陽(yáng)離子聚丙烯酰胺微膠乳與污泥脫水環(huán)境保護(hù)論文

精品源自物理科    陽(yáng)離子聚丙烯酰胺微膠乳與污泥脫水環(huán)境保護(hù)論文
    摘要:本文綜述了聚丙烯酰胺劑型和陽(yáng)離子聚丙烯酰胺合成方法,微乳液機(jī)理和聚合條件對(duì)聚合速率和產(chǎn)品分子量的影響,介紹了作者合成的聚丙烯酰胺微膠乳性能,并采用陽(yáng)離子官能團(tuán)反應(yīng)后功能化工藝制備了陽(yáng)離子聚合物,在廢水處理和污泥脫水領(lǐng)域進(jìn)行了初步應(yīng)用。 
    關(guān)鍵詞:陽(yáng)離子聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺反相微乳液聚合污泥脫水 
    1聚丙烯酰胺概述 
    聚丙烯酰胺主要用于造紙工業(yè)、三次采油、水處理、固液分離、污泥脫水和體系增稠,隨著聚合技術(shù)的發(fā)展,聚丙烯酰胺已由最初干粉(膠體)發(fā)展成為現(xiàn)在的干粉、膠乳和微膠乳三種形式。八十年代獲得工業(yè)化生產(chǎn)的聚丙烯酰胺膠乳產(chǎn)品,其發(fā)展速度相當(dāng)快,在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家,其生產(chǎn)規(guī)模占已聚丙烯酰胺總量的70~80%。九十年代發(fā)展的聚丙烯酰胺微膠乳仍處于試驗(yàn)階段,許多技術(shù)問(wèn)題仍有待解決,近幾年的研究極為活躍,可以預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)聚丙烯酰胺微膠乳產(chǎn)品將實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。 
    我國(guó)為數(shù)眾多的企業(yè)生產(chǎn)聚丙烯酰胺干粉,有些科研單位曾經(jīng)試制過(guò)膠乳產(chǎn)品,但產(chǎn)品主要性能指標(biāo)如固含量和穩(wěn)定性方面與國(guó)外先進(jìn)水平差距較大,難以與干粉產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng),而微膠乳產(chǎn)品則處于實(shí)驗(yàn)研究階段。 
    隨著三次采油、廢水處理和功能性造紙?zhí)砑觿┑刃袠I(yè)的技術(shù)進(jìn)步,對(duì)聚丙烯酰胺的需求量大幅度增加。聚丙烯酰胺干粉產(chǎn)品具有生產(chǎn)技術(shù)簡(jiǎn)單且產(chǎn)品分子量高的特點(diǎn),在使用過(guò)程中存在著溶解時(shí)間長(zhǎng)和易受攪拌剪切降解,需配備專(zhuān)門(mén)的干粉溶解裝置等弊端,且在生產(chǎn)和使用過(guò)程中易產(chǎn)生粉塵飛揚(yáng),危害操作者身體健康和對(duì)環(huán)境造成污染。膠乳產(chǎn)品具有溶解速度快和使用方便的特點(diǎn),受到了用戶(hù)的歡迎,但由于膠乳產(chǎn)品系聚丙烯酰胺微小膠粒懸浮在油相中的熱力學(xué)不穩(wěn)定物系,長(zhǎng)期放置易發(fā)生分層現(xiàn)象。而近十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的聚丙烯酰胺微膠乳是透明或半透明的油水雙連續(xù)相體系,具有高度穩(wěn)定性,但丙烯酰胺反相微乳液的形成條件嚴(yán)格,微膠乳產(chǎn)品存在分子量較低和乳化劑含量過(guò)高的缺點(diǎn)。 
    2陽(yáng)離子聚丙烯酰胺 
    陽(yáng)離子聚丙烯酰胺是近幾年發(fā)展最快的品種,在西方發(fā)達(dá)國(guó)家其年增長(zhǎng)率為5~10%,已占聚丙烯酰胺總產(chǎn)量的60%以上。我國(guó)的情況比較特殊,陰離子聚丙烯酰胺占總產(chǎn)量的90%以上,主要用于石油開(kāi)采,陽(yáng)離子聚丙烯酰胺產(chǎn)量很小而且生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模也很小,幾乎沒(méi)有形成一定規(guī)模的生產(chǎn)裝置。隨著水處理行業(yè)的飛速發(fā)展,對(duì)陽(yáng)離子聚丙烯酰胺需求高速增長(zhǎng),相信國(guó)內(nèi)陽(yáng)離子聚丙烯酰胺將會(huì)在近幾年有一個(gè)較大的發(fā)展。 
