高分子量聚丙烯酰胺絮凝性能测定

   聚丙烯酰胺是目前应用最为广泛的一种水溶性高分子聚合物，但存在的问题有聚丙烯酰胺粉体产品相对分子质量较低，无法满足生产生活对高分子量产品的需求，并且粉体产品溶解速率较慢，使得其应用储存不方便。因此研究开发高分子量的聚丙烯酰胺水分散体系有极其重大的现实意义。 本文对高分子量的环境友好型聚丙烯酰胺的合成规律、粉末状和水分散体型产品的制备以及所得产品的絮凝性能进行了实验探究，得到性质稳定性能优良的聚丙烯酰胺产品。实验中以偶氮类化合物VA-044为引发剂，分别采用水溶液聚合法和水分散聚合法，以丙烯酰胺（AM）与二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）为聚合单体合成阳离子聚丙烯酰胺（CPAM），以丙烯酰胺（AM）与二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）、顺丁烯二酸（MA）为聚合单体合成两性聚丙烯酰胺（AmPAM），并对这两种方法所得产品采用以下表征方法：红外光谱表征、聚合物固含量测定、聚合物特性粘度和分子量的测定、CPAM的阳离子度测定、水分散体粒度分布测定、水分散体表观粘度测定、水分散体的光学显微镜检测、水分散体的扫描电镜检测（SEM）、水分散体的透射电镜检测（TEM）等。 通过上述表征和测试，结果表明：①采用水溶液聚合法合成CPAM，当单体浓度为15~20wt%，温度在52℃，pH值为6，引发剂用量为0.05%~0.1wt%；N,N-亚甲基双丙烯酰胺用量为0.0005~0.005wt%，单体摩尔比为8：2时；分子量最大为4.25×107；②采用水溶液聚合法合成AmPAM，当单体浓度为20wt%，单体摩尔比为1：8：1；引发剂用量为0.01%~0.05wt%；温度在50℃，pH值为7时，分子量最大为4.28×107，水溶液聚合时间为6~8个小时；③采用水分散聚合法合成CPAM水分散体，当单体浓度为20wt%，引发剂用量为0.01%~0.05wt%；硫酸铵浓度为20%，分散稳定剂聚二甲基二烯丙基氯化铵（P-DMDAAC）用量为0.40~0.45g·g-1，单体摩尔比为8：2；N,N-亚甲基双丙烯酰胺用量为0.005~0.01wt%；温度50~55℃，pH值5~7时，分子量最大为3.90×107，固含量99.07%；④采用水分散聚合法合成AmPAM水分散体，当硫酸铵浓度为20~25%，分散稳定剂P-DMDAAC用量为0.40~0.45g·g-1，单体浓度20~25wt%，单体摩尔比1：8：1；引发剂用量0.005%~0.05wt%；温度50~55℃，pH值为7时，分子量最大为4.12×107，固含量98.61%，水分散体系均一、透明、流动性好，稳定时间240天以上，水分散聚合时间8~10个小时。两种聚合方法的聚合过程中通氮气排除体系中的氧是最关键的一步。 通过用上述实验室自制聚丙烯酰胺样品处理不同粒度大小的硅酸钙（CP，800目），硅藻土（CP，500目），高岭土（CP，5000目）模拟废水，考察絮凝剂聚丙烯酰胺在不同投加量、分子量、阳离子度、pH值以及粉末产品和水分散体的絮凝性能，结果表明在其它条件一定的情况下，随着阳离子聚丙烯酰胺的阳离子度、投加量、分子量的增大，被处理污水的透光率不断增大；阳离子聚丙烯酰胺在应用环境pH为4-7时，可以达到较好的絮凝效果；而两性聚丙烯酰胺的最佳应用环境pH值在5-9，可见两性聚丙烯酰胺比阳离子聚丙烯酰胺的应用范围广泛，并且水分散体产品的作用效果明显好于粉末状产品。