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光引發聚合陽離子型聚丙烯酰胺的製備表征及應用

發布日期：2014-10-19 19:11:01
光引發聚合陽離子型聚丙烯酰胺的製備表征及應用研究
光引發聚合陽離子型聚丙烯酰胺的製備表征及應用:
光引發聚合陽離子型聚丙烯酰胺的製備表征及應用,為了保證我國水資源的長期有效利用，解決逐漸嚴重的水環境汙染問題，汙 水處理刻不容緩。而目前廣泛使用的汙水處理技術之一的絮凝沉澱法，絮凝劑的 種類和性質直接決定了它的絮凝效果。作為一種有機高分子絮凝劑，陽離子聚丙 烯酰胺CPAM的傳統合成工藝雖較成熟，但仍存在產品質量不穩定、成本高等缺 陷，因此研究新的合成方法並製得綜合性能高的絮凝劑具有很大意義。論文旨在 采用光引發聚合這一新技術研究和製備出相對分子質量高、溶解性高、殘留單體 含量低且絮凝效果優的888电子游戏官网絮凝劑。
論文研究以丙烯酰胺（AM)和丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DAC)為單體， 在以365nm為主波峰的高壓汞燈下，采用光引發聚合法，製備888电子游戏官网 絮凝劑。實驗表明，有機偶氮引發劑A用量為5%。，單體質量分數為30%,陽離 子度為40%,增溶劑B用量為4%。，反應體係pH值為5,反應時間為1h，合成的 聚合物相對分子質量可達900萬。
通過紅外光譜分析對聚合產物的結構進行表征，證明合成產物確為AM與 DAC的共聚物CPAM。差熱-熱重分析表明自製888电子游戏官网在常溫下是穩定 的。紫外可見光譜分析證明單體之間確實發生了聚合反應，合成了新的物質CPAM。 對自製CPAM的形貌結構進行掃描電鏡分析，結果表明自製888电子游戏官网吸 附架橋能力提高，絮凝性能增強。
采用乙醇-水混合液提取聚合物中未反應丙烯酰胺單體，並用紫外分光光度法 測定提取液中丙烯酰胺的含量。實驗研究了反應時間、有機偶氮引發劑A、陽離 子度、增溶劑B和絡合劑EDTA對聚合產物殘留AM含量的影響。結果表明，延 長反應時間至60min，CPAM殘留單體含量可降至0.21%;有機偶氮引發劑A用量 為5%%和陽離子度為40%時，聚合物殘留單體含量最低；增溶劑B對聚合物殘單 含量有一定影響；絡合劑EDTA對聚合物的殘單含量影響較小可不作考慮。
將自製產品用於汙泥脫水實驗研究。實驗表明，自製的CPAM分子量為800 萬，陽離子度為40%，投加量為30mL時脫水效果最好，濾餅含水率為82.2%，濾 液濁度為1.41NTU。另外還將自製產品與國內外常用的三種絮凝劑進行汙泥脫水 效果對比實驗，結果表示，自製產品汙泥脫水效果優於山東產品，略優於江蘇產 品和日本產品。
緒論
1.1絮凝劑概述
水資源，作為一個最基本的資源之一，是我們人類可生存的保障品，中國的 淡水資源量總的來看，雖然全球水資源的6%都在中國，有2.81萬億立方米，世界 排名為第四位。但是，我國是個典型的缺水國，人均淡水資源量少，隻是世界平 均水平的1/4,被歸為了全世界13個人均水資源缺乏的國家之一。更為嚴重的是， 水資源的分布極其不平均，南方可稱之為水源充足，攘括了中國大部分的淡水資 源，但是，北方的淡水資源隻有南方的1/4。另外，隨著我國經濟的迅猛發展，人 數的急劇增長，工業化和城市化的進程加快，同時，人均用水量也在增加，汙水 排放量相應地也在增加，更為嚴重的是，水體的使用功能在受到大量的水汙染後 急劇地減弱，這些現實存在的問題，使得中國在水資源短缺上的矛盾更加尖銳， 我國向可持續發展戰略挺進的腳步受到嚴重地阻礙，並且，人民群眾的健康、城 市居民的飲水安全也難以得到保障。
為使我國水資源的長期有效利用得到保證，解決逐漸嚴重的水汙染問題，汙 水處理刻不容緩。國內外眾多學者做了大量的有關水處理方麵的研究，開創了很 多處理工藝，如“吸附法”、“生化法”、“絮凝沉澱法”、“汙水生態處理技術”、“離 子交換法”、“化學氧化法”等。而絮凝沉澱法，作為一種物理兼化學處理技術， 具有處理效率高、工藝簡單、成本較低等優勢，人們廣泛地將其應用於水處理。 絮凝劑故而成為了絮凝沉澱法這一處理技術的重心 。
絮凝劑，是一類可將某些特殊物質凝聚而沉降的物質，這些特殊物質可以是 膠粒、溶液中的溶質，或者固體懸浮顆粒等[2]。經過絮凝劑處理後的水，可以再次 被人們利用，顯著地提高了我國水的利用率，在大大地解決了這一水汙染難題之 餘，也給工業發展帶來了福音。所以說，絮凝劑在廢水處理中的地位，是不容忽 視的。
1.1.1絮凝劑的分類
絮凝劑的分類方法有很多，縱觀目前我國常用的絮凝劑，將其大致分為“無 機”、“有機”、“微生物”和“複合絮凝劑”四大類。
①無機絮凝劑
無機絮凝劑，主要是讓粒子上的電荷被中和後，使粒子凝聚，廣泛應用於飲 用水和工業廢水的淨化處理[3]。若按相對分子質量分類，無機絮凝劑可細分為“無 機低分子”和“無機高分子”兩大類。
1)無機低分子絮凝劑
無機低分子絮凝劑主要是一類低分子的無機鹽，可分為鋁鹽類和鐵鹽類，具 有效能高、價格低等特點[4]。它主要根據絮凝劑的電中和作用，減小或抵消顆粒之 間的排斥力，使顆粒凝聚一起而形成絮體被分離出來。常用的鋁鹽類主要有硫酸 鋁（Ab(S〇4)3)、鋁酸鈉（NaAl〇2)及明礬（AlK(S〇4)2.12H2〇)等；常用的鐵鹽 類主要有硫酸亞鐵（FeS〇4)、硫酸鐵（Fe2(S〇4)3)以及三氯化鐵（FeCb)等。在 造紙廢水、淨化汙水等方麵，這些無機絮凝劑得到了非常好的應用。硫酸鋁沒有 毒性，使用簡便，價格實惠，絮凝性能好，處理後的水質不會有很大問題；但其 缺點是當水溫較低時，硫酸鋁水解較困難，絮體不緊實，並且鋁鹽類絮凝劑會產 生二次汙染，最終危害人體健康。三氯化鐵的優點有形成的礬花沉降好，去濁能 力優於鋁鹽，pH值選擇範圍比較大；但是，缺點是處理後的水顏色比較重，不清 澈，有腐蝕金屬的可能性，並且高濃度的鐵也不利於人體健康和生態環境。鑒於 在水處理中存在的種種弊端，無機低分子絮凝劑於六十年代後期，最終被新興起 來的無機高分子絮凝劑順勢取代[5]。
2)無機高分子絮凝劑
無機高分子絮凝劑是發展於傳統低分子絮凝劑一類水處理技術常用絮凝劑， 如鋁鹽、鐵鹽。主要有“聚合氯化鋁（PAC)”、“聚合硫酸鋁鐵（PAFS)”、“聚合 硫酸鐵（PFS)”、“聚合氯化鐵（PFC)”等。
聚合氯化鋁（PAC)是一係列的中間水解產物，介於氯化鋁和Al(OH)3之間的， 相互聚合而成的高分子化合物，是一種優良的無機高分子絮凝劑，它通過羥基架 橋聚合，分子中伴有數量不定的羥基[6]。在眾多無機高分子絮凝劑中，聚鋁絮凝劑 被生產得最多，應用得最廣泛。與鐵係、硫酸鋁等絮凝劑相比，PAC具有投藥量 少、效率高、絮體大而密實、沉降速度快、淨水效果好等優點，但是，不足之處 是PAC的生產受限，成分較複雜，生產周期較長，難以控製反應條件，因此，難 以獲得同一聚合度的產品，價格也比較昂貴。
聚合硫酸鋁鐵（PAFS)是在以鋁鹽為主、鐵鹽為輔的生產基礎上研製成功的 新型高效混凝劑，產品兼具了聚合硫酸鋁、鐵的雙重特性，相對分子質量較大。 PAFS的水解產物，與水中懸浮物、膠體顆粒等，可發生電中和和壓縮雙電層作用， 讓廢水中的懸浮物、膠體雜質之間發生粘連、架橋，在沉降過程中達到去除[7-8]。 因此，聚合硫酸鋁鐵具有沉澱絮體大，沉降快，水解濁度低，絮凝效果好等優點， 同時其生產工藝簡單，反應時間短，價格低、pH值適用範圍寬。目前主要用於含 硫、油田、造紙、含磷等多個廢水領域。
聚合硫酸鐵（PFS)是羥基被引入到硫酸鐵的網狀結構中，從而變成的一種絮 凝劑。PFS可有效去除水中的金屬離子、亞硝酸鹽、有機物、懸浮物、膠體等，對 浮遊微生物也有很好的去除作用。另外，PFS還有除臭、破乳及汙泥脫水等功能，   腐蝕金屬設備較小，在處理含油汙水上，效果顯著優於FeS〇4。但其不足是處理後 的出水達不到無色，汙泥量堆積很多。目前PFS已在工業廢水、城市汙水處理中 得到廣泛應用[9]，但與PAC類似，PFS的相對分子質量以及吸附架橋能力仍遠比 不上有機絮凝劑，而且還存在出水顏色較深等問題。
聚合氯化鐵（PFC)，日本在1984率先合成了該產品，在FeCb溶液中逐滴加 入NaOH溶液，控製反應堿化度，可得到雜質較少的聚合氯化鐵。在工業生產上， 以HNO3作為催化劑，使用鹽酸處理廢鋼渣，其浸出液經通氧氣氧化後，即製成 PFC。較多的陽離子存在於PFC溶液中，有一定的鹽基度，其腐蝕作用弱，絮凝 性能因而稍強。另外，PFC具有用量不多的優點，使用簡便、沉降較好、性能比 高等特點。PFC因堿化度的不同其對腐蝕特性的影響也不同，相比FeCb，PFC 具備降低鐵鹽的腐蝕能力、抑製鐵離子的氧化溶解等作用，從而削弱了腐蝕性； PFC的腐蝕性與堿化度成反比，堿化度升高，腐蝕性反而降低。
②有機絮凝劑
有機絮凝劑是60年代後開始使用的第2代絮凝劑，它主要是依靠吸附、架橋 作用使水體中的膠體顆粒吸附到絮凝劑分子鏈上，形成絮凝體沉降[10]。從化學成 分講，有機絮凝劑一般可分為合成類、天然類有機高分子絮凝劑兩大類 。相比於 無機類，有機類在投加量、使用條件、使用效果、絮凝能力上占有一定的優勢， 因而其未來是很有市場的。
1)合成有機高分子絮凝劑
依據所帶不同的電荷，可細分為“陽離子型”、“陰離子型”、“非離子型” 和“兩性型”絮凝劑，實際處理應用中使用稍多的為陽離子、陰離子和非離子型 絮凝劑[11]。
a.陽離子型高分子絮凝劑
陽離子型有機高分子絮凝劑，除了通過“電中和”、“架橋”作用脫穩絮凝， 還能與帶負電荷的可溶解性物質發生反應，形成難溶解物，以此便於沉降脫水。 陽離子型聚合物對有機物和無機物都有很好的淨化作用，而且更適合於有機物含 量高的廢水，pH值可為中至強酸性，用量少，毒性也小。相比於非離子、陰離子 有機高分子絮凝劑，陽離子型的種類繁多，是有機高分子絮凝劑相關種類研究的 核心。在發揮電中和作用後，還可發揮長分子鏈的吸附、架橋作用，懸浮顆粒被 絮凝沉降下來，如汙水中的油滴、懸浮物質、可溶解性膠體和水溶性有機物質等， 其表麵大多呈現負電性，在降解去除這些汙染物質上，陽離子型的絮凝劑則有獨 特的作用。因表現出凝聚和絮凝的二重功能，它可以稱得上一種多功能絮凝劑 [12-13]，降低水中的COD值、濁度十分有效。
b.陰離子型高分子絮凝劑
陰離子型有機高分子絮凝劑，常用的有“聚丙烯酸鈉”、“聚苯乙烯磺酸鈉”、 “丙烯酰胺”與“丙烯酸鈉”共聚物等。陰離子型聚丙烯酰胺，可通過聚丙烯酰 胺的水解，或者丙烯酰胺與丙烯酸鹽共聚合成，但是，它在酸性介質中羥基解離 受到限製，pH值和鹽類對它有影響，因此降低了一些礦物的吸附活性。因為帶有 負電荷的強親水基團，陰離子型對表麵的膠體顆粒持有選擇絮凝作用；也即是說 一旦懸浮物表麵的負電荷變多，那麽它的絮凝效果將變差，甚至絮凝不起；同樣， 隨著陰離子度的增加，絮凝劑對於這一懸浮物的絮凝效果會出現某一最佳值。陰 離子型絮凝劑，在選礦、冶金、洗煤、食品行業等，石油鑽井過程中的固液分離， 處理高濁度水上用途廣泛。
c.非離子型高分子絮凝劑
非離子型高分子絮凝劑，常有“聚乙烯醇”、“聚氧化乙烯”、“聚丙烯酰 胺”等。在石油工業上，聚丙烯酰胺是應用最多的，它能在鑽井泥漿中，作防塌 齊U、絮凝劑、降失水劑用；在采油中，作驅油劑、增稠劑用，在壓裂中，作懸砂 劑用；非離子型聚丙烯酰胺可通過多種化學聚合方法製成，但是，傳統的化學聚 合方法合成的聚丙烯酰胺產品，分子量和固含量均較低。要改善它的絮凝效果， 可以適當地提高反應體係黏度，這樣溶液的流動阻力得到增加，比表麵積也變大， 其絮凝網捕能力也隨之加強，絮凝效率因而得到改觀。
d.兩性型高分子絮凝劑
水溶性兩性高分子絮凝劑，在其他高分子絮凝劑的受到使用範圍製約的情況 下，逐漸引起了人們的關注。兩性型絮凝劑在處理同時含有兩種離子的汙水時尤 其適合，因為它帶有正、負基團，其絮凝和汙泥脫水效果良好，pH值使用範圍廣， 在酸、堿性介質中都可以使用，是國內外學者探討和研究的熱點[14]。
相比於其它絮凝劑，兩性型高分子絮凝劑應用前景良好：㈠汙泥脫水。兩性 高分子絮凝劑處理後的汙泥含水率減少，沉降比較好；㈡去除金屬離子。陰、陽 離子基團的同時存在，易螯合金屬離子，達到等電點時其得到釋放，以此回收和 分離金屬離子；㈢去除中、小分子有機物。如“表麵活性劑”、“腐殖酸類物質” 等。至此國內外關於染料廢水處理的報道有很多；㈣去除分子量低的有機物。這 類物質可與其中的陰、陽離子活性基團發生絡合，從而達到去除。
