Poly（AM/AMPS）反相乳液的Hofmann降解及其应用研究

论文摘要

聚丙烯酰胺是一种应用最为普遍的水处理絮凝剂,经过多年的研究,聚合机理和聚合方法已经非常成熟,而且已经开发了一系列的产品,得到了很多类型的聚丙烯酰胺絮凝剂,适应不同环境的需求。现代工业的高速发展和重工业的急剧增长,以及人类对环境的破坏越来越严重,造成了环境急剧恶化,空气、土壤、水、生物等遭受了严重的污染。目前,天气异常变得越来越明显,很多地方人们的生活已经受到严重影响,对人类的生存带来了严重的威胁。现在许多国家对环境保护越来越重视,并制定很多法律和采取很多措施来保护环境和消除污染。其中水污染更为普遍,更为严重,尤其在中国。国家为了高速发展经济,不惜破坏环境,多年来都采取先污染后治理的方式去发展工业,造成环境和水资源的严重污染和破坏。其中重金属污染最为严重,由于其毒性具有持久性,不易被生物降解,对环境危害最大。重金属的污染最普遍的污染方式是对水的污染,所以处理含重金属污染的废水亟待解决。我国水资源分布不平衡,多数地区缺水严重,急需将污染的水进行净化后重复利用。所以对重金属污水的脱除是最为急迫的事情,2011年国家将防治重金属污染作为污染防治工作的头等大事。目前,由于人们对环境要求的提高以及污水处理环境的复杂,以往的聚丙烯酰胺很难达到要求,所以开发新型产品是非常紧迫的事情。能够吸附重金属离子的高分子絮凝剂也已经被广泛的研究,但是研究方法尚未成熟,价格较高,环境适应性较差,不能满足一些环境处理的要求。为了提高重金属脱除率,增加环境适应性,降低生产成本。本文通过Hofmann降解反应制备对重金属离子具有高效吸附作用的两性聚合物聚（丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸／乙烯胺）（Poly（AM/AMPS/VAm））。首先以AM和AMPS为单体,通过反相乳液聚合法制备了Poly（AM/AMPS）反相乳液,然后在反相乳液中通过Hofmann降解反应将Poly（AM/AMPS）的部分酰胺基转变为氨基,得到两性聚合物Poly（AM/AMPS/VAm）。讨论了合成条件、降解反应条件对产物性能的影响。利用红外光谱对其结构进行表征,并利用电导法测定其胺化度。在模拟废水环境下,进行了重金属离子的脱除实验,研究了搅拌时间、温度、pH值、重金属离子摩尔浓度及两性聚合物Poly（AM/AMPS/VAm）的用量对重金属离子脱除率的影响。用SEM对Poly（AM/AMPS/VAm）l吸附铜离子前后表面进行扫描,从产物表面的变化进行产物性能表征。结果表明该两性聚合物Poly（AM/AMPS/VAm）是一种非常有效的重金属脱除剂。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 聚丙烯酰胺
• 1.2.1 聚丙烯酰胺的分类
• 1.2.2 聚丙烯酰胺的聚合方法
• 1.2.3 聚丙烯酰胺的自由基聚合及引发剂
• 1.2.4 阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的制备
• 1.2.4.1 丙烯酰胺与阳离子单体共聚
• 1.2.4.2 聚丙烯酰胺的阳离子改性
• 1.3 天然高分子接枝改性法
• 1.3.1 淀粉接枝改性
• 1.3.2 甲壳素和壳聚糖接枝改性
• 1.3.3 纤维素接枝改性
• 1.4 重金属
• 1.4.1 重金属污染
• 2+污染'>1.4.2 Cu²⁺污染
• 2+脱除方法'>1.4.3 Cu²⁺脱除方法
• 1.5 课题的提出
• 第二章 Poly（AM/AMPS）反相微乳液的合成
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 反相乳液形成实验
• 2.2.2 AM和AMPS共聚实验
• 2.3 聚合物性能测试
• 2.3.1 乳液固含量的测定
• 2.3.2 共聚物分子量的测定
• 2.3.3 聚合物阴离子含量的测定
• 2.3.4 产物结构表征
• 2.3.5 产物表观粘度测定
• 2.4 聚合物的制备
• 2.4.1 Poly（AM/AMPS）聚合物组成
• 2.4.2 反相乳液的固含量为
• 2.4.3 聚合物的分子量
• 2.4.4 聚合物阴离子含量
• 2.4.5 产物的结构:红外光谱图和核磁共振氢谱
• 2.4.6 共聚物表观粘度的影响
• 2.5 本章小结
• 第三章 聚丙烯酰胺反相乳液的Hofmann反应及其性能评价
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验试剂
• 3.1.2 实验仪器
• 3.1.3 反应方法
• 3.1.4 产物的测试和表征
• 3.1.4.1 产物胺化度的测定
• 3.1.4.2 产物结构表征
• 2+脱除性能测试'>3.1.4.3 不同条件下产物对Cu²⁺脱除性能测试
• 3.1.4.4 产物对其他几种重金属离子的脱除性能测试
• 3.2 聚丙烯酰胺反相乳液的Hofmann反应
• 3.2.1 Hoffman降解反应影响因素的研究
• 3.2.1.1 次氯酸钠用量对Hoffman降解反应的影响
• 3.2.1.2 氢氧化钠用量对Hoffman降解反应的影响
• 3.2.1.3 时间对Hoffman降解的影响
• 3.2.2 产物的结构表征
• 3.2.2.1 红外光谱
• 3.2.2.2 扫描电镜
• 3.3 产物的脱除性能的评价
• 2+脱除性能的影响'>3.3.1 Hofmann降解反应的产物对Cu²⁺脱除性能的影响
• 2+脱除性能的影响'>3.3.1.1 AMPS不同质量含量对产物Cu²⁺脱除性能的影响
• 2+脱除性能的影响'>3.3.1.2 胺化度对产物Cu²⁺脱除性能的影响
• 3.3.2 脱除实验中各种因素的影响
• 2+脱除率的影响'>3.3.2.1 搅拌时间对Cu²⁺脱除率的影响
• 2+脱除率的影响'>3.3.2.2 温度对Cu²⁺脱除率的影响
• 2+脱除率的影响'>3.3.2.3 pH值对Cu²⁺脱除率的影响
• 2+浓度对Cu²⁺脱除率的影响'>3.3.2.4 Poly（AM/AMPS/VAm）用量及Cu²⁺浓度对Cu²⁺脱除率的影响
• 2+脱除率的影响'>3.3.2.5 多次重复利用的Poly（AM/AMPS/VAm）对Cu²⁺脱除率的影响
• 2+、Ni²⁺、Mn²⁺的脱除'>3.3.2.6 Poly（AM/AMPS/VAm）对Pb²⁺、Ni²⁺、Mn²⁺的脱除
• 3.4 本章小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表学术论文
• 学位论文评阅及答辩情况表