疏水缔合阳离子型高分子絮凝剂合成与性能研究
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摘
要 ： 烯酰胺 （Ｍ ）甲基丙烯酰氧 乙基三 甲基氯化铵 （ ＭＣ 、 单体 ＣＤ 以丙 Ａ 、 Ｄ ）疏水 ｘＭＣ为原料 ， 通过 自由基水 溶液共聚合法制 备了
疏水缔合 阳离 子型 絮凝剂 Ｐ Ａ — ＭＣ Ｃ Ｄ （ Ｍ Ｄ — ｘ ＭＣ） 考察 了不 同合成工艺条件下得到 的不同结构的聚合产物的絮凝性能。研究结果表明 ， ， 疏水 单体种类 、 含量及絮凝剂 浓度均对絮凝 效果有较大 的影 响 ； 疏水单 体为 ＣＤ ￣ ＭＣ和 ＣＤ 、 ￣ ＭＣ 疏水 单体含量 为 ｌ １ 絮凝剂加 量为 ｍｏ ％、 ２ｍｇ ０ ／ ， Ｌ时 综合絮凝效果较好。用所 制备 的疏水缔合 阳离子型絮凝剂和普通 阳离子型絮凝剂 Ｐ Ａ Ｄ ） Ｉ （ Ｍ— ＭＣ ￣ ］ 处理硅 藻土模拟水与城
ｃ ｐｏｙ ｒ ｎ ｅ ｉ ｅ ｅ ｔ ｅ ｈ ｏ ｏ ｉ ａ ｏ ｄ ｔ ｎ ｉ ｆｏ ｃ ｌ ｔ ｎ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｒ ｔ ｄ ｅ ． ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｌ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｄ ｔ ａ ｏ ｌ ｍｅ ｓ ｄ ｒｄｆ ｒ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ｃ ｌ ｎ ｉ ｏ ｓＯｌ ｃ ｕ ａｉ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｗｅｅ ｓｕ ｉｄ Ｅ ｐ ｒ ｕ ｆ ｔ ｃ ｉ ｌ ｏ ｉ ｎ ａ ｓ ｌｓ ｈ ｗｅ ｔ ｒ ｈ
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有机高分子絮凝剂作为处理工业废水 与生活污 水 的重要材料 ， 在环境保护 、 提高水 资源 的利用率方 面具有重要作用口 ｊ ＿。 ２ 其中阳离子型有机高分子絮凝剂 可 以通过 电性 中和和吸附架桥两种作用 ， 使带负 电荷 的胶体颗粒和其它污染物质脱稳而去除 ， 因而特别适 合 有机 废水 的处 理 。 疏水缔合水溶性聚合物是指在常规水溶性 聚合 物 的亲 水 主链 上 引入 极 少 量 疏水 单 元 （ 常＜ ｍｏ％） 通 ２ １ 而形成的一类新型功能性水溶性聚合物 ， 其溶液特性 与一般聚合物溶液存在较大差别 。 阳离子型丙烯 在 酰胺共聚物絮凝剂大分子 中引入疏水基 团后 ， 由于疏
第３ １卷
第１ Ｏ期
， 砭错 数 求 覃
Ｅｎ ｉ ｏ ｍ ｅ ａ ｃ ｅ ｅ ＆ Ｔｅ ｈｎ ｌ ｇ ｖｒ ｎ ｎｔ ｌＳ ｉ ｎｃ ｃ ｏｏ ｙ
２０ ０ ８年 １ Ｏ月
Ｖｏ ． １ Ｎｏ １ １３ ．０ Ｏｃ ． ｔ ２ ０ ０８
疏水缔合阳离子型高分子絮凝剂合成与性能研究
市生活污水 ， 结果 发现 ， 疏水缔合 阳离子型 絮凝剂处理效果优于 阳离子型絮凝剂。
关 键词 ： 酰胺共聚物 ； 疏水缔合 ； 阳离子 ； 絮凝剂 丙烯
中图分 类号 ： ０ ． Ｘ７ ３５ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ：０ ３ ６ ０ （０ ８１— ０ ５ ０ １ ０ — ５ ４２ ０ ）０ ０ ９ — ３
析纯 ； 硅藻土 ， 化学纯 ； 城市污水 ， 成都市三瓦窑污水 处理 厂 ； 实验 用水 为去 离子 水 。
１２ 合成 ．
在 四颈烧 瓶 中加 入 计 量 的 ＡＭ、 ＤＭＣ、 ｘ ＣＤＭＣ 和
