1、陽離子型聚丙烯酰胺高聚物的合成及除油效果研究論文 鄭淑娟張忠誠李廣武摘要：首先采用一步法合成出DDAA水溶液，提純后采用水溶液自由基聚合方式與丙烯酰胺A反響生成陽離子型聚丙烯酰胺二元共聚物。在反響過程中討論了A與DDAA摩爾比對聚合反響的影響。最后通過燒杯實驗研究了該陽離子高聚物對含油廢水的除油效果。關鍵詞：陽離子聚合物二甲基二烯丙基氯化銨聚丙烯酰胺高聚物除油效果二甲基二烯丙基氯化銨(DDAA)與丙烯酰胺(A)的共聚物聚丙烯酰胺高聚物P(A-DDAA)是一種陽離子型有機高分子絮凝劑。由于它具有正電荷密度高，水溶性好，相對分子量易于控制，造價低廉等優點，因此在水處理領域中得到越來越廣泛的重視和應

2、用1。此外，P(DDAA-A)還可用于處理含水礦漿以及別離煤礦廢水中的懸浮物，其處理效果超過了單獨使用二甲基二烯丙基氯化銨均聚物PDDAA或聚丙烯酰胺PA。這種聚合物還被廣泛應用到石油開采、造紙、采礦、紡織印染及日用化工等領域13。本文首先合成出DDAA溶液，通過減壓蒸餾對其提純后采用水溶液自由基聚合方式，以EDTA為聚合助劑，用過硫酸鉀引發，使DDAA和A共聚成P(A-DDAA)，并在反響過程中研究了A與DDAA的摩爾比對聚合反響的影響。最后通過燒杯實驗對P(A-DDAA)處理煉油廠廢水效果進展了研究。1實驗儀器、材料和方法1.1實驗儀器501型超級恒溫器；通氮裝置；D-7401-型電動攪拌

3、器；ZK-820型真空枯燥箱；烏氏粘度計型號4L、0.6；秒表。1.2試劑二甲胺、氯丙烯、A溶液工業品，濃度為40%、過硫酸鉀、EDTA、硝酸銀、鉻酸鉀，以上均為AR級。無水乙醇、丙酮、Nal、NaH，均為P級。1.3DDAA的合成將裝有攪拌器、冷凝管、溫度計和加料漏斗的250L四口燒瓶置于低于20的恒溫水浴中，參加一定量的二甲胺后開場攪拌，同時滴加提純的氯丙烯和NaH溶液，保持pH在9.510.5。在參加定量的NaH溶液和氯丙烯后，升溫回流至反響完全。上述得到的產品靜置后，通過過濾將結晶出的Nal晶體除去，將濾液轉移到250L燒瓶中，用NaH溶液調pH至10左右，然后減壓蒸餾除去未反響的原料

4、及反響副產物，過濾后得到的濾液便是純度較高的DDAA溶液。1.4P(A-DDAA)的合成在150L三口燒瓶中，按一定配比參加A和DDAA，必要時參加定量聚合助劑，再加蒸餾水或去離子水稀釋至所需濃度，通N20.5h，然后參加定量的引發劑，置于恒溫水浴中，攪拌聚合5h后停頓。1.5D測定方法測定原理：取3.0L搖勻的待測水樣于反響管中，按順序依次參加一滴氯掩蔽劑，1L專用氧化劑，然后垂直快速參加5.0L催化劑使用液。然后將反響管放入TL-1A型D速測儀中，于165下反響10in，然后進展空氣冷卻，向各反響管中參加蒸餾水3.00L，蓋塞搖勻，于波長610n處，以水為參比，測定各溶液的吸光度(A)，由

5、吸光度與相應的D標準曲線查出相應的D值。D標準曲線的制作：稱取0.8502g鄰苯二甲酸氫鉀，用蒸餾水配制濃度相當于D1000g/L的標準液，然后配制濃度的一系列試樣(6個)，分別測其A，標繪A與相應的D標準曲線，結果如圖1所示。圖1吸光度與D的關系曲線圖中曲線關系式為：Y=0.003945+0.0002139X；r=0.9999式中：Y為吸光度；X為D(g/L)；r為相關系數。1.6油含量測定方法測定原理：取一定量的試樣，經石油醚萃取定容后，在225n波長下，測定含油量。油標準曲線的制作：向50L容量瓶中參加適量標準油液濃度為0.1g/L，用石油醚定容，配制一系列油濃度的試樣5個，在225n處

6、，用10石英比色皿，測定其A。經空白校正后，以油為橫坐標，A為縱坐標，繪制標準曲線，結果如圖2所示。圖2吸光度與相應含油量標準曲線圖中曲線關系式為：Y=0.001948+0.02592X；r=0.999946式中：Y為吸光度；X為油g/L；r為相關系數。2結果與討論2.1DDAA起始濃度對A-DDAA共聚反響的影響將自制的DDAA溶液與工業品A溶液按摩爾比1:1混合，用蒸餾水調節DDAA的起始濃度，保持其他條件不變，考察了DDAA起始濃度對A-DDAA共聚反響的影響見圖3。其他條件的情況是：過硫酸鉀濃度為1%；EDTA濃度為20010-6；聚合溫度為50。圖3DDAA起始濃度對DDAA-A共聚