2)天然有機高分子絮凝劑
與合成類相比，天然有機高分子絮凝劑優點諸多，如來源途徑多，原材料能 再生，毒性低至無毒，生物降解易達到，價格實惠，二次汙染基本沒有等。但是， 它也存在一些弱點，如很小的電荷密度、較低的相對分子質量、活性容易消失。 它的絮凝性能可以通過對羥基進行氧化、酯化、交聯、醚化以及接枝共聚等改性， 大程度地增加其活性基團，使捕捉與促沉作用有效加強而得到增強。目前，天然  
有機高分子絮凝劑主要可分為三類一a.澱粉衍生物；b.木質素衍生物；c.甲殼素、 殼聚糖類改性產物等[1]。
a.澱粉衍生物絮凝劑
澱粉是自然界中含量最為充裕的天然資源，低價，可完全生物降解其產物， 可良好地循環於自然界中，是一種較早研發的天然有機高分子絮凝劑。截至目前， 接枝類、離子化、磺原酸酯類改性澱粉絮凝劑三大類是澱粉衍生物絮凝劑的主要 物質。澱粉，經眾多脫水葡萄糖單元，以糖甙鍵連成，醇羥基平均分布於每個單 元的2、3、6位置上，導致澱粉分子中活性基團豐富。作為極其重要的澱粉衍生 物之一，陽離子澱粉，它是在堿催化作用下，胺類化合物與澱粉分子中的羥基反 應，產生醚衍生物，連帶著氨基，氮原子因而帶上正電荷。季銨型陽離子澱粉， 能成為國內外諸多學者研究的重點，歸於其強陽離子性、pH範圍寬。在工業廢水 處理中，陽離子改性澱粉絮凝劑，一直承優良的高分子絮凝劑、陰離子交換劑之 稱[15]。數年以來，學者們積極廣泛地開展了澱粉與各單體，如“丙烯酰胺”、“丙 烯”、“丙烯酸酯”、“腈丙烯酸”等的接枝共聚反應的研究，致力於開發應用改性 產品。相比聚丙烯酰胺，澱粉衍生物絮凝劑在穩定性、適應範圍、絮凝性能上獨 具特色，在眾多領域，如治理工業廢水、汙泥脫水、淨化飲用水、去除分離重金 屬離子以及礦物的冶煉等，被應用得很廣泛。
b.木質素衍生物絮凝劑
木質素，作為植物原料的主要成分用於製漿造紙，實質上是一種天然的，植 物纖維中的芳香族高分子。木質素要成為性能良好的絮凝劑，可通過與低級脂肪 醛聚合，或者氧化縮聚而得到[16]。木質素優點顯著，如可生物降解、可再生、無 化學毒性等，其分子中包含不同種類的活性官能基。木質素，可看作優良的綠色 化工原料，它的開發利用備受人們關注，因為它能使黑液排放減少、使環境得到 保護，顯現出良好的經濟效益。因含蛋白質的廢水經處理後，回收來的蛋白質， 常作飼料用，故其不宜使用有毒有害物質的絮凝劑，此時的改性木質素產品便很 好的發揮了它的功效；Mckague[17]報道了根據曼尼期（Mannich)反應，將硫酸鹽 木質素與二甲胺、甲醛，經甲基化和氯甲基化之後，獲得的木質素衍生物在處理 硫酸鹽漿廠漂白廢水上，呈現出優良的效果；也有學者，把木質素變廢為寶製得 了木質素陽離子表麵活性劑，研究表明：此藥劑對很多類型染料的脫色效果非常 理想，絮凝性能良好[4]。
c.甲殼素、殼聚糖類
甲殼素來源於甲殼類（蝦、蟹）動物、昆蟲的外骨骼，這些物質被酸浸、堿 煮後，經脫CaCO3和蛋白質大分子化合物後，分離獲得。性能良好的絮凝劑一 殼聚糖，來源於甲殼素分子的乙酰基脫除改造。殼聚糖是至今被發現的唯一堿性   的天然多糖，具有特殊的性能和用途，但因在酸性水溶液中其遊離氨基會溶解流 失，應用受限。殼聚糖的改性物質具有絮凝、吸附等功能，因其分子中有酰胺基、 氨基及羥基的存在。殼聚糖能夠吸附帶負電荷的微小顆粒，螯合重金屬，優點諸 如少藥劑、高效率、再生容易等，普遍應用於印染、重金屬、電鍍廢水的處理以 及淨化給水[18-19]。甚為重要的是，良好的降解性、無二次汙染的特點，使殼聚糖 可用於處理食品加工水，減少懸浮物70%〜98%[16]。據報道，甲殼素多聚糖廢水淨 化劑再生簡便，可重複再生多次，老化失效後又可用作燃料。我國甲殼素資源異 常豐富，歸結於較長的海岸線和眾多的江南湖泊，殼聚糖絮凝劑的開發便納入我 國絮凝劑的發展方向之一。
③微生物絮凝劑
微生物絮凝劑作為第三代絮凝劑，是1980年代後期研發出來的，是通過微生 物的發酵、精製、抽提這些生物技術，從微生物或其分泌物中研製出的一種新型、 高分子有機物，具有一定的絮凝活性[10]。它包括“纖維素”、“多糖”、“DNA”、“蛋 白質”、“聚氨基酸”、“糖蛋白”等大分子物質[11]。相比於無機和有機高分子絮凝 齊U，微生物絮凝劑，具有效率較高、沒有毒性、生產周期短、沒有二次汙染、脫 色效果獨具特色、能產業化等特點，具有出色的絮凝能力、熱穩定性，在安全環 保方麵更具優越性。目前，研究工作已從提純、改性升級為生物技術手段培育、 優良菌種的篩選，期望於以低成本換取高效絮凝劑，因此微生物絮凝劑的研究範 圍已超越了傳統的絮凝劑研究範疇。
主要微生物絮凝劑有以下3類：
1)微生物細胞直接被利用的絮凝劑；
2)微生物細胞中的提取物被利用的絮凝劑；
3 )微生物細胞的代謝產物被利用的絮凝劑[20]。
對於生活汙水，與無機、有機絮凝劑相比，采用微生物絮凝劑處理將會有更 加優越的先決條件，對於工業廢水而言亦是如此。尹華[21]等篩選出的菌株TH6用 於處理城市汙水等廢水時，濁度去除率可達91%，投藥量少、廢水澄清速度快； 莊源益[22]等用生物絮凝劑，大量的染料脫色實驗表明，在Ca2+的存在下，脫色率 達60%左右；金漫彤[23]等人，在最合適的條件下，選用篩選出的微生物絮凝劑產 生菌，進行印染廢水處理，去除COD&有一半以上，為57.1%。
安全、無毒的微生物絮凝劑在各種廢水上均有涉及，包括食品廢水[24]。微生 物絮凝劑雖然優點諸多，但國內對它的研究大部分停留在實驗室，應用僅處在菌 種的篩選階段，並且研究成本較高，因而一直未被廣泛應用。
④複合絮凝劑
隨著絮凝理論的不斷發展，傳統單一的絮凝劑難以獲得滿意的處理效果，複  
合絮凝劑應運而生。複合型絮凝劑，顧名思義，其具備協同不同類型絮凝劑的能 力，絮凝效果變強，應用範圍變大，間接地可減少汙泥產量和絮凝劑的用量，降 低成本。複合絮凝劑，即指兩種或兩種以上的物質，可使水溶液產生絮體沉澱， 稱其為“複合”。事實上，複合絮凝劑，意思是將兩種或兩種以上的物質經過改性， 或者經化學反應生成新的物質後再進行水處理[25]。
按化學成分分類，“無機-無機”、“有機-無機”、“微生物-無機”複合絮凝劑是 目前主要的3大類[1]。無機型複合絮凝劑主要是在傳統的鹽類物質基礎上，添加或 者引入Ca2+、Mg2+、Zn2+，以及SO42-、Cl-、PO43-等離子中的一種或幾種，形成複 合型無機高分子絮凝劑[26_27]。無機-有機複合絮凝劑，兼具無機基團、有機基團兩 者的雙重優點，彼此的不足得到抵消，可高度發揮其淨水效果[28]。微生物-無機複 合型絮凝劑是將微生物絮凝劑與傳統的絮凝劑進行複合，這是一個新的研究領域， 對複合無機絮凝劑的發展有著重大的意義。
複合絮凝劑克服了成本較高、效率低、絮凝效果差、出水水質不好這些單獨 使用絮凝劑時出現的弱點，而且，減少了水中的二次汙染物質，減少了鋁、鐵等 有害金屬離子產生的危害。事實證明，複合絮凝劑的處理效果要優於單一絮凝劑。 鄭懷禮[29]等使用複合絮凝劑，研究其除去生活汙水中磷的效果，數據顯示，出水 的去濁率為98.53%，除磷率高達98.42%，出水磷濃度這一項能達到國家I級排放 標準；葉霞[30]等獲得的複合絮凝劑，處理城市景觀水的效果較好，具有礬花大塊、 分離容易、絮體形成快等特點。
1.1.2絮凝劑的作用機理
絮凝過程，主要是廢水中的溶質、細小懸浮物和膠體顆粒，在投加絮凝劑之 後，凝集成大的顆粒沉澱而分離，從而淨化廢水。絮凝包括一係列物理-化學相互 作用的過程，絮凝機理仍然不很清楚，有待進一步研究。較統一的看法如下：
①壓縮雙電層作用
靜電斥力是一個重要的作用力，體現在維持膠體或懸浮體係穩定上。它的排 斥勢能，使得膠粒進行布朗運動相互靠近時，無法相互碰撞來凝聚。絮凝劑投入 後，增大了介質擴散層中反離子（也稱抗衡離子）的濃度，將其部分擠入Stern層， 雙電層電位因此迅速降低，導致Zeta電位下降，帶電膠粒表麵的擴散電層被壓縮。 膠體附近的雙電層的斥力分布因壓縮作用發生改變，並且，絮凝劑這一電解質濃 度的不斷增加，使得膠體的排斥勢能逐漸減小，造成膠體之間的範德華力作用成 為主導，顆粒極易碰撞而聚集[31-32]。
②吸附電中和作用
吸附電中和作用是指膠體顆粒表麵通過靜電作用，形成的陽離子可強烈的吸 附帶負電離子、帶負電膠粒，或者線型高分子帶負電荷的部位，引起電性中和作
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用的發生，降低了膠粒顆粒的表麵電荷、使雙電層變薄，靜電斥力因此減小，容 易與其他膠體微粒凝結在一起。就高分子絮凝劑來說，膠體表麵還存在氫鍵、極 性鍵、共價鍵、範德華力等吸附驅動力[32-33]。但是當膠粒表麵吸附過多相反離子 時，會發生電荷轉變而帶上異號離子，引起膠體的再穩現象。吸附電中和作用對 所用絮凝劑和待處理汙水中的電荷有要求，須是電性相反，故絮凝效果受到分子 鏈上的均勻度、電荷密度等的影響[34]。
③網捕或卷掃作用
用鋁鹽或鐵鹽做絮凝劑時，當投加量較大，能夠迅速產生大量的金屬氧化物 或金屬碳酸鹽沉澱物時，這些沉澱物通過沉澱的過程將水中的膠體顆粒所網捕、 卷掃，產生沉澱分離。在沉降過程中，新形成的絮體、高分子絮凝劑通過支鏈交 聯形成的三維空間立體結構[35]，能夠捕獲未沉降的顆粒，拖帶下來，像網捕魚一 樣，沉降到水底[32]。此外，絮凝劑最佳投加量，因金屬氫氧類沉澱物可以水中的 膠體顆粒作為生成的中心，故與被除去物質的濃度成反比。
④吸附架橋作用
吸附架橋機理，主要是指在“氫鍵力”、“靜電作用”和“範德華力”等作用 下，膠粒或細小懸浮物等，與鏈狀高分子絮凝劑的活性部位，發生吸附橋連這一 過程。高分子絮凝劑一般為線型支鏈結構，當高聚物與膠體顆粒表麵接觸時，其 有吸附作用的化學基團與其產生特殊的反應而相互吸附，然後伸展在溶液中的部 分，借助自身的長鏈特征，將與某個表麵空缺的膠體顆粒吸附連接，最終結果是 眾多膠體顆粒跟著藥劑聚集，形成顯著可見的粗壯絮凝體[32,36]。如果膠粒過少， 聚合物伸展部分連不著第二個膠粒，起不到架橋作用，膠粒便又處於穩定狀態。 膠粒表麵發生再穩現象，也可能跟高分子絮凝劑的投加量過大有關，或者長時間 劇烈攪拌已穩定的膠粒，也會發生這種情況[4]。
1.1.3絮凝劑的發展現狀及趨勢
由此可見，低分子至高分子、無機至有機及微生物、單一型至複合型是絮凝 劑的發展概況。當今水處理行業中，絮凝技術十分重要，而作為該技術的軸心， 絮凝劑更是重中之重。順應可持續發展戰略，研究廉價、低毒、高效、環保、多 功能的綠色絮凝劑定能成為今後學者科研的重點。縱觀國內外研究現狀，絮凝劑 呈現出諸多良好的前景：
①陽離子型絮凝劑，因絮凝效果好，必將引起關注；
②複合型絮凝劑，因綜合了無機與有機絮凝劑的優點，適用範圍廣，對多種 水質均有良好的淨水效果，將成為未來的一個重要發展方向；
③天然高分子改性絮凝劑，具有沒有毒性、低價、能安全生物降解等特點， 與綠色化學的發展思路相通，是一個可行的科學研究方向；
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④微生物絮凝劑，將無機高分子、合成有機高分子絮凝劑的自身缺陷避除， 能夠實現零汙染排放，因而具有廣闊的空間和發展前景。
當前，我國除了要應對國外絮凝劑帶來的競爭，還要考慮人類對環境的嚴格 要求，水處理藥劑的生產出現嚴峻的挑戰，因此新型絮凝劑的研發變得十分緊迫。 特別是有機高分子絮凝劑，具有諸多優點，在強化廢水的處理、廢水的回用上， 其作用不可忽視；天然高分子改性陽離子型絮凝劑，具有良好的絮凝性能、安全 環保、可生物降解，曾一度引起學者的重視，但由於其較弱的絮凝活性，限製了 它的開發應用。因此，開發一種安全、環保、經濟、高效、沒有二次汙染的多功 能、綠色、新型絮凝劑，對產品生產工藝的改進、環境的保護以及人類的健康都 有切實的意義。
1.2888电子游戏官网的研究現狀
陽離子型聚丙烯酰胺（CPAM)是一種水溶性聚電解質，由丙烯酰胺單體均聚， 或者與陽離子單體共聚合而成的線型高分子化合物[37]。陽離子聚丙烯酞胺產品主 要有P(AM-DMDAAC)，P(AM-DMC)以及P(AM-DAC)等[38]。在酸性或堿性條件 下，陽離子型聚丙烯酰胺均呈現正電荷性，能吸附水中懸浮的膠體顆粒，通過電 中和、吸附架橋作用，使顆粒凝聚成粗大的絮體，加速汙水的沉降速率達到澄清[39]。 888电子游戏官网對比於無機絮凝劑，具有寬pH應用範圍、少投加量、粗大的絮 體、較小的毒性、方便於處理等優點，廣泛用於工業廢水上的處理、汙泥脫水、 造紙行業上和作為助留劑使用等方麵。