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
定量的去离子水 ， 放人 ３ ℃恒温水浴锅 中， ０ 搅拌并使之 溶解 ， 在通氮除氧 ３ｍｉ后加人设计量的引发剂 ， ０ ｎ 聚合 保温 １ｈ ２ 后出料，得共 聚产物。将该共聚产物溶解于 水， 再用丙酮沉淀分离 ， 然后真空干燥 ， 粉碎 ， 即得评价 分析用样品。系列产物的基本物理参数列于表 ｌ 。
表 １ 系列聚合物絮凝剂的基本物理参数
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收稿 日 ： ０— ０ １ ； 回 ２ ０ — ３ ｌ 期 ２ ７ １— ９ 修 ０ ０８ ０一０
基金项 目： 广东省科技攻关项 目（ ０ ５ ３ ４ ２ ０ ） ２ ０ Ａ ０ ０ ０ ２
水缔合作用而使聚合物分子链 间的相互作用增强 ， 从 而有更强 的吸附架桥作用 ， 因此能获得更强 的絮凝能 力； 同时 ， 疏水基 团的引入可增强聚合物与有机物 的 相互作用 ， 降低絮体的亲水性 ， 加快絮体沉降速度 ， 满 足 污泥 脱水 的需 要 。 本文采用自由基水 合的方法， 以非离子单体 丙烯酰胺、 阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、 疏水单体 ＣＤ ｘ ＭＣ为原料， 通过三元共聚合成出了系列疏 水缔合阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂 ＰＡ Ｄ － ｘ ＭＣ ， （ Ｍ－ ＭＣ Ｃ Ｄ ） 讨论了聚 吉 加量等因 构、 素对絮凝ｌ 旨 影响。 的
鲁 智 勇 安利 ２ 操卫平 ， 陈 国牛 。 冯玉军 ， ， ，
（． １中国科学院成 都有机化 学研究所 ， 四川 成都 ６ ０ ４ ； ２四川石油管理局川西钻探公司 ， １０１ ． 四川 佛山 ５８２ ） ２ ３ ５ 成都 ６０５ ； １ ０ １ ３广东恒业精细化工有限公司 ， ． 广东
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水单 体 甲基 丙烯 酰 氧 乙基 长链 烷基 二 甲基氯 化铵 （ ｘ ＭＣ ｘ ４８ １ ，６ ， 制 ； Ｃ Ｄ ，＝ ， ，２ １ ） 自 过硫酸钾 （ Ｐ ）分析 Ｋ Ｓ， 纯； 亚硫酸氢钠（ ａ ｓ 。， Ｎ Ｈ ０ ）分析纯 ； 氯化钠 （ ａ １， Ｎ ｃ ）分
（） １疏水单体种类对絮凝性能的影响。表 ２中的 四个絮凝剂样品的单体投料组成均相同（ １ ， 表 ）但疏 水单体的疏水链长度不同。
表 ２ 疏水单体种类对絮凝性能的影 响（ 絮凝剂加量 １ ｍｇＬ） ０ ／
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９ ６
１１ 原 料 ．
ｌ 砣尉 破 求 爰
性 能也进 行 了研究 。
２ 结果与 讨 论 ２１ 不 同结构聚 合物 的絮 凝性 能 ．
第３卷 １
嚣 蠹
丙 烯 酰 胺 （ ， ８０ ， 西 昌九 农 科 化 工 有 ＡＭ ≥９ ． ％）江 限公 司 ， 前 经 三 氯 甲烷两 次 重 结 晶 ； 用 甲基丙 烯 酰 氧 乙基 三 甲基 氯 化 铵 （ Ｍｃ，００ ， Ｄ ８． ％） 日本 三 洋 ； 系列 疏
１ 实验 部分
作者简介 ： ￣ （９ ７ ）男 ， 鲁智： １７ － ， 助理研究员 ， ， 工学硕士 ． 主要扶事水溶性高分子 的研究 ， ￣ Ｎ）２ — ５ ３ ８ ４ 电子信箱 ）ｙ ２ ０ ＠ ａ ｏ ． ｍ ｃ ；通 （ ｏ８８２６７ （ ｚ ｌ ０ ６ ｙｈ ｏ ｏ ． ｕ ｃ ｎ 讯作者 ， ， 男 研究员 ， 博士生导师 ， 方向为 ， 丧 着 研究 性 及智 能化水溶性高分子 ， 电话 ）２ — ５ ３ ８ ４ ￣ （ Ｏ８８２６７ （ ） ｆ ｇ ｉ ．ｃｃ。 ｙ ｅ ｏ ａ ．ｎ ｊｎ ｃ
