论文部分内容阅读
阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）“水包水”乳液作为絮凝剂使用,具有经济、高效、环保、节能的独特优势,将其与磁性纳米材料相结合可以得到一种新型磁性絮凝剂,有效地把絮凝技术和磁分离技术结合起来,大大提高了絮凝效率,在水处理领域具有广泛的应用前景。本论文的研究内容主要分为三部分。第一部分:采用水分散聚合法,以丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC）和丙烯酰胺（AM）为反应单体,聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（PDMC）为分散稳定剂,偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐（VA-044）为引发剂,在硫酸铵（（NH4）2SO4）水溶液中合成了阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）“水包水”乳液。用红外光谱（FT-IR）和核磁共振氢谱（1H NMR）对聚合物的结构进行了表征分析,探讨了单体总质量与配比、引发剂用量、分散稳定剂分子量及用量、硫酸铵浓度等因素对聚合反应的影响,通过分析各影响因素之间的协同作用规律来确定最佳合成条件。在最佳合成条件下制备的CPAM“水包水”乳液相对分子量可达3.43×106～4.21×106 g·mol-1,具有良好的流动性和溶解性,乳液稳定性达到六个月以上。第二部分:采用水分散聚合法,在上述最佳合成条件的基础上将自制的改性Fe3O4纳米粒子作为第三单体,以磁流体的形式引入聚合体系中,合成了新型CPAM“水包水”乳液。利用红外光谱（FT-IR）、热重（TGA）、X-射线衍射（XRD）、振动样品磁强计（VSM）和扫描电镜（SEM）对聚合产物进行了表征分析,通过探讨Fe2+和Fe3+的摩尔比及硅烷偶联剂用量确定了改性Fe3O4纳米粒子的最佳合成条件,并考察了磁流体浓度和超声时间对聚合产物流动性、溶解性、稳定性及磁性能的影响。制备的新型CPAM“水包水”乳液饱和磁化强度达到4.23emu/g,同时具有良好的流动性、溶解性和稳定性。第三部分:以高岭土悬浊液模拟污水,用制备的新型CPAM“水包水”乳液对其进行絮凝实验,考察了絮凝剂投加量,磁流体浓度和超声时间,以及沉降时间对絮凝性能的影响,同时通过对比实验探究了CPAM和新型CPAM的絮凝效果。结果表明,在外加磁场和重力场的共同作用下新型CPAM的絮凝效果优于CPAM,其对高岭土悬浊液的除浊率可达98%以上。