    陽(yáng)離子聚丙烯酰胺主要包括以下三種:低分子量聚胺類(lèi)、丙烯酰胺與陽(yáng)離子單體共聚類(lèi)和非離子聚丙烯酰胺改性類(lèi)。聚胺類(lèi)包括聚乙烯亞胺、聚乙烯咪唑啉、胺—表氯醇縮合物及其改進(jìn)產(chǎn)品,這類(lèi)產(chǎn)品電荷密度高但分子量低,主要用于功能性造紙?zhí)砑觿�、石油開(kāi)采和化妝品等行業(yè),很少用于污泥脫水。丙烯酰胺與陽(yáng)離子單體共聚類(lèi)陽(yáng)離子聚合物產(chǎn)量最大,陽(yáng)離子單體主要指(甲基)丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)和二甲基二烯丙基氯化胺(DMDAC),其中P(AM—DMC)產(chǎn)品分子量較高,陽(yáng)離子度0~100%之間可調(diào),粉狀陽(yáng)離子聚丙烯酰胺幾乎全部屬于此類(lèi)結(jié)構(gòu),我國(guó)用于污泥脫水的粉狀陽(yáng)離子聚丙烯酰胺亦屬于此類(lèi),產(chǎn)品分子量400~600萬(wàn),陽(yáng)離子度30~50%,其主要問(wèn)題在于DMC需要進(jìn)口,價(jià)格昂貴,導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高。對(duì)于P(AM—DMDAC)而言,由于DMDAC單體空間位阻較大,聚合活性差,很難制備分子量和陽(yáng)離子度都令人滿(mǎn)意的產(chǎn)品,所以用于污泥脫水的不多,而且DMDAC吸水性極強(qiáng),該類(lèi)產(chǎn)品通常為液狀。非離子聚丙烯酰胺的酰胺基可與多種試劑反應(yīng),其中與甲醛二甲胺反應(yīng)可生成叔胺結(jié)構(gòu)聚合物,進(jìn)一步季胺化生成季胺鹽。由于聚丙烯酰胺水溶液的粘度非常大,通常600~800萬(wàn)分子量時(shí)2%濃度已很粘稠,這就給水溶液反應(yīng)帶來(lái)困難,由于PAM濃度很低,導(dǎo)致陽(yáng)離子度通常不會(huì)超過(guò)10%且殘余甲醛濃度較高。對(duì)于污泥中有機(jī)質(zhì)含量不高的縣級(jí)污水處理廠(chǎng)而言,低成本的非離子聚丙烯酰胺Mannich變性產(chǎn)品是適用的。 
    3丙烯酰胺微乳液聚合技術(shù)進(jìn)展 
    水溶性單體的聚合分為水溶液聚合、反相乳液聚合和反相微乳液聚合,水溶性單體包括(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸二甲胺基乙酯、(甲基)丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、AMPS、二甲基二烯丙基氯化銨等。我國(guó)主要采用水溶液聚合技術(shù),產(chǎn)品以干粉形式供應(yīng)。反相乳液聚合是六十年代發(fā)展起來(lái)的一種新型乳液聚合技術(shù),八十年代取得了較大進(jìn)展,其中聚丙烯酰胺膠乳系列產(chǎn)品已獲得大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。反相微乳液聚合的研究始于八十年代,法國(guó)科學(xué)家FrancoiseCandau在該領(lǐng)域進(jìn)行了卓有成效的研究。我國(guó)天津大學(xué)哈潤(rùn)華等也對(duì)微乳液聚合的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究,目前微乳液聚合的研究主要集中在微乳液的結(jié)構(gòu)和丙烯酰胺的反相微乳液聚合機(jī)理上,業(yè)已取得的成果為: 
    (1)微乳液的結(jié)構(gòu)和特性 
    目前對(duì)微乳液結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)仍然存在著許多不同的觀點(diǎn),如CandauF的雙連續(xù)相模型、Friberg的增溶膠束模型、Scriven的三維周期性網(wǎng)絡(luò)模型、Lindman的界面松散態(tài)聚集體模型等,許多模型都能解釋微乳液的某些性質(zhì),但都存在一定的缺陷。但對(duì)以下結(jié)論是認(rèn)同的,即微乳液是一種各向同性的熱力學(xué)穩(wěn)定體系但它是分子異相體系,水相和油相在亞微觀水平上是分離的,并顯示出各自的特性。微乳液的液滴直徑為8~80nm,因而是透明或半透明的,有利于進(jìn)行光化學(xué)聚合。 
