酸硫酸铝及其在造纸工业中的应用[D];天津轻工业学院;1999年
9 孙翠珍;新型聚合铝铁—有机复合絮凝剂的混凝性能及其絮体特性研究[D];山东大学;2012年
10 仇满德;金属氧化物半导体材料的制备、微分析及应用研究[D];河北大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邹明铃;一种新型复合絮凝剂的制备和研究[D];安徽工程大学;2012年
2 邱婷;新型发用聚季铵盐的合成及应用研究[D];江南大学;2012年
3 郭明红;无机微颗粒—有机高分子复合絮凝剂的制备及性能研究[D];中国石油大学;2007年
4 王瑞波;聚铁基改性复合絮凝剂PFDMS的合成与絮凝性能研究[D];昆明理工大学;2008年
5 龚美青;双氰胺—甲醛复合絮凝剂的合成及其处理焦化废水的研究[D];南昌大学;2013年
6 张欣然;羧甲基普鲁兰-氯化铝复合絮凝剂絮凝性能及机理研究[D];华中科技大学;2011年
7 谢蔚嵩;利用钢铁酸洗废液制备絮凝剂及其应用的研究[D];四川大学;2006年
8 刘汉勋;莱州三山岛金矿尾渣制备白炭黑与聚合硫酸铁的研究[D];中国地质大学(北京);2011年
9 马寒峰;聚合硫酸铁的制备及其优化工艺研究[D];天津理工大学;2013年
10 张春华;电磁场作用下聚合硫酸铁溶液的形态研究[D];内蒙古科技大学;2013年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026