50阳离子度P(DMC-AM)水溶液聚合工艺的初步探索(2)
4.2.2 基准条件设计 12
4.3 实验结果 12
4.3.1 引发剂用量的初步探索 12
4.3.2 单体浓度的初步探索 13
4.3.3 助剂Na4EDTA用量的初步探索 14
4.3.4 聚合反应温度的初步探索 15
4.3.5 聚合熟化温度T2的初步探索 16
4.4 P(DMC-AM)的表征 17
4.4.1 红外分析 18
4.4.2 凝胶色谱GPC分析 18
结论 20
致谢 21
参考文献 22
1 引言
1.1 研究背景
我国面临着严重干旱缺水问题，虽然淡水资源总量很大，但人均只有2300立方米，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。据监测报道，国内大部分城市地下水受到一定程度污染，并且有逐步加重趋势。日益严重的水污染问题不仅严重威胁了城市居民的饮水安全，还成为我国可持续发展战略的阻碍之一。
鉴于此，污水处理方法及技术的发展与创新越来越重视。絮凝沉淀法是污水处理的主要方法之一。根据化学成分的不同，絮凝剂可以分为有机絮凝剂和无机絮凝剂。其中，聚丙烯酰胺系列产品及其与其他原料共聚的系列产品是有机絮凝剂中最重要的一大类。
阳离子聚丙烯酰胺主要包括：烯酰氧乙基三甲基氯化铵（简称DAC）与丙烯酰胺（简称AM）的共聚物（简称P(DAC-AM)）、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（简称DMC）与AM的共聚物（简称P(DMC-AM)），以及二甲基二烯丙基氯化铵（简称DM）与AM的共聚物（简称PDA）等多种产品，具有水溶性好、特征黏度易于控制、成本低廉、处理效果好、无毒无害、环境友好等诸多优点。特别地，因阳离子聚丙烯酰胺能够高效絮凝含负离子微粒的水体或胶体，所以已在水处理领域得到了广泛重视和推广应用。在发达国家，阳离子絮凝剂在合成有机絮凝剂中占有很大比例[ ]。然而，我国对阳离子丙烯酰胺絮凝剂的研究起步较晚，虽然其应用已十分普遍，但成本低、性能好的絮凝剂品种相对较少。目前，关于阳离子丙烯酰胺絮凝剂合成工艺的研究报道有很多，但对P(DMC-AM)的研究相对有限，存在或合成工艺路线不明确，或所得产物相对分子质量普遍不高的问题。
1.2 国内外研究现状
1.3 存在问题及本文研究内容
目前，大部分研究工作都是在低阳离子浓度情况下进行的，鲜见中、高阳离子浓度的合成研究。这主要是因为提高阳离子度的同时会降低产物的相对分子质量，且DMC的成本比AM高。而且，已有的文献报道中所得的P(DMC-AM)产物的特征黏度普遍不高，在现有文献中，合成的P(DMC-AM)产物特征黏度的最高值为13.4dL/g、阳离子度为40%。又由于不同阳离子度和不同相对分子质量的聚合物有着不同的链接结构和长度，从而对应着不同的性质和应用性能。因此，在某些应用领域，既可以通过提高相对分子质量来优化应用效果，也可以通过提高阳离子度来拓展应用范围。可见，研究中、高阳离子度，高特征黏度的P(DMC-AM)产物的合成工艺，拓宽阳离子度及提高特征黏度，具有一定的工业价值及现实意义。
针对上述存在问题，本文研究是对50%阳离子度P(DMC-AM)共聚物制备工艺进行初步探索，以产物特征黏度和转化率为指标，考察单体含量、引发剂用量、助剂用量、引发聚合温度、熟化聚合温度等因素对水溶液聚合反应的影响规律，力图获得特征黏度≥13.4dL/g、高转化率的50%阳离子度P(DMC-AM)产物。
2 实验原理