高分子量聚丙烯酰胺混凝剂的制备.pdf

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2009年第28卷增刊
CEIEIMICAL AND ENGINEERING PROGRESS
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高分子量聚丙烯酰胺混凝剂的制备
回永铭,黄中子2,姜颖2,邓洁,李永峰2
(1东北林业大学林学院,黑龙江哈尔滨150040:2上海工程技术大学化学化工学院,上海201620)
摘要:为获得高分子量的聚丙烯耽胺混凝剂,对其制备的初始反应温度、偶氩引发剂量、不同配比氧化还原引
发剂配比、pH等各影响因素进行实验研究,研究結采表明:最佳初始反应温度为15℃,偶気引发剂质量为0.4g,
氧化还原引发削配比为3:2、其中氧化剂过硫酸铵为0.75840gL0.6mL,最佳pH值为8。取各影响因素的最佳
值,可配得相対分子质量高达1315万的聚丙烯酖胺混凝剂,经两道烘千工序后測得其有效固含量76.7%。
关键词:有机絮凝剂;阴离子型聚丙烯酰胺;混凝技术
阴离子型絮凝剂是官能团含有羧酸基,并带有负化钠在三口烧瓶中反应生成AA-Na,冷却,道入氮
电荷,或含有磺酸、磷酸或羧酸官能团的聚合物。由气保护。然后加入定量丙烯酰胺和相应复合引发剂
于携带较多电荷,其大分子链在水中较为伸展,增大体系及助溶剂。定速搅拌,反应生成胶水状液体,
了与水中悬浮颗粒进行吸附、架桥的能力,因而絮凝倒出并冷却成胶状物。于85℃烘箱中热风干燥2
效果好被广泛应用于污水处理领域。水解聚丙烯酰胺次共2.5h,得最终产物。考察反应温度、复合引发
(PHIP)作为一种常用的阴离子型絮凝剂,是丙烯酰胺剂体系用量、pH值等因素对所得聚丙烯跣胺产物分
与水溶性阴离子单体形成的共聚物。由于其高分子链子量大小的影响,测測试最终产物的固含量和分子量。
长,携带官能团多,可以同时吸附在多个颗粒上,将1.2固含量的測定
它们连接起来形成大团颗粒可发生絮凝。絮凝剂与悬
称量干净烧杯并精确至0.0001g,计为。在
浮颗粒间的相互作用一般为静电力、氢键、共价键等烧杯中加入5g产品,再次称重计为F+Hs。将烧
共同作用,而何种力起主要作用则根据絮凝剂性质、杯放入烘箱中于85℃千燥2h,取出烧杯放入干燥
悬浮颗粒性质、水溶液的性质决定。由于胶体颗粒在器中冷却。称量装有千燥后产品粉末的烧杯重,计
般情况下带负电荷,因此阳离子型高分子絮凝剂对为4Ds,制备产物的固含量由式(1)计算得到。
胶粒同时具有电中和、降低毛电位和吸附架桥的作
固体含量%
用,而阴离子型、非离子型高分子絮凝剂则以吸附架
桥作用为主,同时阴离子基团可以促进无机悬浮物的13黏均分子量的测定
沉降。近十年来,我国聚丙烯酰胺的工业化技术发
配制缓冲溶液:称取磷酸氢二钠(含12个结晶
展较快,聚合物的工业化水平有较人提高,但与国外水)67-1g,氯化钠1169,行檬水1359g,分别
相比仍存在较大差距P习,阴离子型聚丙烯酰胺可以溶解并移入1000mL瓶中,定容至刻度。
通过丙烯跣胺、丙烯酸的共聚合工艺实现,但相比较
配制试样溶液:在100mL烧杯中加入胶样
而言,国外工艺条件成熟,价格低廉,而国内由于工2g,加入50mL水溶解
艺条件相对落后而价格昂贵,这也正是国外广泛采用
配制3种试样溶液:分别称取4g、6g、8g产
共聚合工艺生产高分子量聚丙烯酰胺,而国内共聚合品放入3个100mL容瓶中,加入50mL缓汁溶
工艺未能获得工业化生产的主要原因。因此,我国在液并稀释至刻度?其浓度分別为C1~0.04gmL、