1.2.1888电子游戏官网的聚合機理
陽離子單體與AM單體共聚合成陽離子CPAM,其反應過程符合自由基聚合 反應的一般規律，即分為：“鏈引發”、“鏈增長”、“鏈終止”、“鏈轉移”四大基元 反應[40-41]。各基元反應如下：
①鏈引發
鏈引發的第一步反應，即通過熱、輻射、光等方法引發形成初級自由基R-， 由引發劑R-R發生均裂而成。第二步反應，即初級自由基和單體，如丙烯酰胺等， 進行加成反應，生成單體自由基。
依照規律，一旦生成了初級自由基，其與單體的加成即刻進行，單體自由基 便獲得。而自由基濃度取決於引發劑濃度和分解速度，同時又影響聚合反應速度 和聚合物相對分子質量的大小。初級自由基R•進攻單體的雙鍵，將n鍵打開，形 成新的活性中心，此過程多次重複進行，就進入了鏈增長階段。
②鏈增長
鏈增長，是指由上一階段（鏈引發）形成的自由基，再反複與體係中的單體
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分子反應，不斷增長生成鏈自由基的過程。
鏈增長主要是大分子形成的一個放熱反應，增長活性鏈的末端自由基的性質 決定了鏈增長反應。而影響自由基共聚活性的有共軛效應、誘導效應及空間效應 [42]。對於陽離子型聚丙烯酰胺，由於陽離子單體上帶有側鏈較大的陽離子基團， 在反應過程中主要受空間效應的影響。
鏈增長反應中，其速度非常快，形成單體自由基R•後，便快速進入與其他單 體分子的加成反應，轉變成活性鏈，最後成為低分子而終止。因此，聚合反應體 係內組分比較明確，無中間產物，僅由單體和聚合物兩部分組成[43]。
③鏈終止
當兩個鏈自由基相遇時，增長的活性鏈上的獨電子消失，造成鏈終止。它有 兩種形式：偶合終止、歧化終止。偶合終止，是終止於兩個鏈自由基的獨電子互 相結合變成共價鍵的反應，結果是產物分子量聚合度2倍於活性鏈，為鏈自由基 重複單元數之和；歧化終止是指終止於某鏈自由基R•奪取反應體係中的氫原子， 或其他原子的反應，結果是兩者聚合相等，終止產物分子量等同於活性鏈的分子 量。
不同單體的聚合反應呈現出不同的鏈終止反應形式，主要決定於單體結構和 反應條件。陽離子單體與AM共聚的鏈終止以歧化終止為主，主要是因為升高溫 度，活化能較高的氫原子轉移，增加歧化終止的傾向。
④鏈轉移
在自由基聚合的基元反應中，除“鏈引發”、“鏈增長”、“鏈終止”之外，“鏈 轉移”反應也時有發生。它是指一個鏈自由基奪取其他分子上的一個原子（如氯、 氫）自身終止增長，使得其他分子成為自由基的反應。這些分子可以是單體、引 發劑、溶劑及大分子，其結果是自由基總數不變。
自由基因鏈轉移而終止反應，減小了聚合度，變成了一個新的自由基。如果 活性足夠的話，新自由基可再次引發單體，延續增長；在極端的情況下，即是新 自由基穩定而引起阻聚作用。
1.2.2888电子游戏官网的製備方法
可分為3大類：①聚丙烯酰胺的陽離子改性；②丙烯酰胺AM與陽離子單體 共聚；③天然高分子-丙烯酰胺接枝共聚陽離子化[44]。
①聚丙烯酰胺的陽離子改性
此法主要是通過曼尼期（Mannich)反應引入胺類分子到聚丙烯酰胺上，進行 季銨化改性後，可形成“叔胺型”、“季胺型”陽離子型聚丙烯酰胺，常用的胺類 分子有“二乙胺，，、“二甲胺，，、“三甲胺，，等[44]。另外，也可通過Hofmann降解反 應將聚丙烯酰胺鏈上部分-CONH2轉變為-NH2而帶上陽電性[45]。日本學者在早期
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對聚丙烯酰胺的改性上做了大量的研究，而國內起步比較晚，近年來人們對澱粉 改性進行了大量研究[46]。如2007年孫衍寧[47]等以玉米澱粉、AM、DMDAAC為 原料，通過反相乳液聚合製得改性澱粉陽離子多元共聚物，並將其用於製漿造紙 中段廢水的處理。實驗結果表明，在獲得的優化條件下，多元共聚產物最優投加 量為8mg/L時，廢水CODcr、SS、色度經處理後去除率各自可達到94.8%、97.1%、 93%。證明了通過陽離子改性，可得到較好的陽離子絮凝劑。目前，這種製備方法 已實現工業化生產，但國內改性CPAM陽離子形式較單一，存放時間短、殘留單 體毒性較大，應用受到一定限製。
②丙烯酰胺單體與陽離子單體共聚
根據自由基引發單體共聚合的反應機理，陽離聚丙烯酰胺的製備，選擇合適 的共聚單體便成為了關鍵。常用的陽離子單體有“丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷鹽 (DAC)”、“甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DMC)”、“二甲基二烯丙基氯化銨 (DMDAAC)”等[44]。陽離子單體和AM單體的共聚產物分子量可控，陽離子度 可以調整，產物穩定性高、水溶性好，近年來在國內發展迅速[48]。沈一丁[49]等采 用自由基膠束共聚法，以AM、DMDAAC、丙烯酸十八酯（OA)為單體，獲得了 疏水締合型陽離子共聚物一PADO,將其應用於處理造紙中段廢水。結果表明， PADO在這方麵的絮凝效果要優於PFS、PAC和非離子PAM。共聚法製備的陽離 子聚丙烯酰胺，同改性法比較，可能存在相對分子量不高的問題，但是，其比較 穩定、易調節陽離子度，選擇合成工藝的範圍廣，成本較低，後續處理簡單，是 當今陽離子CPAM主要的研究重點之一。
③天然高分子-丙烯酰胺接枝共聚陽離子化
常用的天然高分子物質有“澱粉”、“纖維素衍生物”、“多聚糖類”、“蛋白質 類”及“植物膠改性產物”等[50-51]。杜麗英[52]等采用接枝共聚，用殼聚糖作原材 料，合成了三種類型不同的天然改性高分子絮凝劑一殼聚糖-AM-DMDAAC、殼 聚糖-AM、殼聚糖-AA。對活性汙泥脫水性能的研究結果表明，殼聚糖 -AM-DMDAAC陽離子型接枝共聚物較其它兩種共聚物更適合汙泥脫水，汙泥含 水率降低了9個百分點，與某些常用的絮凝劑相比，脫水效果更優越。
改性天然高分子絮凝劑，優點諸如較強的絮凝性能、廣泛的應用範圍、穩定 的分子鏈、易進行的陽離子化反應，但是，因天然高分子物質具有可生物降解性， 這類絮凝劑儲存時間短、相對分子質量較低，遠不及有機合成高分子的高效和穩 定。
1.2.3888电子游戏官网的共聚方法
按AM自由基引發體係分，888电子游戏官网的聚合方法可分為“化學引發 聚合”、“光引發聚合”、“高能輻射引發聚合”、“等離子引發聚合”等；按合成方
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法分，又可分為“水溶液聚合”、“反相乳液聚合”、“反相微乳液聚合”、“反相懸 浮聚合，，等。依據合成方法，以下作簡要介紹[32]:
①水溶液聚合
水溶液聚合法是合成CPAM的最傳統工藝之一，該方法是以一定濃度將單體 AM或與其它的共聚單體（如：丙烯酸鈉、陽離子單體等）溶於水中，變成均相的 水溶液，然後引發劑誘導聚合，聚合產物經一段時間老化後，烘幹、研磨粉碎處 理後得到粉狀的CPAM聚合物。該方法操作比較安全、合成工藝設備不複雜、投 入成本不高、對環境的汙染較小；但是，不足有聚合熱不易散發、產物分子量較 低、固含量也不高、難於分離提純、反應後處理較麻煩等。引發體係的適當選擇、 反應條件的優化以及聚合工藝的改進等可以解決上述問題。
盧紅霞[53]等采用(NH4)2S2〇8，CH3Na〇3S.2H2O和有機類化合物為複合引發體 係，通過水溶液聚合法將DMC、DAC、二甲基二烯丙基氯化銨（DMDAAC)分 別和AM合成CPAM，並對其絮凝性能進行了考察，結果表明在同等共聚條件的 情況下，DAC的絮凝性能優於DMC、DMDAAC;鄭懷禮[54]等使用複合引發劑， 通過水溶液聚合法合成了穩定可靠、分子量達1.2X107的888电子游戏官网 CPAM，並且，國內常用的絮凝劑產品，在汙泥脫水效果和處理成本沒有如其優越; 胡瑞[55]以甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DMC)和丙烯酰胺（AM)為單體， 在複合引發體係下用水溶液共聚法，製備了對廢水COD&去除率達80%以上，對 色度和濁度去除率為95%以上的陽離子CPAM類絮凝劑。
②反相乳液聚合
反相乳液聚合法是借助油包水型（W/O)乳化劑，將AM單體水溶液分散在 油的連續介質中進行乳液聚合，合成的CPAM膠乳產品比較穩定，再通過共沸蒸 餾脫水處理後，便得到粉狀888电子游戏官网。此法進行於分散在油相的AM微 粒中，因此可使反應達到均勻散熱，控製容易，高分子量、窄分布的CPAM膠乳 或幹粉型產品適宜用此法製備。反相乳液聚合法具有反應速度快、產物相對分子 質量高、固含量高等優點，產品在日本、美國等國家已經工業化。但大量有機溶 劑的使用增加了生產投資，產品雜質較多，乳液穩定性差，反應後續處理比較麻 煩。
李小蘭[56]等以K2S2O8和Na2S〇3作引發劑，油水質量比為1: 1: 1，用反相乳 液聚合法，分兩次滴加27%和35%的丙烯酰胺AM溶液，合成的聚丙烯酰胺相對分 子質量達16.6X106,殘單量小於3%;鄭懷禮[57]等以AM和DAC為單體，複合乳化 劑選用Span80-Tween80，以液體石錯為連續相，用反相乳液聚合法製備出高相對 分子質量的888电子游戏官网，得到的產物粘度可達894mL/g;段文猛[58]等以丙 烯酰胺AM和DAC為單體，采用反相乳液聚合製備了高分子量和高陽離子度的聚丙
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烯酰胺，在最優合成條件下，CPAM的特性粘度最大，可達1378.7mL/g，對含聚 汙水的處理出水濁度可達24NTU，含油量僅為3.4mg/L。
③反相微乳液聚合
反相微乳液聚合，在20世紀八零年代初，由Candau首次提出，它是在反相 乳液聚合的基礎上發展起來的一種各向同性、8〜10nm之間粒徑的乳液顆粒、清澈 透明或半透明、熱力學穩定的膠體分散體係。適宜的乳化體係是製備穩定微乳液 的關鍵，可選用單一乳化劑體係，或者與多種乳化劑體係配合使用[59]。反向微乳 液聚合成的高分子量888电子游戏官网，具有固含量高、水溶性好、粒徑小且均 勻、反應速度更快、乳液體係高度穩定等優點。
張素霞[60]等采用新複合引發體係，用反相微乳液聚合法獲得相對分子量為 1.44X 107、具有線型、層狀結構的聚丙烯酰胺；陳菊[61]等以丙烯酰胺為單體，同 時加入硫酸鈉，用反相乳液聚合法合成獲得了速溶型高分子聚丙烯酰胺；滕大勇[62] 等依據正交實驗得出的最佳條件，通過反相微乳液聚合反應，製得了固含量為 37%、相對分子質量達12.8406的穩定速溶的聚丙烯酰胺微乳液。
④其他
除以上常用的一些聚合方法之外，還有其他發展起來的新方法。反相懸浮聚 合通常需要強烈的攪拌，使單體或單體混合物，變成細小的顆粒形式，懸浮於有 機溶劑中進行聚合。這種方法成本不高，工業化實現容易，產物分子量可達到較 高水平，但毒性較大。輻射聚合，即通過發射高能輻射線引發聚合。常見的輻射 線有“a射線”、“P射線”、“Y射線”、“x射線”、“中子流射線”等，而Y射線的能 量是最大的。沉澱聚合是將AM溶解在水中，或者有機溶劑進行聚合，合成的聚 丙烯酰胺以沉澱的方式析出，目前較為成熟的工藝比較少。但其優勢在於聚合熱 容易散發，易操作，分離幹燥容易，後續處理簡單。分散聚合，要求單體溶於鹽 溶液中進行聚合，合成的高聚物以離散小顆粒的形式沉澱下來，產物沒有有機溶 劑或油存在，易與水直接混合使用，但這種方法難以獲得相對分子質量高的陽離 子絮凝劑[63-64]。
1.2.4888电子游戏官网的光引發研究
以上所介紹的各種聚合方法都是采用化學引發體係引發聚合的，雖然工藝均 比較成型，但獲得的產品品質不算好，生產成本較高，對此研究者把研究方向逐 漸轉移到光引發體係上，提出了一種成本更低、合成工藝更簡單的方法一一光引 發聚合法[65]。光引發聚合反應所需活化能較低，可在很大的溫度範圍內引發聚合， 具有操作簡便、投資少、產品純度高、環保節能等特點[64]。目前一般是采用高壓 汞燈進行光引發。除此之外，還有“熒光引發聚合”、“雙引發劑聚合”、“Y射線引 發聚合”及“等離子體引發聚合” [66]。以下將對光引發聚合陽離子CPAM作簡單
