表面光催化引发聚合阳离子聚丙烯酰胺NT-P（AM-DMC）及其絮凝应用研究

发布时间：2024-03-04 03:23

　　阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)是一种在污水处理和污泥脱水中应用广泛的有机高分子絮凝剂,能够通过电中和、吸附架桥等作用使带负电的杂质颗粒脱稳聚集,进而通过沉淀去除,具有投加量低、絮凝效率高、性能稳定等优点。CPAM的制备一般要在引发剂的作用下进行,然而,传统的引发方式如热引发等存在引发时间长、聚合效率低、成本高等缺点。因此,研究新型的引发方式进而制备性能优良的CPAM成为当前研究的热点问题。表面光催化主要用于有机废水的催化降解处理,近几年来开始用于复合材料的合成以及聚合物的制备,在高能量光子的作用下,光催化剂能够产生大量羟基自由基,从而在其表面附近快速、高效地引发单体聚合,聚合效率高、聚合速度快、同时成本低廉。目前,这种引发方式在CPAM的合成共聚中应用较少,因而对其研究具有重要意义。论文旨在通过水溶液聚合法,以纳米二氧化钛(Nano-Ti O₂)为引发剂,尿素作为增溶剂,采用表面光催化引发丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵(DMC)单体共聚,合成聚合物NT-P(AM-DMC)(NT-PAD),并通过一系列表征手段对聚合物性能进行探讨。在絮凝实验中,以高...

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【学位级别】：硕士

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摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 水环境现状
    1.2 絮凝剂的分类及发展现状
        1.2.1 无机絮凝剂
        1.2.2 有机絮凝剂
        1.2.3 微生物絮凝剂
        1.2.4 复合型絮凝剂
    1.3 阳离子聚丙烯酰胺CPAM的发展现状
        1.3.1 CPAM的絮凝机理
        1.3.2 CPAM的常用单体分类
        1.3.3 CPAM的聚合方式
        1.3.4 CPAM的引发方式
        1.3.5 CPAM的问题及研究方向
    1.4 表面光催化
    1.5 研究目的及研究内容
        1.5.1 研究目的及意义
        1.5.2 主要研究内容
        1.5.3 技术路线
        1.5.4 基金支持
2 聚合物NT-PAD的优化制备
    2.1 引言
    2.2 实验试剂与仪器
    2.3 实验方法
        2.3.1 聚合产物的制备
        2.3.2 引发机理研究
    2.4 聚合产物相关参数研究
        2.4.1 产物固含量s的测定
        2.4.2 产物特性粘度[η]的测定
        2.4.3 产物转化率的测定
    2.5 单因素实验讨论
        2.5.1 Nano-TiO₂浓度对聚合的影响
        2.5.2 单体总质量分数对聚合的影响
        2.5.3 DMC单体质量分数对聚合的影响
        2.5.4 光照时间对聚合的影响
        2.5.5 p H值对聚合的影响
        2.5.6 尿素浓度对聚合的影响
    2.6 响应面优化
        2.6.1 响应面实验设计
        2.6.2 回归方程模型方差分析
        2.6.3 交互因素响应面分析及模型验证
    2.7 本章小结
3 聚合物NT-PAD的结构表征及相关分析
    3.1 引言
    3.2 实验试剂及仪器
        3.2.1 实验试剂
        3.2.2 实验仪器
    3.3 表征方式
        3.3.1 聚合产物的预处理
        3.3.2 表征方式
    3.4 表征结果及相关分析
        3.4.1 傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)
        3.4.2 核磁共振氢谱分析(¹H NMR)
        3.4.3 热重-差热分析(TG/DSC)及热稳定性研究
        3.4.4 扫描电镜分析(SEM)及表观性质探讨
    3.5 本章小结
4 聚合物NT-PAD对高岭土悬浮液的絮凝性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验材料及方法
        4.2.1 实验仪器及试剂
        4.2.2 絮凝实验
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 特性粘度对絮凝效果的影响
        4.3.2 投加量对絮凝效果的影响
        4.3.3 投加量对Zeta电位的影响
        4.3.4 pH对絮凝效果的影响
        4.3.5 与市售絮凝剂的对比
    4.4 絮凝机理
    4.5 本章小结
5 聚合物NT-PAD的污泥脱水性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验材料及设备
        5.2.1 污泥样品
        5.2.2 实验试剂
        5.2.3 实验设备
    5.3 实验方法
        5.3.1 絮凝实验
        5.3.2 抽滤实验
        5.3.3 污泥脱水相关指标测定
    5.4 实验结果与讨论
        5.4.1 特性粘度对污泥脱水结果的影响
        5.4.2 投加量对污泥脱水结果的影响
        5.4.3 p H值对污泥脱水结果的影响
        5.4.4 与市售絮凝剂的对比
        5.4.5 污泥絮体粒径特征
    5.5 絮凝机理
    5.6 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录
    A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
    B.作者在攻读硕士学位期间申请并公开国家发明专利目录
    C.作者在攻读硕士学位期间参加的科研课题目录
    D.作者在攻读硕士学位期间获奖情况目录
    E.学位论文数据集
致谢



本文编号：3918817