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摘
要 ： 烯酰胺 （Ｍ ）甲基丙烯酰氧 乙基三 甲基氯化铵 （ ＭＣ 、 单体 ＣＤ 以丙 Ａ 、 Ｄ ）疏水 ｘＭＣ为原料 ， 通过 自由基水 溶液共聚合法制 备了
疏水缔合 阳离 子型 絮凝剂 Ｐ Ａ — ＭＣ Ｃ Ｄ （ Ｍ Ｄ — ｘ ＭＣ） 考察 了不 同合成工艺条件下得到 的不同结构的聚合产物的絮凝性能。研究结果表明 ， ， 疏水 单体种类 、 含量及絮凝剂 浓度均对絮凝 效果有较大 的影 响 ； 疏水单 体为 ＣＤ ￣ ＭＣ和 ＣＤ 、 ￣ ＭＣ 疏水 单体含量 为 ｌ １ 絮凝剂加 量为 ｍｏ ％、 ２ｍｇ ０ ／ ， Ｌ时 综合絮凝效果较好。用所 制备 的疏水缔合 阳离子型絮凝剂和普通 阳离子型絮凝剂 Ｐ Ａ Ｄ ） Ｉ （ Ｍ— ＭＣ ￣ ］ 处理硅 藻土模拟水与城
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有机高分子絮凝剂作为处理工业废水 与生活污 水 的重要材料 ， 在环境保护 、 提高水 资源 的利用率方 面具有重要作用口 ｊ ＿。 ２ 其中阳离子型有机高分子絮凝剂 可 以通过 电性 中和和吸附架桥两种作用 ， 使带负 电荷 的胶体颗粒和其它污染物质脱稳而去除 ， 因而特别适 合 有机 废水 的处 理 。 疏水缔合水溶性聚合物是指在常规水溶性 聚合 物 的亲 水 主链 上 引入 极 少 量 疏水 单 元 （ 常＜ ｍｏ％） 通 ２ １ 而形成的一类新型功能性水溶性聚合物 ， 其溶液特性 与一般聚合物溶液存在较大差别 。 阳离子型丙烯 在 酰胺共聚物絮凝剂大分子 中引入疏水基 团后 ， 由于疏
第３ １卷
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２０ ０ ８年 １ Ｏ月
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疏水缔合阳离子型高分子絮凝剂合成与性能研究
市生活污水 ， 结果 发现 ， 疏水缔合 阳离子型 絮凝剂处理效果优于 阳离子型絮凝剂。
关 键词 ： 酰胺共聚物 ； 疏水缔合 ； 阳离子 ； 絮凝剂 丙烯
中图分 类号 ： ０ ． Ｘ７ ３５ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ：０ ３ ６ ０ （０ ８１— ０ ５ ０ １ ０ — ５ ４２ ０ ）０ ０ ９ — ３
析纯 ； 硅藻土 ， 化学纯 ； 城市污水 ， 成都市三瓦窑污水 处理 厂 ； 实验 用水 为去 离子 水 。
１２ 合成 ．
在 四颈烧 瓶 中加 入 计 量 的 ＡＭ、 ＤＭＣ、 ｘ ＣＤＭＣ 和
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表 １ 系列聚合物絮凝剂的基本物理参数
Ｔａ ｅ１ Ｔｈ ａ ｉ ｙ ｉ ａ ａ ａ ｅ ｅ ｆｆｏ ｃ ｄ ｎ ｂｌ ｅ ｂ ｓ ｃｐｈ ｓｃ ｌ ｒ ｍ ｔ ｒ ｏ ｃ ｔ ａ ｔ ｐ ｌ
２０ ｇＬ ， ｇ ｄ ｌｏ ｃ ｌ ｔｏ ｐｅ ｆ ｒ ａ ｅ ｓ ｖ ｉａ ｌ ．Ｗ ｈ ｎ ｒ ａｉ ｇ ｉ ａ ｏ ｉｅ ｍ ｉａｉ ｇ ｍ ／ ｏｏ ｆ ｃ ｕ ａｉ ｎ ｒｏ ｍ ｎｃ ｉ ａ ａ ｌｂ ｅ ｅ ｔｅ ｔｎ ｄ ｔ ｍ ｔ ｉ ｔ ｔｎ ｗ ａｅ ａ ｄ ｔｒ ｎ ｍ ｕｎｃ ｐ ｌ ａ ｔｗ ａｅ ， ｉｉ ａ ｗ ｓｅ ｔｒ ｈｙ ｏ ｈｏ ｃ ｌｙ ａ ｓ ｃ ａｉ ｇ ｃ ｔｏ ｃｆｏ ｃ ａ ｔｉ ｔｅ ｎ ｃ ｍ ｍ ｏ ｃ ｔｏｎ ｃｆｏｃ ｕａ ｔ ｄｒ ｐ ｂｉａ ｌ ｓ ｏ ｉｔｎ ａｉ ｎｉ ｃ ｕｌｎ ｓｂｅｔ ｒｔ ｏ ｌ ｈａ ｎ ａ ｉ ｉ ｌ ｃｌ ． ｎ
