阳离子聚丙烯酰胺的合成与应用

年 月 精 细 石 油 化 工 ’ 第 期 阳离子聚丙烯酞胺的合成与应用 夏峥嵘 ’ 李友清 李绵贵‘ 湖北省化学研究院 , 湖北 武汉 。。 中国海洋石油南海西部振海油 田化学公 司 , 广东 湛江 摘要 通过 反应将聚丙烯酞胺 改性为阳离子 聚丙烯酞胺 , 在反应 中以 一 甲基 乙 胺 或二 乙胺代替 了常用的二甲胺 。 在二胺与 甲醛的摩尔比大于 飞 , 并采取先将甲醛溶液加到 溶液 中 , 待反应完全后 , 再将胺溶液加到反应体系中的方法 , 在 一 ℃共反应 一 时得到胺化度高于 。 的 。 探索 了 的风 。火 了 的 的溶液粘度的降低方法 。 关键词 反应 阳离子絮凝剂 胺化度 聚丙烯酞胺 中图分类号 文献标识码 用聚丙烯酞胺 处理废水已有 多年 历史 , 近年由于废水来源越来越复杂 , 处理难度越 来越大 , 所以阳离子聚合物倍受关注 因为它不仅 能对废水中各种微粒产生 吸附桥联作用 , 而且还 能中和废水微粒表面带有 的负电荷 , 从而使体系 中的微粒脱稳 、 絮凝 , 有助于沉降和过滤脱水 。 目 前合成阳离子絮凝剂的主要方法有共聚法和改性 法 。 由于离子基团之间的相互排斥效应及离子活 性低的状况 , 共聚法 不易得到高相对分子质量和 高离子化度的产物 而改性法可 在相对分子质量 较高的非离子链上进行 , 因而能克服共聚法 的不 足 。 运用 反应改性 是将 阳 离子化的一种好方法 , 即先使胺 甲基化 , 然后再与 硫酸二 甲醋或 卤代 甲烷 反应得 到 的季钱 盐 , 一 〕。 笔者用 低烷 基 胺 分别 与 及 甲醛 反应 , 合成 出阳离子 聚丙烯酞胺 , 考察了反应条件对胺化度的影响 , 并探索 了降低 产物粘度的方法 。 实验部分 原料与仪器 , 自制 , 呱 火 , , , 湖北大 学化工厂 二 甲胺 , , 上 海 三 爱思 试剂 有限公司 二乙胺 , , 武汉市江北化学试 剂厂 一 甲基乙胺 , , 西陇化工厂 乙 二 胺 , , 武汉 市江北化学试剂厂 , 一二 甲基 丙 二胺 , 一 甲基 二 叠 氮基 己 烷 , , 日本进 口 。 一 数显粘度计 ℃ , 上海 天平仪器 厂 一 油分仪 , 日本 一 分 光光度计 , 上海棱光技术有限公 司 。 反应 将 一 的溶液 加入到 三 口 烧瓶 中 , 升温 , 均匀搅拌 , 加人适 量 和胺 两步法为先加 , 约 反应完全后 , 再加人胺 一 步法 为 与胺相继加人 , 反应预 定时间 , 冷却出料 。 用胶体滴定法测其胺化度川 。 絮凝效果的检测 将各种产物配成质量分数为 的溶液 , 加 入装有含油污水的比色管中 , 盖上塞子 , 上下摇动 使其混合均匀 , 放人 ℃恒温水浴锅 中静置 , 观 察并记录絮体出现时间 、 絮体状态 , 用油分仪测含 油量 , 用分光光度计测透光率 。 结果与讨论 值对反应进程的影响 由于在酸性条件下 易发生交联反应 , 而在碱 性条件下能抑制交联 , 所 以用惰性物乙 二醇调节 体系 为 一 。 几种胺的初步比较 比较 了 用 于 改 性 的 胺 , 如 、 、 、 、 、 等 , 其 中 为常用胺 , 价格便宜且易得 , 但考虑到胺上 的烷链长可能会增加 链 的疏水性 , 从 而提 高产物在絮凝过程 中的絮凝速度 , 故做 了对 比实 收 稿 日期 一 一 修改稿 收到 日期 一 一 。 作者简介 夏峥嵘 一 , 女 硕 士 , 主 要从 事高分 子 材 料 研 究 。 第 期 夏峥嵘等 阳离子聚丙烯酸胺的合成与应用 验 , 结果见表 。 表 不 同胺的 反应快慢 比较 胺 的类型 外观粘度变化 所需时间 注 二 一 , 胺 摩尔 比 一 , 反应温度 ℃ 。 由于将仲胺接到 上后 溶液的粘 度会增加 , 故可从外观粘度的变化来判断反应的 发生 。 从表 可知 、 、 反应较 快 , 、 反应较慢 , 在该条件下不 发生反应 。 用反应产物进行絮凝实验 , 结果见表 。 表 絮凝效果比较 产物类型 出现絮体快慢 含油量 · 一 又 色度 原水 快 快 快 慢 快 应速率快 , 随着反应 的进行 , 反应物浓度降低 , 反 应速率下降 若分批加人 , 原料中的反应物波动较 小 , 其胺化反应程度也有所提高 。 