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介紹：
①光引發聚合
光引發聚合是指某一段範圍內的波長的光，被單體吸收後引起分子量增加的 過程。配製一定濃度的AM水溶液連同一定量的光引發劑及其他助劑，完全溶解 後轉移至無色透明容器中，充分攪拌使各物質分布均勻，通入氮氣一段時間驅氧 後，迅速密封起來，將反映容器置於紫外光（或其他光源）下照射一定時間進行 聚合，待有膠狀的聚合物生成，停止反應，熟化一段時間後，將塊狀CPAM取出， 烘幹研磨後便得到成品。該法常采用高壓汞燈發出以365nm為主波峰的UV光進 行引發聚合，所用的光引發劑按不同方法分類也有很多種[67]。這個技術首先要求 某一波長範圍的光能可被反應體係中的單體組分所吸收；其次要求初級活性中心 能夠形成，如通過吸光分子進一步分解，或與其他分子相互作用。整個聚合過程 中，光能被要求能經過形成的大分子化學鍵[68]。
聶榮春[69]等以AM單體和DMC共聚，用光引發聚合，研究優化合成陽離子 聚丙烯酰胺的工藝條件，探討了光引發劑和引發時間的最優值，反應合成工藝簡 單易操作，引發劑用量少，無汙染；徐初陽[70]等采用光聚合聚丙烯酰胺並將其應 用到選煤廠煤泥水的處理中，實驗結果表明，合成產物分子量高，並且應用效果 良好，同等條件下優於商品聚丙烯酰胺；安靜[71]等通過UV光引發丙烯酰胺，獲 得了相對分子質量達106的聚合物。
②光引發劑
光引發劑，在光引發聚合中起到促進引發作用的化合物。它的一般作用機理 是：光引發劑，由於通過適宜波長和強度光能的吸收，發生了光物理過程，被激 發到達某一激發態，若初級反應活性中心，能滿足激發態能量大於斷裂鍵要求的 能量時，便能形成，可稱為初級自由基[43]。
按不同的吸收輻射能，光引發劑可分為紫外光引發劑（吸收波長為250〜400nm 的紫外光區）和可見光引發劑（吸收波長為400〜720nm的可見光區）；若按不同的 性質和反應機理，又可分為“自由基型光引發劑”和“陽離子型光引發劑兩大類”
[72]
O
自由基型光引發劑種類繁多，曆史長久，是一類帶有生色基團尤其是含羰基 的化合物，主要包括“芳香酮類”、“安息香及其衍生物”、“苯乙酮類”、“酰基膦 氧化物”等。若按不同的產生自由基R•的作用機理來分，其可分為“光裂解型自 由基光引發劑”和“奪氫型自由基光引發劑”兩類，光裂解型引發劑通常指芳基 烷基酮類化合物，而奪氫型引發劑則通常指芳香酮類[73]。自由基型光引發劑廣泛 應用於塗料工業中，但也存在一些缺點，如反應受空氣中氧的抑製影響強烈、自 由基的籠蔽反應明顯、粘結性不好等。
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陽離子型光引發劑通常“芳香重氮鹽”、“三芳香硫鎗鹽”和“二芳香碘鎗鹽”、 “茂鐵鹽化合物”等幾種[74]。這些陽離子型引發劑大多是有機小分子，存在與單 體相容性不好、有氣味以及殘餘光引發碎片的毒性等問題，而大分子化合物優點 是本身具有很低的毒性、揮發性、刺激性以及氣味淡等，近年來大分子陽離子光 引發劑的研發開始引起關注。它主要是通過對小分子光引發劑，進行結構修飾， 或者在小分子光引發劑上引入不飽和功能團之後，均聚、共聚後得到大分子光引 發劑。例如含酯基、環氧基團的單體或聚合物通過與羥基取代的小分子光引發劑 進行縮聚反應而獲得大分子光引發劑；大分子陽離子鎗鹽通過在苯環上引入了長 鏈烷氧基、酯基等。陽離子型光引發劑具有不受空氣中〇2等自由基的抑製、引發 速度快、內應力小等優點，在紫外光固化、塗料、油墨、添加劑等方麵應用較多， 但是，它適用於很少的單體和低聚物，價格也稍高些。
近年來，鑒於自由基型、陽離子型光引發劑彼此固有的優缺點，學者致力於 研究陽離子-自由基雜化型和自由基-陽離子光引發劑，光引發劑的使用範圍得到拓 寬，聚合物的性能得到很大程度地改善。
③光引發自由基聚合
光引發自由基聚合，可通過多種方式發生：第一，帶有生色團或含羰基的聚 合物分子，被光引發或光直接引發單體，生成反應活性中心而達到引發聚合的目 的；第二，能夠形成反應活性中心的一些分子，或者某一單體，接收光裂解引發 劑分子產生的能量，受到引發而聚合；第三，某種活性中心，如光激發複合物分 子後解離產生的自由基離子等，經引發聚合[75-77]。論文對第二種情況作簡單介紹:
1)光活性分子引發聚合
單體首先必須能吸收某一範圍的波長的光，才能保證直接光裂解引發的發生。 然而某些不能直接光裂解引發反應的單體，在加入少量光引發劑後，有可能發生 光引發聚合反應。因此光引發劑可以作為光活性分子。
這類光活性分子最終結果是可產生引發單體聚合的初級自由基，前提條件是， 能吸收一定的光能，並且保證化學轉變或能量轉移的有效進行。其主要物質包括 “烷基苯基酮”、“芳酮類”和“雜環類化合物”。光活性分子在光聚合反應中起到 的作用是提供初級自由基，以達到引發聚合的目的。
2)光引發合成888电子游戏官网的掃鍵
光引發合成888电子游戏官网符合自由基反應的一般規律，首先，單體或活 性物質受到光的激發，初級活性分子形成。其次，初級活性分子、光引發劑，在 吸收光能之後，在丙烯酰胺缺電子的雙鍵，易與親核試劑發生加成的情況下，斷 裂丙烯酰胺的雙鍵，從而形成了自由基。隨後，各自由基便進入鏈增長階段，最 終形成聚合物[43]。
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1.2.5888电子游戏官网的應用和發展趨勢
①應用
1)應用於水處理工業
作為絮凝劑，888电子游戏官网具有優良的絮凝性能，且其藥劑量小、處理 效率高、生成較少的泥渣，容易後續處理，因而可用於處理各種工業廢水、城市 汙水等，地下水以及工業懸浮液固液的分離工程也可以應用[78_79]。除此之外，還 可以作助濾劑和沉降劑。在沉降池未改造的條件下，用聚丙烯酰胺處理原水，其 淨水能力能上升20%以上。作為助凝劑，淨化站夏天雨水期低溫、低濁水的問題， 在使用888电子游戏官网後，因此得到了有效地解決，工藝的抗衝擊能力也得到 了提高，濁度去除率和色度去除率均得到有效提高，礬耗降低25%-50%。治理成 本，在出水水質可保證的前提下，得到了有效節約[80-81]。
2)應用於石油行業
888电子游戏官网除了還是一種優良的增稠劑，歸咎於其水溶液的高粘度。 加之它的良好絮凝性能，可調節流變性的作用，在石油開采中，是一種可作多功 用的添加劑，如作為“增稠劑”、“堵水劑”、“絮凝劑”、“穩定劑”、“降阻劑”、“流 度控製劑”等，它在石油鑽井、調整泥漿、堵水、減阻、防垢及三次采油中應用 廣泛。
3)應用於造紙行業
CPAM在造紙工業中有多種用途[82]，按相對分子質量分類，較低的作為紙張 增強劑；中等的作為助留、助濾劑；高的作為絮凝劑。作為增強劑時，它能改善 印刷性能和視覺效果，原因是使用它後，紙張的抗撕性和多孔性得到提高，紙張 的強度變好。作為助留、助濾劑時，CPAM可提高細小纖維或填料粒子的留著率， 因其電荷中和和架橋作用。作為絮凝劑時，CPAM通過吸附架橋和電中和的作用 改善了其脫水性能，減少了纖維流失量，通過絮凝提高過濾和沉澱等回收設備的 效率。
除此之外，還有以下用途：
a.在食品工業中，CPAM可用於各種肉類、水果和蔬菜清洗水等的過濾澄清， 還可用作製糖工業用化學助劑；
b.在建材工業中，可用來增強水泥、石膏的硬度，其凝膠可用於建築物的修複、 堵漏和填縫；還可用作建築材料，如石棉製品等的膠粘劑；
c.在化妝用品工業中，CPAM可用作保濕劑、成膜劑、增稠劑；
d.在紡織、印染工業中，CPAM作上漿劑和整理劑使用的，並且，織物表麵 可形成一層防皺、柔順、抗黴菌的有效保護層。
888电子游戏官网的應用涉及眾多方麵[83-84]，隨著時代的進步和發展，它的
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用途將會遍及更多領域，需求量也會日益上升。
②發展趨勢
絮凝劑作為絮凝沉澱處理技術的核心，國內外研究學者都致力於開發廉價、 無（或低）毒、無汙染、一劑多效的絮凝劑，其中開發多功能、綠色、新型的陽 離子型聚丙烯酰胺絮凝劑是發展方向之一。
目前，我國的888电子游戏官网絮凝劑工業化發展處在初步階段，種類單一， 大多的888电子游戏官网生產規模小，生產力弱，性能難以達標，因此目前使用 的大部分依賴進口。另外，由曼尼期反應製備的陽離子絮凝劑中存在著一定量的 殘餘丙烯酰胺單體，存在一定毒性，使其應用受到限製，特別是在生活用水的處 理上。因此，我國應致力於開發高效、無毒或低毒的、價格低廉的、有市場競爭 力的由丙烯酰胺與陽離子單體共聚合反應製備的陽離子型絮凝劑，並應在原料、 聚合方式的選擇以及產品的性能（如分子量，陽離子度）等方麵加以研究，並做 好汙水處理及汙泥脫水用888电子游戏官网的工業化生產工作。
傳統的製備888电子游戏官网聚合物工藝雖然比較成熟，但生產成本高，工 藝相對複雜，產品質量不穩定，而光引發聚合具有反應速度快，所用設備簡單、 投資少、產品純度高、環保節能等優點，是目前合成888电子游戏官网比較有前 途的一種聚合方式，因而這一領域具有廣闊的發展空間。
1.3研究目的和意義
近年來，隨著經濟的發展，人口的增加，我國城市汙水產生量一直保持增長 勢頭，汙水處理量因此持漲不減，而當今水處理行業中，絮凝技術十分重要，而 作為該技術的軸心，絮凝劑更是重中之重。目前，無機絮凝劑、有機高分子絮凝 劑是應用最多的。相比於無機絮凝劑，有機高分子絮凝劑具有諸多優點，如用藥 量較少，絮凝效果好，受水體pH值、共存鹽類的影響較小。因此，作為一種有機 高分子絮凝劑，888电子游戏官网絮凝劑具有很高的研究價值。
888电子游戏官网（簡稱CPAM)，具有寬pH應用範圍、少投加量、粗大的絮 體、較小的毒性、良好的脫色和去濁性能等優點，在汙泥脫水、處理有色廢水及 膠體含量較高的廢水上，特別適合使用。目前，CPAM的合成與應用的研究報道很 多，其合成方法主要有水溶液聚合、反相乳液聚合、分散聚合、沉澱聚合等，一 般采用化學引發聚合，其工藝比較成熟，但這些方法也存在一些缺陷，如成本高、 產品質量不穩定等，影響了 CPAM在環保方麵的普遍使用。作為絮凝劑使用的 CPAM，首先要求相對分子質量大、較快的溶解速度，此外還有簡單、易操作的合 成工藝、較低的生產成本等要求，因而研究更先進、更高效、能耗低的新合成方
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法尤為重要。而UV光引發聚合具有操作簡便、易控製、投資少、產品純度高、環 保節能等優點，是一種高效率的新工藝，因此對實際生產具有重要指導意義。
采用光聚合技術進行CPAM的合成是一種效率高、用途廣的高新技術，目前 國內在這方麵的應用研究還很少，因而這一研究領域具有很大的發展空間。課題 主要是探索和研究采用高壓汞燈通過光引發聚合888电子游戏官网絮凝劑，並確 定其優化合成條件，製備出相對分子質量較高的合成產品，對其形貌結構進行表 征，並將其進行汙泥脫水的應用考察，研究合成產品的絮凝效果。
1.4研究內容
針對目前國內光引發合成888电子游戏官网在產品相對分子質量性能方麵存 在的不足，以及合成產品的應用效果等問題，論文研究的主要內容分四個方麵：
①以丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DAC)和丙烯酰胺（AM)為單體，在以 365nm為主波峰的高壓汞燈下，采用光引發聚合法，製備888电子游戏官网。通 過單因素實驗，根據有機高分子化合物合成機理及自由基共聚反應機理，考察引 發劑、單體總質量分數、陽離子度、添加劑、反應時間、反應體係pH值等因素對 CPAM性能的影響，並對製備條件進行優化。
②采用紅外光譜、差熱-熱重分析、紫外可見光譜分析、掃描電鏡分析等手 段，對聚合產物進行表征。
③采用乙醇-水混合液提取聚合物中未反應丙烯酰胺單體，並用紫外分光光度 法測定提取液中丙烯酰胺的含量。研究反應時間、有機偶氮引發劑A、陽離子度、 增溶劑B和絡合劑EDTA對聚合產物殘留AM含量的影響。
④將自製的888电子游戏官网聚合物用於汙泥脫水實驗研究，並將自製產物 與國內外三種常用的有機高分子絮凝劑進行對比。采用經真空過濾脫水後濾餅含 水率、濾液濁度等宏觀指標來反映汙泥脫水性能的好壞。
1.5研究技術路線
研究的技術路線如圖1.1所示。
18 
 