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基金项 目： 广东省科技攻关项 目（ ０ ５ ３ ４ ２ ０ ） ２ ０ Ａ ０ ０ ０ ２
水缔合作用而使聚合物分子链 间的相互作用增强 ， 从 而有更强 的吸附架桥作用 ， 因此能获得更强 的絮凝能 力； 同时 ， 疏水基 团的引入可增强聚合物与有机物 的 相互作用 ， 降低絮体的亲水性 ， 加快絮体沉降速度 ， 满 足 污泥 脱水 的需 要 。 本文采用自由基水 合的方法， 以非离子单体 丙烯酰胺、 阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、 疏水单体 ＣＤ ｘ ＭＣ为原料， 通过三元共聚合成出了系列疏 水缔合阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂 ＰＡ Ｄ － ｘ ＭＣ ， （ Ｍ－ ＭＣ Ｃ Ｄ ） 讨论了聚 吉 加量等因 构、 素对絮凝ｌ 旨 影响。 的
鲁 智 勇 安利 ２ 操卫平 ， 陈 国牛 。 冯玉军 ， ， ，
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水单 体 甲基 丙烯 酰 氧 乙基 长链 烷基 二 甲基氯 化铵 （ ｘ ＭＣ ｘ ４８ １ ，６ ， 制 ； Ｃ Ｄ ，＝ ， ，２ １ ） 自 过硫酸钾 （ Ｐ ）分析 Ｋ Ｓ， 纯； 亚硫酸氢钠（ ａ ｓ 。， Ｎ Ｈ ０ ）分析纯 ； 氯化钠 （ ａ １， Ｎ ｃ ）分
（） １疏水单体种类对絮凝性能的影响。表 ２中的 四个絮凝剂样品的单体投料组成均相同（ １ ， 表 ）但疏 水单体的疏水链长度不同。
表 ２ 疏水单体种类对絮凝性能的影 响（ 絮凝剂加量 １ ｍｇＬ） ０ ／
Ｔａ ｌ Ｔ ｆｅ ｔｏ ｙ ｒ ｐ ｏ ｉ ｍ ｏ ｏ ｅ ｉ ｓ ｏ ｔ ｅ ｔ ａ ｓ ｉ ａ ｃ ｂｅ２ ｈｅ ｅ ｃ ｆｈ ｄ ｏ ｈ ｂ ｃ ｎ ｍ ｒ ｋ ｎｄ ｎ ｈ ｒ ｎ ｍ ｔ ｎ ｅ ｔ
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１１ 原 料 ．
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性 能也进 行 了研究 。
２ 结果与 讨 论 ２１ 不 同结构聚 合物 的絮 凝性 能 ．
第３卷 １
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丙 烯 酰 胺 （ ， ８０ ， 西 昌九 农 科 化 工 有 ＡＭ ≥９ ． ％）江 限公 司 ， 前 经 三 氯 甲烷两 次 重 结 晶 ； 用 甲基丙 烯 酰 氧 乙基 三 甲基 氯 化 铵 （ Ｍｃ，００ ， Ｄ ８． ％） 日本 三 洋 ； 系列 疏
１ 实验 部分
作者简介 ： ￣ （９ ７ ）男 ， 鲁智： １７ － ， 助理研究员 ， ， 工学硕士 ． 主要扶事水溶性高分子 的研究 ， ￣ Ｎ）２ — ５ ３ ８ ４ 电子信箱 ）ｙ ２ ０ ＠ ａ ｏ ． ｍ ｃ ；通 （ ｏ８８２６７ （ ｚ ｌ ０ ６ ｙｈ ｏ ｏ ． ｕ ｃ ｎ 讯作者 ， ， 男 研究员 ， 博士生导师 ， 方向为 ， 丧 着 研究 性 及智 能化水溶性高分子 ， 电话 ）２ — ５ ３ ８ ４ ￣ （ Ｏ８８２６７ （ ） ｆ ｇ ｉ ．ｃｃ。 ｙ ｅ ｏ ａ ．ｎ ｊｎ ｃ