同时分开加也 避免 与胺先发生反应 , 而让 能较彻底地 与 反应 。 加料顺 序对不同的胺影响程度不 一样 , 两种加料方式 的胺化度 区别相对较 小 , 这既与胺的结构不同有关 , 又与它们在水 中的 溶解热不同有关 。 市售 、 的含量都在 以上 , 加人反应体系后产生的热量大 , 这些热 量促使反应很快发生 , 易导致交联反应 。 所 以两 次加料方式优于一次加料 。 原料配比对胺化度的影响 对于 反应 , 胺与 量 的配 比尤其 重要 。 固定反应温度与反应时间 , 变化 、 与胺的摩尔 比与所得产物胺化度的关系见表 。 表 原料配 比对胺化度影响 胺 摩尔比 胺化度 注 产物添加量为 。 由表 可知 , 、 、 、 都 有较好的除油效果 , 而 除油效果较差 , 可能 是胺 化 率 太 低 的 缘 故 。 以 下 实 验 分 别 使 用 、 、 、 作深人研究 以便找 出最佳产物 。 加料次序对胺化度的影响 与胺 的加料方式有两种 两 次加和 一次 加 , 不同的加料方式对胺化度有一定的影响 , 结果 见表 。 表 加料方式对胺化度的影响 旦翌全 交联 坐 交联 翌互全 交联 冉山,土勺自 ⋯⋯ 内﹄吕内卜︸乃,内曰‘任︸乃匕只口 侣 矛 , 交联 交联 胺化度 , 一次性加料 两次加料 注 二 一 , 胺 摩尔比 一 , 。 , 。 由表 可知 , 两次加料的胺化度高于一次加 料 , 这是因为通常在反应初期反应物浓度较高 , 反 由表 可知 , 与 的 比例为 , 或 时对胺化度影响不大 , 选用后者可 以减少 最终的残余量 , 对反应 的顺利进行和产物 的储存 有利 。 、 或 与 的摩尔 比必须 大于 , , 产物才不发生交联 , 而 与 的比例须在 , 一 之间时才不会交 联 。 过量出现交联是因为醛与 链节生 成 的 甲基 醇胺 发 生 脱 水反应 而 产生 , 反应式见 。 使胺稍过量 , 减少醇胺与醇胺之间的接触时 间与空 间即可 抑制这种交联 。 而 过量 产生的交联是因为 有两个活性胺基 , 反 应式见 , 阳离子度太高易产生这种交联 。 毛 一 于 , 一 毛 一 于 。 丝 毛 一 于 。 一 一 于 。 二 一 于 丝 毛 一 于 。 毛 一 于 , 峨 精 细 石 油 化 工 年 在保证不交联的情况下 , 胺用量越多 , 胺化度 越高 。 而同样条件下 、 比 产 物的胺化度高 。 考虑到过量的胺不但会增加生产 成本 , 而且会污染水质 和絮凝剂 的质量 , 故选用 胺 摩尔比 , 。 反应温度与反应 时间对胺化度的影响 固定 胺 摩尔比 一 , ‘ , 反应 时各产物的胺化度与反应温度的关系见 图 。 反应温度为 ℃时产物的胺化度与反应 时间的关系见图 。 好 , 所以反应效率不高 。 表 的蔽与胺化度的关 系 又 胺化度 , 兴 黔 塑 注 , 一 写 , 厂胺 摩 尔 比 一 。 两次加料方式 。 厂 如 反应温度 ℃ 图 胺化度与温度的关 系 降低产物溶液粘度的探索 本实验 主要研究 的是用 厕蕊高于 只 , 的 在水溶液 中进行 反应 , 其溶液 粘度较大 , 这给操作及产物的应用带来不便 , 故在 不降低产物分子量的前提下适当降低溶液的粘度 成为优化产物性能的重要一步 。 在水溶液中高分 子的链越长 , 链越伸展 , 则溶液的粘度越大 , 因此 试图加人添加剂使高分子链卷曲 , 以降低溶液的 粘度 。 表 为 的溶液胺化前后 的粘 度对 比 , 可 以看出胺化后粘度增加较大 。 表 溶液胺化前与胺化后的粘度 比较 入灭 只 屯 东侧牟堪 胺化前粘度 ℃ · , 胺化后 粘度 ℃ · 、 叭 乞 八 反应时间 爪 图 反应时间对胺化度 的影 响 由图 可知 , 随温度升高 , 反应速率加快 , 胺 化度增 加 。 、 在 低 温 时 转 化率不 高 , 而 、 在较低温度下就有较高的胺化 度 , 在 ℃时反应 的胺化度达到 , 说 明 、 比 、 易于反应 。 由 图 也可看 出 , 反应随时间延长胺化度增加 , 且增 加均在一短时间 内进行 , 超过一定时间后 变化不 明显 不同胺 的产物粘度增加时间不一样 , 最快 , 较慢 , 这进 一 步说 明 、 不 仅反应起始温度低而且反应速率快 。 