圖1.1研究的技術路線圖 Fig.1.1 Plot of experimental
19
 
2888电子游戏官网的合成
2.1實驗材料和儀器
精密電子天平梅特勒一托利多儀器有限公司AL104
超級恒溫水槽上海精宏實驗設備有限公司DKB-501A
真空幹燥箱上海精宏實驗設備有限公司DZF-6021
pH計梅特勒-托利多儀器有限公司Delta320 台式
玻璃砂芯漏鬥長春市玻璃儀器廠40mL-G2
非稀釋型烏氏粘度計上海精宏實驗設備有限公司0=0.5mm
20
實驗所用的主要材料如表2.1所示。
表2.1實驗所用材料一覽表 Table 2.1 Experimental reagents
實驗材料級別生產廠家
丙烯酰胺工業品
工業品重慶藍潔自來水公司
丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(質量分數80°/〇)上海廣創景進出口有限公司
有機偶氮引發劑A化學純上海廣創景進出口有限公司
增溶劑B化學純重慶博藝化學試劑有限公司
乙二胺四乙酸鈉化學純重慶川東化學試劑廠
苯甲酸鈉化學純重慶川東化學試劑廠
鉻酸洗液/實驗室自製
氯仿分析純重慶川東化學試劑廠
氯化鈉分析純重慶川東化學試劑廠
丙酮分析純重慶川東化學試劑廠
無水乙醇分析純重慶川東化學試劑廠
氮氣純度99.9%重慶嘉潤氣體有限公司
實驗所用的主要儀器如表2.2和圖2.1所示。
表2.2實驗儀器一覽表 Table 2.2 Experimental equipment
實驗儀器生產廠家型號
續表2.2:
實驗儀器生產廠家型號
紫外燈組上海亞明燈泡廠有限公司P=500W
紅外光譜儀日本SHIMADZU公司IRPrestige-21
差熱/熱重分析儀日本島津公司DTG-60H
掃描電子顯微鏡捷克TES-CAN公司VEGAII LMU
雙光束型紫外可見分光光度計北京普析通用儀器有限責任公司TU-1901
紫外燈反應裝置功率為500W，主波峰為365nm，裝置示意圖如圖2.1所示:
 
Fig 2.1 UV lamp schemes
2.2888电子游戏官网的合成方法
采用紫外光引發聚合法，常溫下，將一定量的AM、DAC、有機偶氮引發劑A 及各種助劑用蒸餾水溶解、攪拌均勻後，轉移到廣口瓶中，通入氮氣驅氧10min 後密閉保存，並置於紫外光下照射1h後得到白色透明膠體狀888电子游戏官网。 將膠體狀產物放入真空幹燥箱內，在溫度為70°C的條件下烘幹，用粉碎機粉碎便 可獲得粉末狀888电子游戏官网。
2.3聚合物性能的測定 2.3.1固含量的測定
固含量即指聚丙烯酰胺中水分等揮發性物質被除去後固體物質所占的百分含 量。根據國標GBT12005.2-1989的要求[85]，稱取一定質量的膠狀產物，置於真空 幹燥箱（105±1C)中烘幹至恒重時，幹燥後樣品的質量占幹燥前樣品質量的百分
21
比即是固含量。
固含量測定步驟如下：
①粉狀試樣的測定步驟
1)取三個潔淨的燒杯，烘幹至恒重後稱取並記錄其質量，精確到0.0001g;
2)在電子天平上往已恒重的三個燒杯中，分別稱入0.6〜0.8g樣品，記錄質量 m。，精確至 0.0001g；
3)將已稱好樣品的燒杯置於105.0°C的鼓風幹燥箱內幹燥24h;
4) 取出三個燒杯，均置入幹燥器內，待冷卻30min後稱量質量m，精確到
0.0001g；
5)根據所得數據計算樣品的固含量。
②膠體試樣的測定步驟
1)取潔淨的滌綸膜三片、玻璃棒三根，在105.0C下烘幹一段時間至恒重， 分別稱量每片滌綸膜和一根玻璃棒的質量，記錄下來，精確至0.0001g;
2)在每片滌綸膜上，用彼此的玻璃棒分別稱取0.4g〜0.6g的樣品，和玻璃棒一 起快速稱量質量m0，精確到0. 0001g;
3)用玻璃棒將樣品塗成均勻的薄層；
4)將塗好樣品的滌綸膜連同玻璃棒一起放入溫度為105.0C的鼓風幹燥箱內 幹燥24h;
5)幹燥之後，取出烘幹的樣品，將其和玻璃棒一起放入幹燥器內，冷卻15min 後稱量質量m，準確至0. 0001g;
6)根據所得數據計算樣品的固含量。
固含量百分比按下式計算：
m
S = —X100%(2 1)
mo
式中：S——樣品固體含量，％;
m幹燥後樣品的質量，g;
m〇——幹燥前樣品的質量，g。
2.3.2聚合物相對分子質量的測定
CPAM的分子量可由特性粘度算出。根據國家標準GB T12005.1-1989[86]，采用 “一點法”進行測定，測定步驟如下：
①NaCl溶液流經時間^的測定
取一根幹燥潔淨的烏氏粘度計備用，用移液管移取10mL經幹燥的G2玻璃砂 芯漏鬥過濾的、濃度為l.00mol/L的NaCl溶液至烏氏粘度計中，將其垂直放入 (30±0.1)C的恒溫水浴中，恒溫預熱10min後，用秒表測量NaCl溶液的流經時間。
22
按此測三次，誤差控製在0.2s內，其平均值^即為所求。
②試液的製備
稱取0.2000〜0.3000g左右的膠狀888电子游戏官网，置於250mL的燒杯中， 向燒杯中先後加入100mL的蒸饋水和100mL濃度2.00mol/L的NaCl溶液，充分攪
拌，待產物完全溶解後用G2玻璃砂芯漏鬥過濾，即得試樣溶液。
③試液流經時間〖的測定
按照步驟①中NaCl溶液流經時間^的測定方法，測定試樣溶液的流經時間^。
④相對分子質量的計算
首先計算相對粘度： t
Ir =■
to (2. 2)
式中：n相對粘度；
t試液的流經時間，s;
t0-1. 00mol/LNaCl溶液的流經時間，s。
由所得的n查表得相應的[撲C值與試樣濃度c相除，結果即為特性黏度[別。
c按（2. 3)式計算：
ms c =——
V，(2.3)
式中：[別一特性黏度，mL/g;
c-試液的濃度，g/mL;
m試樣質量，g;
夕試樣固含量，g;
V’一試液體積，mL。
相對分子質量按式（2.4)計算：
^Mr=802• M1.25(2.4)
2.4結果與討論
在實驗過程中，影響888电子游戏官网相對分子質量高低的因素較多，考慮 到實驗過程的高效性以及實驗結果的科學性，論文通過單因素實驗，結合有機高 分子聚合物的自由基聚合反應機理，重點考察了有機偶氮引發劑用量、單體總質 量分數、陽離子度、增溶劑用量、反應時間和反應體係pH值等因素對合成陽離子 CPAM性能的影響，最終獲得888电子游戏官网的最佳條件。
2.4.1有機偶氮引發劑A用量對聚合產物分子量的影響
在紫外光照射下，其它因素固定，研究有機偶氮類引發劑A的用量對聚合產物
23 
o o o
8 7 6
^/_^<R
 
