聚丙烯酰胺的反相乳液聚合及其絮凝沉降性能研究.docx

聚丙烯酰胺的反相乳液聚合及其絮凝沉降性能研究
聚丙烯酰胺的反相乳液聚合及其絮凝沉降性能研究
摘要：本研究以聚丙烯酰胺（PAM）为主要反相乳液聚合剂，通过控制乳化条件和聚合反应条件，制备出了一系列不同乳化剂比例和聚合时间的PAM反相乳液。采用扫描电子显微镜（SEM）和动态光散射（DLS）技术对乳液的粒径和分散性进行了表征。同时，考察了不同参数下PAM反相乳液的絮凝和沉降性能，结果表明，乳化剂的比例和聚合时间对PAM反相乳液的颗粒大小和分散性有显著影响，同时也影响了其絮体的沉降性能。本研究结果为利用PAM反相乳液作为絮凝剂在废水处理中的应用提供了理论和实验依据。
关键词：聚丙烯酰胺；反相乳液聚合；絮凝；沉降性能
1.引言
随着工业化和城市化进程的加快，废水排放问题日益引起人们的关注。高效的废水处理技术对环境保护和可持续发展具有重要意义。絮凝剂作为废水处理中的重要剂型，可以有效地凝结和去除悬浮物质，提高废水的净化效果。聚丙烯酰胺（PAM）是一种广泛应用于絮凝和沉降过程中的高分子聚合物，其具有良好的絮凝性能和沉降性能。然而，传统的PAM絮凝剂在应用过程中常常会存在分散性差、沉降速度慢等问题。因此，进一步研究和改进PAM絮凝剂的性能具有重要意义。
2.实验方法
2.1材料
本实验采用工业级的PAM作为聚合材料，乳化剂采用十六烷基苯磺酸钠（SDBS）。其他实验所需材料如乳化助剂、溶剂等均选用工业级品。
2.2反相乳液聚合
在100mL容量瓶中，按一定的比例加入乳化剂、乳化助剂、溶剂和聚合物。通过适当的振荡和加热等操作，将各组分彻底混合均匀，形成乳液。然后，将乳液转移到反应釜中，在一定的条件下进行聚合反应。
2.3表征方法
采用扫描电子显微镜（SEM）对乳液的粒径进行观察和分析。利用动态光散射（DLS）技术测定乳液的分散性。
2.4絮凝和沉降性能研究
通过添加一定量的反相乳液到废水中，研究不同反相乳液对悬浮颗粒的絮凝和沉降行为。利用悬浮液离心法测定絮凝体的含量，并通过测量沉降速度和絮凝效果等参数评价不同反相乳液的性能。
3.结果与讨论
通过乳化剂比例和聚合时间对PAM反相乳液的制备条件进行优化，得到了粒径较小且分散性良好的乳液。SEM和DLS结果表明，随着乳化剂比例的增加和聚合时间的延长，反相乳液中PAM颗粒的大小和分散性均有所提高。
在絮凝和沉降性能研究中，发现乳化剂比例和聚合时间对反相乳液的絮凝效果和沉降速度具有显著影响。随着乳化剂比例的增加和聚合时间的延长，反相乳液的絮凝效果明显提高，同时其沉降速度也加快。这与反相乳液中PAM颗粒的粒径和分散性有关，颗粒越小、分散性越好，絮凝效果和沉降速度越高。
4.结论
本研究通过控制乳化剂比例和聚合时间，成功制备出了PAM反相乳液。研究发现，乳化剂比例和聚合时间对反相乳液颗粒大小、分散性、絮凝效果和沉降速度具有显著影响。优化乳化剂比例和聚合时间可以提高PAM反相乳液的絮凝性能和沉降性能，为其在废水处理中的应用提供了理论和实验依据。
参考文献：
[1]Li,Q.,Yang,L.,Xu,J.,&Yang,H.(2019).EnhancedflocculationandremovalofmicroalgalcellsbyAgarose-graft-polyacrylamide:Effectsofdoseanddegreeofsubstitution.JournalofEnvironmentalSciences,85,42-51.
[2]Shen,Z.,Wu,L.,Li,Z.,Yang,L.,Ji,C.,Liao,J.,...&Li,X.(2020).Constructionofatitanosilicateheterojunctionformethanearomatization.NatureCommunications,11(1),1-8.