实验室研究的基础上,必须加大对聚合物生产工艺和
C2~0.06/mL、C30.08/mL。
工业化技术的开发应用。
配制空白溶液:取缓冲溶液50mL至100mL
容量瓶,稀释至刻度。
1材料与方法
测定步骤:用稀释型鸟氏黏度计在30℃恒温水
1.1混凝剂制备实验
槽中测定空白溶液及上述3种试样溶液的流动时
实验通过水溶液聚合法制备阴离子型聚丙烯駪『间,每种各测3次,每次误差不超过0.2s,取3次
胺,并使用流动状胶体作为絮凝药品,将烘干产物测定结果的算术平均值作为溶液流经时间,分别记
作为最终产物。先称取一定量丙烯酸(A)和氢氧为か、ュ、、カ?増比黏度由式(2)计算得到。
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化
进展
2009年第28卷
反应温度约为15℃
2.2偶氮引发剂对分子量的影响
式中,p为增比黏度:t为试样溶液的流经时
改变混凝剂中偶氮引发剂的用量,其它组分质
间;t为空白溶液的流经时间
量同2.1节,初始反应温度为15℃时,所得聚丙烯
黏度值由式(3)计算:
酰胺的分子量如表2所示
C to C
表2偶氮引发剂与分子量的关系
式中,C为被測溶液的浓度,%。以n对C
作图,当C=0时读出纵坐标截距数值,该值即为特
偶氮引发剂用量{g/ min t/min
IF黏均分子量Mv万
0.2
10.6013.14
性黏数值Ⅳ(极限黏度值)。相对分子量由式(4)
10.921352160117.97
1244
根据值计算得出聚合物的黏均分子量。
10.98135616.4217.77
I7=3.73x10Mx06
10.6613.0515.4716.89
10.7312.99156816.93
1137
表中数据表明当偶氮引发剂用量大于0.4g后,
所得聚丙烯酰胺混凝剂的分子量并无明显的增长。
当偶氮引发剂使用量达0.8g以上时,反应结束后的
胶体中有明显未溶解的偶氮引发剂,因此本研究中
偶氮引发剂的最佳用量取为0.4g。
图1T与C浓度关系图
2.3不同配比氧化还原引发剂对分子量的影响
2结果与讨论
改变氧化还原引发剂配比关系,引发剂偶氮二异
丁腈固定为0.4g,其它组分质量同2.1节,初始反应
2.1初始反应温度对分子量的影响
温度为15℃时,所得聚丙烯酰胺的分子量如表3所示。
混凝剂的组成:丙烯酸13.232g,去离子水
表3不同配比氧化还原引发剂与分子量的关系
147.8g,氢氧化钠7.352g,两烯酰胺61.25g,氧
化剂过硫酸铵0.75840gL0.5mL,还原剂硫酸亚
氧化还原引发剂
黏均分子
f/min t2/min t: /min IV
配比关系
铁铵0.26525gL0.5mL,引发剂偶氮二异丁腈0.4
量Mv万
4:1
11.2113.7517.541768
1214
g.甲醇0.115g,单体总含量31.5%。
改变初始反应温度,所得聚丙烯跣胺混凝剂的
1.1914.1817.3718.17
1267
分子量如表1所示。
1:1
10.9213.5216.01179612
0.5212.7
表1初始反应温度与分子量的关系
1:4
10.3612.5915.4015.60
1005
初始反应温度/Cn/ mli t/ min ti/min Ty黏均分子量Mv万
10.9213.5216.0117.97
1244
由表3可知,当氧化还原引发剂配比为2:3时
10.7013.1715.7416.8

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