相對分子質量影響。如圖2.2所示:
400 L
100300500700900
有機偶氮引發劑A用量/10-5
圖2.2有機偶氮引發劑A用量對相對分子量的影響 Fig.2.2 Effect of organic azo initiator A dosage on the molecular weight
由圖2.2知：隨著有機偶氮類引發劑A用量的增加，產物的分子量先增後減。 這是因為，引發劑用量過少，聚合反應速率慢，有機偶氮類引發劑A分解產生的 活性自由基較少，不能順利進行單體的聚合反應，導致產物分子量較低；隨著引 發劑用量的增加，活性自由基增加，聚合反應完全，產物分子量開始增大；而引 發劑用量過多，產生的活性自由基增多，聚合反應速率加快，發生了亞胺化交聯， 使聚合物中線性分子成分減少，水溶性降低，從而使產物分子量下降。因此，實 驗確定有機偶氮類引發劑A的最佳用量為5%。。
2.4.2單體總質量分數對聚合產物分子量的影響
在紫外光照射下，其它因素固定，研究單體總質量分數對聚合產物相對分子 質量的影響，研究結果見圖2.3。
24 
700 500 300 100 L
152025303540
單體總質量分數/%
圖2.3單體總質量分數對相對分子量的影響 Fig.2.3 Effect of the gross mass fraction of monomer on the molecular weight
從圖2.3知，隨著單體總質量分數的增加，產物的分子量也是先增大後減小。 當單體總質量分數在25%〜35%之間時，製得了相對分子量較高、溶解性較好的產 品。這是因為，當單體總質量分數太低時，減少了單體之間碰撞的機會，分子鏈 的增長受到阻礙，並且，此時聚合反應速度慢而時間長，聚合不充分；當單體總 質量分數過高時，極大地增加了單體之間碰撞的可能，且聚合反應產生的熱不易 散發，反應速度加快，易發生交聯，使產物的溶解性下降，產物的相對分子質量 降低。考慮到單體總質量分數越高，溶解性越差，實驗確定單體質量分數為30%。 2.4.3陽離子度對聚合產物分子量的影響
在紫外光照射下，其他因素固定，研究陽離子度對聚合產物相對分子質量的 影響，研究結果見圖2.4。
 
203040506070
陽離子度/%
圖2.4陽離子度對相對分子量的影響 Fig.2.4 Effect of the cationic degree on the molecular weight
25 
從圖2.4知，隨著陽離子度的增加，產物的分子量先上升後降低。這可能是因 為陽離子度較低時，活性更高的AM單體加快了聚合反應的速率，縮短了誘導期， 產物的分子量因而降低；當陽離子度較高時，活性較低的陽離子單體DAC含量較 高，增加了聚合反應的誘導期和反應達到最高溫度的時間，也不利於單體之間的 聚合，產物的分子量同樣下降。因此，從產物的分子量和原料成本綜合考慮，實 驗確定陽離子度為40%。
2.4.4增溶劑B的用量對聚合產物分子量的影響
在紫外光照射下，其他因素固定，研究增溶劑B的用量對聚合產物相對分子 質量的影響，研究結果見圖2.5。
 
800
700
600
500
400
50100200300400500
增溶劑B用量/10-5
圖2.5增溶劑B用量對相對分子量的影響 Fig.2.5 Effect of solubilizer B dosage on the molecular weight
從圖2.5可知，隨著增溶劑B用量的增加，產物分子量首先緩慢增大、後減小 的趨勢。這是因為，增溶劑用量過少時，增溶劑B可作為輔助還原劑，有利於動 力學鏈長增長，從而提高產品分子量；當增溶劑B用量過多，增加了鏈轉移的幾 率，不利於分子量的提高。從產物的分子量和溶解時間綜合考慮，實驗確定增溶 劑B用量為4%。。
2.4.5反應時間對聚合產物分子量的影響
在紫外光照射下，室溫下，單體質量分數為30%,陽離子度為40%,有機偶 氮類引發劑A用量為5%。，增溶劑B用量為4%。，通入氮氣時間為10min時，研究反 應時間對合成產品相對分子質量的影響，研究結果見圖2.6。
26 
o o o o
5 4
&/_±<R
300 -
200 '111111
30456080100120
時間/min
圖2.6反應時間對相對分子量的影響 Fig.2.6 Effect of reaction time on the molecular weight
從圖2.6知，反應時間低於60min，產物的相對分子質量逐漸增加;但大於60min 時，產物分子量不再提高。這是因為，剛開始階段反應體係是透明的，反應介質 容易吸收大量紫外光，有機偶氮引發劑分子受激發後引發聚合，聚合度不斷地增 大；隨著反應的進行，反應容器中合成聚合物的粒徑逐漸增大，反應介質吸收紫 外光的能力減弱，加之反應介質的不斷消耗，反應過程中的鏈轉移、歧化反應， 使得反應後期階段聚合度不再增加；因此，實驗確定反應時間宜為1h。
2.4.6反應體係pH值對聚合產物分子量的影響
在紫外光照射下，其他因素固定，研究反應體係pH值對聚合產物相對分子質 量的影響，研究結果見圖2.7。
 
345679
pH值
圖2.7反應體係pH值對相對分子量的影響 Fig.2.7 Effect of pH on the molecular weight
27 
從圖2.7知，產物的分子量隨著體係pH值的增加先增加後減小。當pH值為5 時，產品的分子量是最大的。在弱酸性的反應體係中有利於聚合反應的進行。這 是因為，在聚合反應中，各單體的競聚率、引發劑的分解速率受到pH值的影響， 進而聚合反應的速率極其結構和性質也受到影響。在較低pH值聚合時，分子內和 分子間可能發生酰亞胺反應，引起交聯；在較高pH值聚合時，鏈轉移速率過大， 難以形成大的分子，從而使相對分子質量顯著降低。本實驗采用氫氧化鈉和鹽酸 調節pH值，確定反應體係較佳的pH值為5。
2.5本章小結
① 以丙烯酰胺（AM)與丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DAC)為單體，采用 紫外光引發聚合法，製備888电子游戏官网CPAM。該方法具有工藝簡單，操作 易控製，反應快速，汙染小等優點。
②單因素實驗獲得的優化條件為：有機偶氮引發劑A用量為5%。，單體質量 分數為30%,陽離子度為40%,增溶劑B用量為4%。，反應體係pH值為5,反應 時間為1h，合成的聚合物相對分子質量可達900萬。
28
3聚合物的結構表征
3.1聚合物的預處理
稱取一定量的膠狀聚合產物，分別用丙酮、無水乙醇洗滌浸泡24h,充分去除 聚合產物中的雜質及未反應的單體，置於溫度為70°C的真空幹燥箱中烘幹一段時 間後，至恒重，然後研磨成細小的粉末，放入幹燥器中，備用。
3.2紅外光譜表征
用日本島津公司的IRPrestige-21傅裏葉變換紅外光譜儀對提純幹燥後經研磨 製得的陽離子CPAM粉末的結構進行了分析，如圖3.1所示：
 
圖3.1聚合物CAPM的紅外光譜圖 Fig.3.1 IR spectrum of the polymer CPAM
從圖3.1知，3462.22cm-1處出現酰胺基團中-NH2的伸縮振動吸收峰； 光引發聚合陽離子型聚丙烯酰胺的製備表征及應用,1633.70cm-1處出現-CONH2中的C=O特征吸收峰；2916.37cm-1處出現亞甲基 (-CH2)、甲基（-CH3)的非對稱吸收峰；1735.93cm-1處出現酯類C=O的特征吸收 峰，1165.00cm-1處出現酯類C-O的伸縮振動吸收峰；1454.33cm-1處出現 -CH2-N-(CH3)3亞甲基（-CH2)的振動吸收峰，952.84cm-1處出現季胺基的吸收峰。 紅外光譜分析表明合成的產物確實是AM與DAC的共聚物CPAM。同時對比波數 3462.22cm-1，1633.70cm-1 和 1735. 93 cm-1，952. 84cm-1 處吸收峰麵積的大小，可 定性地判定，酰胺基的含量遠大於酯基和季銨基的含量，與自製CPAM陽離子度的
29
參數大致吻合。
3.3差熱-熱重分析
將提純幹燥後經研磨製得的陽離子CPAM粉末置於加蓋的氧化鋁坩堝中，在 氮氣氛圍下以10°C/min的升溫速率從20°C上升至600°C進行分析。圖3.5為聚合 物的差熱-熱重圖。
0.5
100- 
80-
 
0.0
0C
6 4
1
20-
0
 
273.1
 
0100200300400500600
T/〇C
圖3.2聚合物CPAM的差熱-熱重曲線 Fig.3.2 DSC-TGA analysis of the otained polymer CPAM
Ms/l/°sa
5
-1.0
 
從圖3.2可知，當溫度升高至91.1C時，聚合物出現第一次明顯失重，主要是 由於粉狀的產物容易吸潮，樣品中的各種水分如結晶水、非結合水和結合水等的 揮發造成的，試樣失重8.59%;當溫度繼續升高至273.1C時，聚合物出現第二次 明顯失重，主要是化學分解反應發生，酰亞胺反應及甲基從季銨基上的脫去，同 時氯化氫也被脫去，試樣迅速失重35.61%;當溫度繼續升高至395.1C時，聚合物 出現第三次明顯失重，此時主鏈發生斷裂，開始分解，試樣迅速失重72.85%。由 此可以看出，自製的888电子游戏官网在常溫下是穩定的，不會發生分解。
3.4紫外可見光譜分析
取一定濃度的CPAM溶液，以蒸餾水為參比，在190〜300nm範圍內測量聚合產 物的紫外可見光譜圖，如圖3.3所示；單體丙烯酰胺（AM)和丙烯酰氧乙基三甲 基氯化銨（DAC)單體的紫外光譜圖分別如圖3.4、3.5所示：
30
0.05¬0.04¬0.03¬0.02¬0.01 - 0.00
 
180200220240260280300
Wavelength/nm
ssqjosqv
 
31
圖3.4單體AM的紫外可見光譜圖 Fig.3.4 UV-vis spectra of the monomer AM
圖3.3聚合物CPAM的紫外可見光譜圖 Fig.3.3 UV-vis spectra of the polymer CPAM
ssqjosqv
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
 
180200220240260280300
Wavelength/nm
圖3.5單體DAC的紫外可見光譜圖 Fig.3.5 UV-vis spectra of the monomer DAC
從圖3.3可知，CPAM在190〜300nm之間出現兩個吸收峰，分別在200nm處 和233nm處。從圖3.4和圖3.5可知，單體AM的吸收峰出現在198.5nm左右，與
N上無取代的a，P不飽和酰胺的吸收峰相符合[87]；而198nm是單體DAC的吸收 峰。除單體AM和DAC在200nm左右的吸收峰之外，聚合物CPAM在233nm處
出現了一個新的吸收峰，這證明單體之間確實發生了聚合反應，合成了新的物質 CPAM。因在聚丙烯酰胺合成程中存在單體AM殘留的問題，故在200nm處出現 的吸收峰很可能是殘留單體AM造成的。
3.5掃描電鏡分析
用捷克TES-CAN公司的VEGAII LMU掃描電子顯微鏡，光引發聚合陽離子型聚丙烯酰胺的製備表征及應用,將提純幹燥後研磨 製得的陽離子CPAM粉末，噴金預處理，掃描CPAM的形貌結構。得到的掃描電 鏡圖如圖3.6所示：
32
 
