高效絮凝劑的制備與性能

/高效絮凝劑的制備與性能一、目的要求學(xué)習(xí)溶液聚合的基本原理.練習(xí)溶液聚合及共聚合的基本操作。學(xué)習(xí)聚合物粘均分子量的測定方法。研究水溶性高分子及其陽離子功能化產(chǎn)物對(duì)污水中懸浮顆粒物的絮凝能力.二、基本原理１，聚合原理丙烯酰胺(AM)是水溶性單體,容易進(jìn)行溶液均聚合，到相應(yīng)的均聚物PＡM.若與陽離子單體一起共聚合,就得到陽離子化的共聚物CPAM。其反應(yīng)式可表示為：2,粘度與分子量均聚物PAM的粘均分子量可以在實(shí)驗(yàn)室用一點(diǎn)法方便地測定出來。粘度是指流體對(duì)流體的阻抗能力,可采用動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度或特性粘數(shù)表示之。測定液體溶液的粘度,可以檢查其分子量分布。相對(duì)粘度ηr（又稱粘度比）是溶液(或分散相)的粘度η與溶劑（或連續(xù)相）的粘度η0之比值。通常是在極稀的濃度下進(jìn)行測定,稀溶液和溶劑在粘度計(jì)中流過時(shí)間(t和t0）與粘度成正比，因此有:增比粘度ηsp（又稱比粘度)是溶液（分散相）的粘度η與溶劑(或連續(xù)相）的粘度η0之差被溶劑（或連續(xù)相）的粘度η0除得之商，即：對(duì)于部分線性高分子,測定出極稀的濃度下相對(duì)粘度ηr和增比粘度ηsp后就可以用如下公式計(jì)算出其特性粘數(shù):C為溶液的濃度（ｇ/ｍＬ)實(shí)驗(yàn)證明,當(dāng)聚合物、溶劑和溫度確定以后，特性粘數(shù)［η]的數(shù)值與粘均分子量Ｍη滿足如下關(guān)系式：即只需在一個(gè)濃度下,測定一個(gè)粘度數(shù)值便可算出聚合物分子量，這種方法稱做一點(diǎn)法.K值與體系性質(zhì)有關(guān),但關(guān)系不大,僅隨聚合物分子量的增大而有些減小(在一定的分子量范圍內(nèi)可視為常數(shù))，隨溫度增加而略有下降；而α值卻反映高分子在溶液中的形態(tài)，取決于溫度、高分子和溶劑的性質(zhì).α一般在0。５～1之間。3,絮凝與污水處理污水懸濁液中含有大量懸浮顆粒物雜質(zhì),雖然不加任何處理劑這些雜質(zhì)也會(huì)因重力作用而沉降，但速度慢并且沉淀物疏松體積大。高分子通過吸附架橋作用可以使固體雜質(zhì)較快速沉降，并且致密。懸浮顆粒物雜質(zhì)常常表面帶負(fù)電，因此高分子的特性會(huì)直接影響絮凝的速度與效果。三、實(shí)驗(yàn)試劑和儀器1,實(shí)驗(yàn)試劑丙烯酰胺AM二烯丙基二甲基氯化銨DADMAＣ過硫酸鉀KPS氯化鈉蒸餾水污水懸濁液2種(自備）２,儀器小組用:150mＬ三口燒瓶1個(gè)電動(dòng)攪拌器一套回流冷凝管一支０—１00℃溫度計(jì)一支水浴鍋一個(gè)100ｍＬ容量瓶2個(gè)1０0mL大量筒４個(gè)１00/250/5０0mL大燒杯各1個(gè)公用:恒溫水槽4套烏式粘度計(jì)４支秒表4支砂芯漏斗(#5）4支鐵夾乳膠管四、實(shí)驗(yàn)過程1，聚合１。1AM均聚合在裝有攪拌器、冷凝管、溫度計(jì)的150ｍL三頸瓶中，順次加入溶有5gAM的35ｍL蒸餾水溶液、溶有0.05—0.2gKＰS的1０mL蒸餾水溶液，開動(dòng)攪拌,加熱升溫至70℃,反應(yīng)2h,然后升溫至８0℃，反應(yīng)0。5h，結(jié)束反應(yīng)，冷卻得到聚合物PAM溶液。接著將一定質(zhì)量的聚合物PAM濃溶液用0.５moｌ／Ｌ的ＮaCl溶液稀釋成~2g/L的稀溶液，該溶液用作PAM分子量測定。本實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)公式為:另外，將一定質(zhì)量的聚合物PAM濃溶液用蒸餾水稀釋成1000ｍg/L的稀溶液1０0ｍL，該溶液用作絮凝實(shí)驗(yàn)研究。1。２AM—DADMAC共聚合在裝有攪拌器、冷凝管、溫度計(jì)的1５０mL三頸瓶中，順次加入溶有5gＡM和0。5-1。５gDＡDMAC的35mL蒸餾水溶液、溶有０．05-0．２gＫPS的１0mＬ蒸餾水溶液,開動(dòng)攪拌，加熱升溫至70℃,反應(yīng)２h，然后升溫至8０℃,反應(yīng)０.5h,結(jié)束反應(yīng)，冷卻得到共聚物P（AM－ＤＡDMAC)溶液。接著將共聚物P（AM-DADMAＣ）濃溶液用蒸餾水稀釋成1000ｍg/L的稀溶液1０0mＬ,該溶液用作絮凝實(shí)驗(yàn)研究。2，粘均分子量測定2.1烏氏粘度計(jì)(見附圖1）經(jīng)浸泡、蒸餾水洗滌，并將水甩干.2.2ＮaＣl稀溶液以及用NaCl稀溶液稀釋得到的聚合物溶液用砂芯漏斗過濾，然后裝入容量瓶中，再將容量瓶中置入２5±０。１℃的恒溫槽中2０ｍin，并不時(shí)搖動(dòng)。２。３烏氏粘度計(jì)置入恒溫槽中（見附圖2），分別測定出恒溫的ＮａCl稀溶液（A）以及用ＮaCl稀溶液稀釋得到的聚合物溶液(Ｂ）流過測定球的時(shí)間３次，并完成表1、表2。表1PAＭ分子量測定相關(guān)數(shù)據(jù)流體流出時(shí)間/s平均流出時(shí)間/sηｒηsｐ第1次第２次第３次AB表2聚合物基本參數(shù)聚合物原料配方/ｇ分子量×10—５陽離子度／％AMDADMACKＰSPＡM0CPAM—－3，絮凝實(shí)驗(yàn)３。1分析自備的污水懸濁液的基本理化指標(biāo)，包括ｐH值、顆粒物含量、色澤等.3。2用1０0mL的量筒中分別量取一定體積的污水,再加入計(jì)量的已稀釋成１00０mg/L的聚合物溶液，搖勻，靜置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，觀察絮凝現(xiàn)象,并記錄完全絮凝的時(shí)間及絮凝體體積。處理劑濃度與污水體積對(duì)應(yīng)關(guān)系參考見表3。表3處理劑濃度與污水體積對(duì)應(yīng)關(guān)系污水/mL1０0０mｇ/L聚合物溶液/mL處理劑濃度/ppm９911０９55509０１0１0０80202003。3結(jié)果討論：3．3.1ＰＡＭ濃度與污水懸濁液3．3。２PAM濃度與污水懸濁液3。3.3CPAM濃度與污水懸濁液３．3.4ＣPAM濃度與污水懸濁液3．３.５Ｐ