7、反響的影響由圖3看出，隨著DDAA起始濃度的增大，P(A-DDAA)聚合物的特性粘度也隨之逐漸升高，然后有緩慢下降的趨勢，在55%附近有一最高值；陽離子度那么逐漸下降然后上升。這可能是因為在DDAA起始濃度較低時，A與DDAA碰撞聚合的時機較小；而DDAA由于體積較大，它們之間更易聚合，因此得到的聚合物陽離子度較高；同時DDAA更易發生鏈轉移，因此特性粘度較低。隨著DDAA起始濃度的增大，A進入分子鏈的幾率變大，A的高活性使分子鏈較長，特性粘度增大，同時DDAA進入分子鏈的幾率降低，因此陽離子度下降。當DDAA起始濃度繼續增大時，體系變得較粘稠，A的運動減弱，進入鏈中的幾率又降低，因此特性粘度

8、有下降趨勢，陽離子度那么升高。2.2反響物料中DDAA含量對A-DDAA共聚反響的影響在A與DDAA的共聚反響過程中，改變反響物料中DDAA的含量，按摩爾比從0%100%變化，然后參加濃度為20010-6的EDTA，1.0%的過硫酸鉀，在35下進展反響。實驗結果如圖4所示。圖4反響物料中DDAA含量對DDAA-A共聚反響的影響由圖4可以看出，隨著反響物料中DDAA含量的增加，共聚物的陽離子度在逐漸上升，特性粘度卻在逐漸下降。因為每個DDAA帶一個正電荷，所以隨著其含量的增加陽離子度逐漸升高；因A和DDAA的競聚率不同，A的競聚率為6.7，DDAA為0.58，A的相對活性較強，聚合活性較DDAA

9、大得多，所以當增長鏈末端為A自由基時，分子鏈易增長，宏觀上特性粘度升高；當增長鏈末端為DDAA自由基時，分子鏈易轉移或終止，宏觀上特性粘度降低。DDAA相對較低的活性，總使共聚物的陽離子度和分子量不可兼得。2.3P(A-DDAA)聚合物處理煉油廢水的效果研究煉油廠每天排放大量含油廢水，污染物質主要是油類、酚類、腈類等，這類物質假設進入生化處理單元，將破壞其正常運行，因此應在這之前將此類污染物質除去。本文試驗了P(A-DDAA)聚合物的除油效果，試驗水樣取自濟南煉油廠廢水處理車間的隔油池出水。經測定，水樣的pH為7.6，D為234.0g/L，含油廢水的石油醚萃取液的最大吸收波長在225n，原水在

10、此波長下測定的油含量為93.57g/L。由圖5可見，P(A-DDAA)聚合物的投加量對除油效果影響較大。隨著投加量的增大，廢水中油含量迅速下降，下降速度逐漸放慢，曲線變得較平緩。P(A-DDAA)在投加過量時，油含量有升高現象，呈現出的最正確投藥范圍較窄，這是因為在投加了過量的絮凝劑后，油污出現了再穩定現象。P(A-DDAA)的除油效果明顯好于當前普遍應用的PA絮凝劑，這可能是P(DDAA-A)在特性粘度增加不大的情況下陽離子度較大所致34。P(A-DDAA)聚合物除D效果隨著投加量的增大，水樣D含量也逐漸下降，到達低點后又逐漸上升。水樣D含量又重新升高，除了因為絮凝劑投加過量導致油污重新穩定

11、外，還因為過量的聚合物產生了額外的D5。將圖6和圖5對照可以發現，D的變化曲線與油含量的變化曲線很相似，這說明煉油廢水中D主要來自分散于水中的油污。能使油含量降低的聚合物一般也會使D降得較低。圖5PA和P(A-DDAA)的除油效果圖6PA和P(A-DDAA)的除D效果PA=9.08dl/g；P(A-DDAA)=8.00dl/g陽離子度=16.2%；P(A-DDAA)=697dl/g陽離子度=36.2%3小結通過一步法首先合成出DDAA，然后通過自由基聚合方式與A共聚反響生成P(A-DDAA)共聚物，并對其除油效果作了比擬。結果說明，A與DDAA的摩爾比對共聚物的特性粘度和陽離子度有很大影響，隨著DDAA含量的增大，宏觀上特性粘度降低，陽離子度升高。DDAA相對較低的活性，使共聚物的陽離子度和分子量不可兼得，應根據處理對象的情況選擇適宜的A與DDAA摩爾比。最后通過除油效果實驗證實了P(A-DDAA)具有比PA和PDDAA更好的除油效果。參考文獻1趙華章，高寶玉，岳欽艷.二甲基二烯丙基氯化銨(DDAA)聚合物的研究進展.工業水處理，1999，19(6)：142愈益平.二烯丙基胺類聚合物的研制和在石油開采中的應用.油田化學，1991，8(3)：1941993高華星，程樹軍，饒炬，等.高分子陽離子絮凝劑用于煉油廢水處理研究.功能高分子學報，