放大5000倍
 
放大3000倍
 
放大2000倍放大500倍
圖3.6聚合物CPAM的掃描電鏡圖 Fig.3.6 SEM picture of the polymer CPAM
從圖3.6可以看出，CPAM的表麵結構存在大量的細小孔隙，並且表麵分布不 均勻。CPAM的這種細小孔隙的存在有助於水分的進入，增加了產物的溶解性；而 線型結構的CPAM通過支鏈互相交聯，使產物表麵積增大，提高了聚丙烯酰胺的吸 附架橋能力。這種陽離子CPAM在吸附水體中的汙染物膠體顆粒、有機汙染物等方 麵，具有更好的絮凝效果。
3.6本章小結
①對自製產物的結構進行了紅外光譜表征，證明聚合產物確為AM與DAC兩
33
單體的共聚物CPAM。
②對聚合產物CPAM進行差熱-熱重分析，結果表明自製的陽離子聚丙烯酰 胺在常溫下是穩定的。
③對聚合物CPAM以及單體AM、DAC分別進行了紫外可見光譜分析，紫 外可見光譜圖表明聚合物CPAM在233nm處有一個新的吸收峰，綜合單體AM、 DAC的紫外可見光譜圖，證明單體之間確實發生了聚合反應，合成了新的物質 CPAM。另外，聚合物CPAM在200nm處有吸收峰，可能是殘留單體AM造成的。
④對自製CPAM的形貌結構進行掃描電鏡分析，結果表明自製的陽離子聚丙 烯酰胺表麵結構存在孔隙，交聯緊密，產物比表麵積增大，提高了聚丙烯酰胺的 吸附架橋能力，絮凝性能增強。
34
4888电子游戏官网中殘留AM含量的測定
4.1丙烯酰胺標準曲線的繪製 4.1.1丙烯酰胺樣品的預處理
因工業級的丙烯酰胺中含雜質較多，不能直接用來製備標準溶液繪製標準曲 線。因此首先要對丙烯酰胺進行重結晶提純。而提純所用的溶劑為氯仿。具體步 驟如下：
稱取一定量的工業級丙烯酰胺溶於50°C的氯仿中，並趁熱過濾，將盛有濾液 的容器浸於鹽冰浴中降溫，待有晶體析出後，將收集到的丙烯酰胺晶體重複結晶 一次，如此所得的丙烯酰胺晶體純度高達99%以上。提純後的丙烯酰胺放置於棕 色玻璃瓶中，4C下幹燥保存，備用。
4.1.2丙烯酰胺標準曲線的製作
取提純後的丙烯酰胺配製一係列濃度分別為0.5mg/L，1.0mg/L，2.0mg/L， 4.0mg/L，6.0mg/L，8.0mg/L，10.0mg/L的標準溶液，以體積比為5: 5的無水乙醇
-水溶液作溶劑。在波長為205nm處測定其吸光度，作圖繪製成丙烯酰胺的標準曲 線，如圖4.1所示。
 
4.2實際樣品的測定
稱量4〜5g左右膠狀樣品於250mL錐形瓶中，記錄樣品的質量。準確量取一定 體積的9: 1的無水乙醇-水溶液倒入錐形瓶中，晃動使樣品充分浸泡於溶液中，密
35
封保存，避光浸泡24h後，用玻璃棒轉移上清液至250mL容量瓶中，補加一定量的 無水乙醇、水溶液，使無水乙醇-水的體積比為1:1,再用體積比為5: 5的無水乙 醇-水混合液定容。靜置30min後，用TU-1901紫外分光光度計在波長為205nm處 測定其吸光度A,根據所得的吸光度A和標準曲線y=ax+b，計算待測溶液中丙烯酰 胺的含量。
4.3結果與討論
4.3.1反應時間對殘留AM含量的影響
反應時間的長短決定了單體之間轉化為聚合物的程度，也就影響了聚合物的 質量。固定其他因素，研究反應時間對聚合物中殘留單體AM含量的影響，見圖 4.2所示。
 
30456080100120
反應時間/min
圖4.2反應時間對殘留AM含量的影響
Fig.4.2 Effect of reaction time on the content of residual AM
從圖4.2可以看出，隨著反應時間的延長，CPAM中殘留單體AM的含量不斷 降低。這是因為，隨著反應的進行，單體的轉化率不斷提高，聚合物濃度逐漸增 加，單體濃度逐漸降低。反應時間的多少直觀地決定了殘留單體的含量。當反應 時間在30min〜60min之間，其影響顯著，超過60min殘留單體含量降低的幅度不 大，因此確定最佳反應時間為60min時，可獲得殘留AM含量為0.21°%的聚合產 物，質量達標。
4.3.2有機偶氮引發劑A用量對殘留AM含量的影響
引發劑的用量在很大程度上決定了聚合物的產品質量。這不僅體現在產品合成
36 
上，還體現在產品殘留單體含量上。選擇合適的引發劑並控製引發劑的用量，可 提高單體AM的轉化率，從而有效地降低產品的殘留單體含量。固定其他因素， 研究引發劑用量對聚合物中殘留AM單體的影響，見圖4.3所示。
 
_
料
0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0. 2 0.1
100300500700900
引發劑用量/1〇-5
圖4.3有機偶氮引發劑A用量對殘留AM含量的影響 Fig.4.3 Effect of organic initiator dosage A on the content of residual AM
從圖4.3可知，隨著有機偶氮引發劑A用量的增加，聚合物CPAM殘留單體 含量出現先減小後增大趨勢。當引發劑用量為5%。時，殘單含量可降至0.38%。這 是由於當引發劑含量低於或高於5%。時，單體聚合反應不夠充分，反應不徹底，殘 留AM含量因而增加。
4.3.3陽離子度對殘留AM含量的影響
固定其他因素，研究陽離子度對聚合物中殘留AM含量的影響，如圖4.4所示。 光引發聚合陽離子型聚丙烯酰胺的製備表征及應用,從圖4.4可知，隨著陽離子度的增加，殘留AM的含量不斷降低，但陽離子度過大 時，殘單含量反而出現增大。這是因為，隨著陽離子單體的增加，反應體係中的 自由基相對不斷的形成，促進反應的進行，殘留單體的含量不斷減小；但陽離子 度過大時，活性較低的陽離子單體DAC增加了聚合反應的誘導期，使單體未完全 聚合，殘單量開始增大。綜合陽離子度對聚合物相對分子質量的影響，實驗確定 最佳陽離子度為40%時，殘留單體降到最低值，為0.31%。
37 
%/SVAV 拉_細®
 
 
0.1 L
203040506070
陽離子度/%
圖4.4陽離子度對殘留AM含量的影響 Fig.4.4 Effect of cation degree on the content of residual AM
4.3.4增溶劑B用量對殘留AM含量的影響
增溶劑 B
增溶劑B的使用是為了改善聚合物的溶解性，固定其他因素， 用量對聚合物中殘留AM含量的影響，如圖4.5所示。
0-0-0-
0.7 r 0.6
50
100
200300
尿素含量/10-5
400
500
0. 2 0.1
圖4.5增溶劑B用量對殘留AM含量的影響 Fig.4.5 Effect of solubilizer B dosage on the content of residual AM
由圖4.5知，隨著增溶劑B用量的增加，CPAM中殘留單體的含量先 大，在4%。時達到最小值0.35%。這是由於增溶劑在一定範圍內可作為輔| 促進分子鏈的增長，使單體AM不斷進行聚合；當增溶劑B過量時，會
減小後增 力還原劑， 阻礙單體
力還原劑，
38 
之間的有效碰撞，分子鏈的增長減慢，增加了鏈轉移和鏈終止的機會，不利於聚 合反應的進行，殘留單體含量增加。考慮聚合物的溶解性，確定增溶劑B的最佳 用量為4%。。
4.3.5添加劑對殘留AM含量的影響
添加劑EDTA在反應體係中作為絡合劑使用，這是由於反應體係中存在一些 鐵、銅等金屬離子，這些金屬離子會阻礙聚合反應的進行，使單體聚合不徹底， 影響聚合產物質量。金屬離子對聚合反應的影響可通過加入一定量的EDTA來有 效地屏蔽。固定其他因素，研究絡合劑EDTA對殘留AM含量的影響，如圖4.6 所示。
 
0.1
100300500700900
絡合劑EDTA用量/10-6
圖4.6絡合劑EDTA用量對殘留AM含量的影響 Fig.4.6 Effect of complexing agent EDTA dosage on the content of residual AM
從圖4.6知，隨著絡合劑EDTA的增加，聚合物的殘單含量變化不大，對其影 響較小。當EDTA用量為500ppm時，產物殘單降低至0.30°%；隨著EDTA用量的
增加，殘單含量也開始增大，說明當絡合劑超過一定數值時，EDTA反過來成為反 應的製約因素，影響產品的聚合程度，使殘留單體含量增大。
4.4本章小結
①本實驗采用紫外分光光度法在波長為205nm處測定陽離子CPAM中殘留 AM單體的含量。采用便宜無毒的體積比為1:1的無水乙醇-水混合液來提取膠狀 聚合產物中未反應完全的丙烯酰胺單體，再根據繪製的丙烯酰胺標準曲線計算殘
留AM含量。
39
②本實驗在合成優化條件實驗的基礎上研究了反應時間、有機偶氮引發劑A、 陽離子度、增溶劑B和絡合劑EDTA對聚合產物殘留AM含量的影響。結果表明： 1)反應時間的延長，可在一定程度上降低產物的殘留單體含量。反應時間為60min 時，CPAM殘留單體含量為0.21%，達到生產聚丙烯酰胺的質量要求；2)有機偶 氮引發劑A、陽離子度對聚合物中殘留AM含量的影響均較顯著。有機偶氮引發 劑A用量為5%。和陽離子度為40%時，聚合物殘留AM含量分別為0.38%和0.31%， 均降到最優值；3)增溶劑B對聚合物殘單含量有一定影響，當其用量為4%。時， 殘單含量最小；4)絡合劑EDTA對聚合物的殘單含量影響較小，鑒於EDTA在提 高聚合物相對分子質量上有一定的作用，其對殘單含量的影響可不作考慮。
40
5汙泥脫水實驗研究
5.1實驗部分
汙泥是汙水處理的副產物，是一種粘稠狀物質，以好氧、厭氧微生物為主體， 同時混有有機殘片、無機顆粒、膠體等多種雜質的混合體。目前汙泥處理的工藝 流程一般是為：汙泥濃縮、汙泥穩定、汙泥脫水、汙泥處置[88]。汙泥的含水率很 高，沒有進行脫水處理的汙泥一般為96%〜99.8%，體積很大[89]。為了汙泥的有效 綜合利用及最終處置，需進行脫水處理。
汙泥脫水，常用自然蒸發法和機械脫水法，主要是分離出汙泥中的吸附水以 及毛細水。汙泥進行機械脫水前，為了提高汙泥脫水效率，改善其脫水特性，通 常先進行調理，如添加化學絮凝劑。化學絮凝主要是通過絮凝劑的靜電吸附、電 中和、雙電層壓縮、架橋和網捕等作用，使體係中的微粒脫穩、絮凝而有助於沉 降和過濾脫水[90]。陽離子CPAM的大分子鏈上，帶有較高的陽離子電荷密度，在 水中溶解性好，絮凝能力強大，投加量較少，並且，沒有毒性、無汙染，因而將 其應用於汙泥脫水方麵是一個很好的選擇。
影響汙泥脫水效果的主要因素有混凝劑的種類、分子量、分子結構、投加量、 攪拌速度、投加順序、汙泥的pH值及溫度等。對於888电子游戏官网類有機高分 子混凝劑，本實驗主要研究投加量、陽離子度和相對分子質量對汙泥脫水效果的 影響，並與國內外三種常用的絮凝劑產品進行對比實驗研究。光引發聚合陽離子型聚丙烯酰胺的製備表征及應用,汙泥脫水性能采用 經真空過濾脫水後濾餅含水率及濾液濁度等指標來衡量。
5.1.1實驗操作流程
汙泥脫水實驗流程如圖5.1所示。
 