的厩对胺化度的影响 在同样反应条件下不同厕二 的胺化度有 差别 , 见表 。 的 越大改性得到的胺化度越低 。 这 是因为同一个分子链上的酞胺基在反应 中存在空 间位阻效应 , 而且呱高的 分子链伸展性不 注 胺 摩尔 比 一 。 ‘ 表 一表 为加人不同添加剂对聚合物粘度 的影响 。 表 氮化钠对粘度的影响 尸 , , 一 粘度 ℃ · 注 的厕石为 , 二 一 , 胺化 度 约 , 以 二 , 一 的水溶液加人 。 表 磷酸钠对粘度的影响 月嘴山 东侧牟幽 〕 厂 · 一 ’ 粘度 ℃ · 。 析出固体 注 、 以 , 的水溶液 加人 , 其他 条件 同表 。 表 , 表面活性剂对粘度的影响 尸表 面活性 刑 · 一 粘度 ℃ · , 注 表面活性剂为非离子 型 , 以 二 表面 活性剂 一 的水 溶液加人 , 其他条件同表 。 由表 一表 可 知 , 以 表面活性剂的效果最 佳 , 当质量浓度为 即可将溶液粘度由 · 的降至 · , 因为它不仅能遮蔽高分 第 期 夏峥嵘等 阳离子聚丙烯酞胺的合成与应用 子内的有效电荷 , 而且在一定程度上降低 了高分 子的表面亲水能力 , 使高分子链有效卷曲 , 从而降 低溶液粘度 。 继续增加表面活性剂的用量对粘度 的影响不大 , 且超过一定量时 , 表面活性剂的存在 会影响其使用 时 的反相破乳效果 。 所 以用量 以 为好 。 结 论 将平均分子量约为 , 的 经 过 反应改性可得到胺化度 以上 , 絮 凝性能好的阳离子聚丙烯酞胺 。 二 元 胺 及 一 些 低 烷 基 胺 、 、 、 、 都能进行 反应 , 、 反应活性较高 , 于 ℃时反应 可得到胺化度较高的产物 , 且产物絮凝性 能 较好 。 用 有 机 碱 调 节体 系 一 一 , 在 胺 摩尔比 一 , , 时 , 采取两 次加料方式可使反应较顺利进行 。 的平均分 子量对胺 化度有 影 响 , 平 均分子量越高胺化度越低 。 加人 的非离子表面活性剂可 以降 低溶液的粘度 。 参 考 文 献 万道正 曼尼希反应与曼尼 希碱化学 北京 科学出版社 , , , 一二 一 , 》 , 一 , ‘ , 一 黄祥虎 粉状 阳离子聚丙烯酸胺的研制 高分子材料科学与工 程 , , 一 黄家董 高分子絮凝剂试验室MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1716031293341_1及使用 工业水处理 , , 一 , , , 夕 , , , , , , 件 , , , , , 一 ℃ 一 , 厕二 《云南化工 》 年征订启事 《云南化工 》于 年创刊 , 是国内外公开发行的化学化工综合性科技期刊 。 为全 国优秀科技期刊和 云南省优秀科 技期刊 , 刊号 一 一 , 广告经营许可证号 。 本刊立足于云南省丰富的磷 、有色金 属 、煤等矿产和生物资源及其其他资源优势 , 主要报道与之相关的化学化工科研开发成果 , 交流 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 与生产经验 , 开展学 术讨论 , 介绍国内外化工科技动态 。 主要栏 目 研究与开发 、 磷化学工业 、氮肥工业 、 橡胶加工 、 生 物资源开 发与利用 、 专论与综述 、 分析测试 、 工艺及装 备 、知识介绍 、 经验交流 、 实用技术 、研究简报 、 青年论坛 、 磷酸磷酸盐国内外 资料 新概念英语资料下载李居明饿命改运学pdf成本会计期末资料社会工作导论资料工程结算所需资料清单 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 录 、信息与动态 、肥料文摘与信息 。 《云南化工 》为双月刊 , 大 开本 , 逢双月 日出版 , 每期订价 元 , 年订价 元 含邮费 , 自办发行 。 欢迎订 阅 欢迎赐稿 欢迎刊登广告 订阅者可通过 ”全国非邮发报刊联合征订 ”订阅 , 地址 天津市大寺泉北里别墅 号 , 邮政编码 。 或直接将订 费通过邮局寄到本刊编辑部 , 并注明订阅《云南化工 》字和详细寄刊地址 。 编辑部地址 昆明市滇池路七公里云天化总部科技楼 邮政编码 电话 传真