反相乳液聚合新型絮凝剂及性能研究

论文摘要

本论文以4-甲基丙烯酰胺基水杨酸（4-MASA）、丙烯酰胺（AM）和丙烯酸（AA）为单体,采用反相乳液聚合的方法,合成了P（AM/4-MASA）和P（AA/4-MASA）两种二元聚合物,单因素实验重点考察了P（AM/4-MASA）的合成工艺条件对聚合物相对分子质量的影响,并采用相同的工艺合成了P（AA/4-MASA）。通过红外光谱和粒径分析对聚合物结构和性能进行了表征。以洛阳香江万基铝业有限公司的赤泥矿浆为研究对象,系统地研究了P（AM/4-MASA）对赤泥沉降性能的影响。将絮凝剂P（AM/4-MASA）、P（AA/4-MASA）和PAA的絮凝性能进行对比,并结合P（AM/4-MASA）和PAA复配后的沉降实验数据,分析出不同官能团及分子量对絮凝性能的影响。单因素实验得出,4-MASA和AM（或AA）的配比为1:27,引发剂为过硫酸铵,用量为0.8%,采用复合乳化剂（Span-80和Tween-80）,用量为8%,HLB值为6.5,油水比为1.3:1,引发温度为60℃,此时得到聚合物的分子量为130万。沉降实验中,选定添加量为50g/t干泥,随单体丙烯酰胺和4-甲基丙烯酰胺基水杨酸配比的增大,聚合物中水杨酸含量的减少,分子量的增加,沉降速度逐渐加快。当单体4-甲基丙烯酰胺基水杨酸钠和丙烯酰胺配比为1:23时,分子量为115万,吸光度为0.103,对上清液澄清度改善效果明显,与世界公认的高效絮凝剂效果相当,表明水杨酸官能团能明显改善赤泥矿浆澄清度。赤泥沉降对比都含有羧基的PAA和P（AA/4-MASA）,PAA沉降快于P（AA/4-MASA）,可见絮凝剂分子量是决定沉降速度的主要因素。P（AM/4-MASA）和PAA按2:1复配使用,分层时间为79秒,前10min沉降速度达到10.4 mm/min,吸光度为0.105,沉降速度接近PAA,而上清液澄清效果接近P（AM/4-MASA）。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 赤泥沉降絮凝剂的研究进展
• 1.2.1 酰胺类和羧酸类絮凝剂
• 1.2.2 氧肟酸类絮凝剂
• 1.2.3 磺酸类絮凝剂
• 1.2.4 磷酸类絮凝剂
• 1.2.5 水杨酸类絮凝剂
• 1.3 絮凝剂絮凝机理
• 1.3.1 电荷中和
• 1.3.2 絮凝剂架桥作用机理
• 1.3.3 网捕作用
• 1.3.4 高分子絮凝剂与赤泥表面的吸附作用
• 1.3.5 常见基团与赤泥表面的吸附
• 1.4 影响絮凝剂作用效果的因素
• 1.4.1 高分子化合物基团的性质
• 1.4.2 赤泥中铁矿物形态
• 1.4.3 相对分子质量
• 1.4.4 温度
• 1.4.5 絮凝剂用量
• 1.4.6 絮凝剂与赤泥的混合
• 1.5 合成絮凝剂相关理论
• 1.5.1 自由基聚合的基元反应
• 1.5.2 自由基聚合反应的特征
• 1.5.3 自动加速现象
• 1.6 絮凝剂分子设计思路
• 1.7 本论文研究意义和内容
• 1.7.1 课题研究的意义
• 1.7.2 研究内容
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验所用单体的结构与性质
• 2.1.1 单体4-甲基丙烯酰胺基水杨酸的结构及性质
• 2.1.2 单体丙烯酰胺的结构及性质
• 2.1.3 单体丙烯酸的结构及性质
• 2.2 P（AM/4-MASA）及P（AA/4-MASA）合成路线设计
• 2.3 P（AM/4-MASA）及P（AA/4-MASA）聚合机理
• 2.4 实验药品、仪器及装置
• 2.4.1 实验药品
• 2.4.2 实验仪器
• 2.4.3 实验装置
• 2.5 P（AM/4-MASA）及P（AA/4-MASA）合成实验方法
• 2.6 合成P（AM/4-MASA）影响因素选择
• 2.6.1 油相的选择
• 2.6.2 单体浓度的选择
• 2.6.3 乳化剂种类及用量的选择
• 2.6.4 引发剂种类的选择
• 2.6.5 温度的选择
• 2.6.6 搅拌强度的确定
• 2.6.7 常见阻聚因素及解决方法
• 2.7 产物表征及分析方法
• 2.7.1 红外光谱测定
• 2.7.2 分子量测定
• 2.7.3 粒度测定
• 2.8 絮凝实验指标的计算
• 2.8.1 固含计算与絮凝剂的配制
• 2.8.2 絮凝剂添加量计算
• 2.8.3 矿浆参数的确定
• 2.9 赤泥沉降实验方法
• 2.9.1 赤泥沉降实验中各个物理量的测量方法
• 2.9.2 赤泥沉降实验过程
• 2.9.3 不同絮凝剂沉降对比实验方案
• 2.9.4 絮凝剂复配方法
• 第3章 实验结果与讨论
• 3.1 合成P（AM/4-MASA）工艺条件研究
• 3.1.1 乳化剂种类对乳液稳定性的影响
• 3.1.2 乳化剂用量对乳液稳定性的影响
• 3.1.3 HLB 值对乳液稳定性的影响
• 3.1.4 单体配比对产物粘度及稳定性的影响
• 3.1.5 单体浓度的影响
• 3.1.6 引发剂用量的影响
• 3.1.7 油水比对产物分子量的影响
• 3.1.8 最佳合成工艺条件
• 3.2 产品结构与性能表征
• 3.2.1 红外光谱分析
• 3.2.2 粒径分析
• 3.2.3 聚合物乳液溶解性能分析
• 3.3 P（AM/4-MASA）在赤泥沉降中的应用
• 3.3.1 新型絮凝剂添加量的选择
• 3.3.2 不同单体配比对赤泥沉降性能的影响
• 3.4 PAA、P（AM/4-MASA）和P（AA/4-MASA）絮凝性能比较
• 3.4.1 PAA、P（AM/4-MASA）和P（AA/4-MASA）沉降速度比较
• 3.4.2 PAA、P（AM/4-MASA）和P（AA/4-MASA）上清液澄清度比较
• 3.4.3 PAA、P（AM/4-MASA）和P（AA/4-MASA）压缩液固比比较
• 3.5 P（AM/4-MASA）和PAA 的复配性能
• 3.6 絮凝剂官能团及分子量对赤泥沉降性能影响
• 3.7 复配絮凝剂与进口A600，N85010 絮凝性能比较
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及获得的科研成果
• 致谢