圖5.1實驗流程圖
Fig.5.1 Flow charts of experiment operations
41 
5.1.2實驗材料和儀器
①實驗材料
活性汙泥：來自重慶市唐家橋汙水處理廠，所取汙泥為黑色惡臭液體，顆粒 細小、有機物含量高、脫水性能差。汙泥含水率為98%〜99%，密度為1.002 kg/L。
實驗選用汙泥脫水化學絮凝劑為自製有機高分子絮凝劑、市售國內外3種常 用的有機高分子絮凝劑。具體見表5.1。
表5.1實驗所用混凝劑 Table 5.1 The flocculants used in the experiments
序號產地絮凝劑類型外觀分子量濃度
(g/mL)
1自製產物有機絮凝劑CPAM無色透明膠體300〜900萬0.15%〇
2山東市售有機絮凝劑 CPAM1#白色粉末狀558萬0.15%〇
3江蘇市售有機絮凝劑
CPAM2#白色粉末狀578萬0.15%
4日本市售有機絮凝劑
CPAM3#白色粉末狀399萬0.15%
②實驗儀器
試驗所用的主要儀器：真空抽濾泵（SHZ-D (III)，河南予華儀器有限公司）; 濁度分析儀（2100Q，美國哈希HACH公司）；真空抽濾瓶（1000mL);布氏漏鬥 (直徑100mm);瓷坩禍（50 mL)、定性濾紙（0.45pm)。
5.1.3實驗方法
本實驗汙泥脫水性能，采用汙泥經888电子游戏官网化學絮凝劑處理後，經 真空抽濾，獲得的濾餅含水率和過濾上清液的濁度來表示。
①汙泥脫水實驗方法
將100mL原汙泥於250mL燒杯中，加入一定量的絮凝劑溶液，用玻璃棒快速 攪拌15次，再慢攪30次之後，將上清液倒入布氏漏鬥中，打開真空泵，調節真 空度為5x104Pa進行真空抽濾。
②汙泥脫水性能評價方法 1)濾餅含水率的計算
當濾液體積不再增加時停止抽濾，將定性濾紙上的汙泥放入已知質量的坩堝 (W0)中，稱量兩者總質量並記為W1，然後將其置於105°C下真空幹燥箱中烘幹
42
至恒重，此時的質量記為W2。濾餅含水率則按式5.1計算。
W1-W2
濾餅含水率=一 X100%(5.1)
W^-Wo
式中：Wo為坩堝質量，g;
W1為抽濾後所得汙泥與坩堝的總重量，g;
W2為幹燥後汙泥與坩堝的總重量，g。
2)濾液濁度的測定
用濁度分析儀測定抽濾後的汙泥濾液的濁度。
5.2結果與討論
5.2.1自製CPAM投加量對汙泥脫水性能的影響
投加量的多少不僅關係到汙泥脫水的處理成本，而且直接影響脫水效果的好 壞。投加量對汙泥脫水效果的影響見圖5.2。
-■一濾餅含水率/°% 4—濾液濁度/NTU
 
自製產品投加量/mL
圖5.2自製CPAM投加量對汙泥脫水性能的影響 Fig.5.2 Effect of self-made CPAM dosage on sludge dewatering performance
25
20
 
10
5
0
從圖5.2可知，隨著自製產品投加量的增加，濾液濁度和濾餅含水率在逐漸降 低，並在30mL時達到最低值，當投加量大於30mL時，濾液濁度和濾餅含水率反 而增大，綜合汙泥脫水效果和實際應用成本，自製產品的最優投加量應為30mL(即 45mg/L)此時，濾餅含水率為82.2%，濾液濁度為1.41NTU，出現的礬花大而結
43
實。當投加量較小時，形成的礬花小而鬆散；當投加量過大時，礬花變得粗大緊 實，汙泥容易大量沉積，阻礙汙泥脫水的繼續進行。這是因為，陽離子聚丙烯酰 胺的濃度過低，不足以絮凝沉降；當888电子游戏官网濃度過大時，容易發生電 荷互斥現象，且粘度過大，泥水界麵不清晰，不易下沉，汙泥無法絮凝，導致脫 水效果變差。
5.2.2自製CPAM陽離子度對汙泥脫水性能的影響
固定投加量為30mL，用自製的陽離子度為20%〜70%的CPAM水溶液進行汙 泥脫水實驗，濾液濁度、濾餅含水率的變化見圖5.3所示。 
-A—濾餅含水率/% —♦—濾液濁度/NTU
94
92
90
88
如
86
84
82
80
 
203040506070
陽離子度/%
20
 
 
圖5.3自製CPAM陽離子度對汙泥脫水性能的影響 Fig.5.3 Effect of self-made CPAM cation degree on sludge dewatering performance
從圖5.3知，隨著陽離子度的不斷增大，濾液濁度和濾餅含水率均出現先減小 後增大趨勢。自製CPAM陽離子度為40%時，汙泥脫水效果好，濾餅含水率為 84.2%，濾液濁度可達4.9NTU。這是因為，增大的陽離子度，導致增強了鏈之間 的靜電排斥，高分子鏈伸展得更廣闊，有利於架橋效應，並且帶負電性的汙泥顆 粒與帶有陽離子電荷的絮凝產品發生電中和，有利於汙泥絮凝沉降；但當陽離子 度超過一定限度後，CPAM分子鏈上由於陽離子電荷過多，使共聚物與膠體顆粒 的吸附作用增加，減少了能夠橋連的結構，光引發聚合陽離子型聚丙烯酰胺的製備表征及應用,待完全中和汙泥顆粒表麵的負電荷後， 過多的正電荷反轉電性，使顆粒表麵呈正性，顆粒間斥力增大，不利於絮凝，使 濾液濁度和濾餅含水率開始增大。
44
5.2.3自製CPAM相對分子質量對汙泥脫水性能的影響
-濾餅含水率/%
•濾液濁度/NTU
82
80
92
90
8 6 4 8 8 8
%/騰芩如東繫
 
25
20
aLN/sfs^11
300400500600700800900
分子量/萬
取相對分子質量為300〜900萬的七個自製產物在最優投加量下考察陽離子聚 丙烯酰胺分子量對汙泥脫水性能的影響，實驗結果見圖5.4。
圖5.4自製CPAM相對分子質量對汙泥脫水性能的影響 Fig.5.4 Effect of the molecular weight of self-made CPAM on sludge dewatering performance
從圖5.4可知，相對分子量偏低時，汙泥脫水效果較差，相比之下，分子量較 高的產物脫水效果要優於分子量較低的自製產物。888电子游戏官网的絮凝機理， 主要是依靠電中和作用和吸附架橋作用。聚合物分子量對汙泥脫水效果的影響主 要表現在吸附架橋作用上。相對分子質量越大，勢必其聚合度也更大，因而分子 鏈相應地也長，使得聚合物的吸附架橋絮凝更為有利。因此，相對分子質量達到 800萬時，汙泥脫水效果最優，濾餅含水率降至84.1°%，上清液濁度可達3.5NTU。 但分子量過高時，產物的溶解性降低，影響絮凝性能的發揮，導致汙泥脫水效果 變差。
5.2.4自製CPAM與國內三種常用絮凝劑汙泥脫水性能的對比
用自製CPAM (分子量796萬）與國內三種常用的絮凝劑（山東，分子量558 萬；江蘇，分子量578萬；日本，分子量399萬）進行對比實驗，水溶液質量分 數為0.15%。，濾液濁度、濾餅含水率的變化分別見圖5.5、圖5.6所示。
32 投加量/mL
圖5.5自製CPAM與國內汙水處理廠常用絮凝劑濾液濁度的比較 Fig.5.5 Comparison of filtrate turbidity between self-made CPAM and the common flocculants used
in domestic sewage treatment plant
 
-♦一自製產品一■一山東產品
—A—江蘇產品_■一日本產品
 
100
95
90
騰
乂
85
令n
80
75
70
101520253035
投加量/mL
圖5.6自製CPAM與國內汙水處理廠常用絮凝劑濾餅含水率的比較 Fig.5.6 Comparison of the water ratio of filter cake between self-made CPAM and the common flocculants used in domestic sewage treatment plant
46
從圖5.5和圖5.6知，隨著投加量的增大，汙泥濾液濁度和濾餅含水率先減小 後增大。這是因為，投加量太少時，汙泥顆粒的電中和、吸附架橋作用不能得到 有效發揮，效果不明顯，因此難以獲得絮體，以至分離泥水的效果差，影響汙泥 脫水；相反，投加量太多時，汙泥顆粒容易帶上正電荷，因其吸附了過多聚合物 的結果，最終因電荷排斥，發生再穩定，亦妨礙汙泥脫水，同時處理成本也受到 增加；
四種常用絮凝劑中山東產品絮凝效果最差，得到的絮體非常細小，結構鬆散。 用自製CPAM在最優絮凝條件下進行汙泥絮凝，得到的絮體顆粒大且密實，真空 抽濾後的濾餅含水率為82.2%，濾液濁度可降至1.41NTU;山東和江蘇產品的優化 投加量分別為30mL，20mL，其濾液濁度和濾餅含水率分別為8.97NTU、84.5%， 6.38NTU、83.8%；因此自製產品的汙泥脫水效果優於山東產品，略優於江蘇產品。 日本最佳投加量為20mL，其濾液濁度和濾餅含水率分別為7.2NTU、79.3%，可以 看出日本產品的絮凝效果也較好，自製產品在處理汙泥脫水方麵目前僅在濾液濁 度方麵優於日本產品，但在最佳投加量和濾餅含水率方麵卻不甚理想，因此有待 獲得絮凝效果更優的CPAM。
5.3本章小結
①選用經真空過濾脫水後濾餅含水率和濾液濁度等指標來測試混凝劑的汙 泥脫水性能。自製的CPAM分子量為800萬，陽離子度為40%，投加量為30mL 時脫水效果最好，優化絮凝條件下濾餅含水率為82.2%，濾液濁度為1.41NTU。
②汙泥脫水實驗結果表明：自製產品汙泥脫水效果優於山東產品，略優於江 蘇產品。相比日本產品，自製產品僅在濾液濁度方麵略勝一籌，在最佳投加量和 濾餅含水率方麵卻不甚理想，因此有待進一步研究光引發合成，以獲得更高分子 量、絮凝效果更優的CPAM。
47
6結論和建議
6.1結論
實驗致力於研究采用光引發聚合法製備合成888电子游戏官网，對其結構進 行表征，並將其應用於汙泥脫水，研究合成產品的絮凝效果，得到以下結論：
①以丙烯酰胺（AM)和丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DAC)為單體，在以 365nm為主波峰的高壓汞燈下，采用光引發聚合法，製備888电子游戏官网絮凝 劑。實驗表明，有機偶氮引發劑A用量為5%。，單體質量分數為30%,陽離子度 為40%,增溶劑B用量為4%。，反應體係pH值為5,反應時間為1h，合成的聚合 物相對分子質量可達900萬。
②通過紅外光譜分析對聚合產物的結構進行表征，證明合成產物確為AM與 DAC的共聚物CPAM。差熱-熱重分析表明自製888电子游戏官网在常溫下是穩定 的。紫外可見光譜分析證明單體之間確實發生了聚合反應，合成了新的物質CPAM。 對自製CPAM的形貌結構進行掃描電鏡分析，結果表明自製888电子游戏官网吸 附架橋能力提高，絮凝性能增強。
③采用乙醇-水混合液提取聚合物中未反應丙烯酰胺單體，並用紫外分光光度 法測定提取液中丙烯酰胺的含量。實驗研究了反應時間、有機偶氮引發劑A、陽 離子度、增溶劑B和絡合劑EDTA對聚合產物殘留AM含量的影響。結果表明， 反應時間的延長，可在一定程度上降低產物的殘單含量。反應時間為60min時， CPAM殘留單體含量可降至0.21%，可達到生產聚丙烯酰胺的質量要求；有機偶氮 引發劑A、陽離子度對聚合物中殘留AM含量的影響均較顯著。當有機偶氮引發 劑A用量為5%。和陽離子度為40%時，聚合物殘留單體含量分別為0.38%和0.31%， 均降到最優值；增溶劑B對聚合物殘單含量有一定影響。當其用量為4%%時，殘單 含量最小；絡合劑EDTA對聚合物的殘單含量影響較小可不作考慮。
④將自製產品用於汙泥脫水實驗研究。實驗表明，自製的CPAM分子量為 800萬，陽離子度為40%，投加量為30mL時脫水效果最好，濾餅含水率為82.2%， 濾液濁度為1.41NTU。光引發聚合陽離子型聚丙烯酰胺的製備表征及應用,另外還將自製產品與國內外三種常用的絮凝劑進行汙泥脫 水效果對比實驗，結果表示，自製產品汙泥脫水效果優於山東產品，略優於江蘇 產品。相比日本產品，自製產品僅在濾液濁度方麵略勝一籌，在最佳投加量和濾 餅含水率方麵卻不甚理想，因此有待進一步研究光引發合成，以獲得更高分子量、 絮凝效果更優的CPAM。
48
6.2建議
實驗在光引發聚合888电子游戏官网的優化合成、表征及應用方麵進行了研 究，但由於個人能力所限，研究還存在很多不足之處。具體有以下幾方麵的工作 尚需進一步研究：
①實驗獲得的888电子游戏官网分子量最高隻有900萬，還有很大的提升空 間，因此在其合成方麵，可通過改進紫外光引發反應的裝置，控製聚合溫度或采 用有機引發劑與無機引發劑的複合等方法來製得相對分子質量更高的陽離子聚丙 烯酰胺。
②在性能測試方麵，除可以殘留單體含量來衡量以外，還可以研究陽離子度 的測定。有關陽離子度測定方法的研究很多，但至今還未確定一種標準的測定方 法，因此具有一定的創新性。
③實驗僅在光引發合成方法上進行了相關研究，其光引發聚合機理也可以作 為一個研究對象。
④在888电子游戏官网的結構表征上，還可以進行核磁共振的分析鑒定。
⑤在888电子游戏官网進行汙泥脫水應用上，可考慮增加新的汙泥脫水性能 評價指標。另外，由於時間和精力所限，論文在考察CPAM的絮凝性能方麵比較 單一，建議後續研究人員嚐試考察CPAM在生活汙水、工業廢水等方麵的絮凝性 能，以更加全麵地評價CPAM。
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