    正相微乳液只有在較高的表面活性劑/單體比例下在很窄的表面活性劑濃度范圍內(nèi)才能形成并且通常需要使用助乳化劑;而反相微乳液則較易形成,因?yàn)闃O性單體在體系中往往充當(dāng)助乳化劑,因此丙烯酰胺的反相微乳液聚合更易獲得工業(yè)化生產(chǎn)。 
    (2)丙烯酰胺的反相微乳液聚合 
    CandauF首先以甲苯為油相,琥珀酸雙(2-乙基己酯)磺酸鈉為乳化劑制備了丙烯酰胺反相微乳液,并用AIBN和過(guò)硫酸鉀兩種不同的引發(fā)劑引發(fā)AAm聚合,建立了反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型,其后又將Beerbower-Hill提出的內(nèi)聚能比觀點(diǎn)推廣應(yīng)用于微乳液體系的乳化劑選擇上,取得了較好效果。 
    微乳液聚合具有極快的聚合速率,通常在100min內(nèi)轉(zhuǎn)化率可達(dá)90%以上,在反應(yīng)最初的幾分鐘內(nèi)聚合速率就達(dá)到一個(gè)最大值,隨后,通常在聚合轉(zhuǎn)化率為20~30%時(shí),聚合速率開(kāi)始下降。在第二階段中,聚合速率下降的趨勢(shì)在某一轉(zhuǎn)化率處變緩,而這個(gè)轉(zhuǎn)化率的值隨反應(yīng)溫度的升高而增大。 
    微乳液聚合的分子量與引發(fā)劑濃度的關(guān)系不大,聚合后體系含有兩類(lèi)粒子,一類(lèi)是直徑小于50nm的聚合物乳膠粒,另一種是直徑在3nm左右的AOT膠束,乳膠粒中的聚合物分子數(shù)很少(1~17條),分子量很高(106~107)。 
    聚丙烯酰胺微膠乳的實(shí)用合成技術(shù)要想獲得工業(yè)化生產(chǎn),必須解決以下幾個(gè)問(wèn)題:一是通常認(rèn)為反相微膠乳聚合物的分子量不會(huì)太高,應(yīng)研究如何提高微膠乳分子量的問(wèn)題,第二是微乳液聚合的乳化劑濃度通常為很高,進(jìn)一步降低乳化劑濃度有利于降低生產(chǎn)成本,第三是乳化劑的選擇多是經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)的,應(yīng)研究如何有目的的選擇或合成確切結(jié)構(gòu)的乳化劑的問(wèn)題。 
    4絮凝與污泥調(diào)質(zhì)處理 
    絮凝是通過(guò)有機(jī)高分子絮凝劑對(duì)懸浮液(或膠體)中細(xì)小顆粒的電中和和吸附架橋使其脫穩(wěn)的過(guò)程,有機(jī)高分子絮凝劑必須具有較高的相對(duì)分子量和線(xiàn)性結(jié)構(gòu)以及適度的電荷密度,其分子結(jié)構(gòu)、離子形態(tài)、強(qiáng)度和分布、分子量和分布及支化程度等都會(huì)對(duì)絮凝效果產(chǎn)生影響,針對(duì)給定懸浮液特點(diǎn)合成確切結(jié)構(gòu)的絮凝劑,使絮凝劑產(chǎn)品形成系列化是科研工作者共同的任務(wù)。 
    城市污水處理廠(chǎng)污泥脫水調(diào)質(zhì)處理是有機(jī)高分子絮凝劑應(yīng)用的重要方面,污泥分為生污泥(初沉污泥和剩余污泥)和消化污泥,應(yīng)根據(jù)污泥的種類(lèi)和性質(zhì)選擇有機(jī)高分子絮凝劑。污泥中VSS/SS(SS中有機(jī)物比例)較高時(shí),應(yīng)盡量選用陽(yáng)離子度高的絮凝劑,并增加絮凝劑投加量;污泥中SS濃度高時(shí),應(yīng)選用高分子量的絮凝劑,SS濃度低時(shí),可選用分子量較低的絮凝劑;污泥PH高時(shí)(消化污泥),應(yīng)選用官能團(tuán)為季銨鹽結(jié)構(gòu)的絮凝劑,pH低時(shí),叔胺和季銨鹽結(jié)構(gòu)的絮凝劑均可使用。 
    5我們的工作 
    作者進(jìn)十年來(lái)一直從事水溶性聚合物的研究工作,先后承擔(dān)了多項(xiàng)國(guó)家“863”、國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)和山東省重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目,其中超高分子量聚丙烯酰胺干粉產(chǎn)品分子量達(dá)到2500萬(wàn),水溶時(shí)間為30分鐘。近年來(lái)我們對(duì)丙烯酰胺類(lèi)水溶性單體反相乳液聚合和微乳液聚合進(jìn)行了深入研究,提出了水溶性單體反相準(zhǔn)微乳液聚合新工藝,該工藝具有乳液聚合的特點(diǎn),即產(chǎn)品分子量高和乳化劑含量低,同時(shí)兼有微乳液聚合的特點(diǎn),即聚合速度快和產(chǎn)品高度穩(wěn)定。并且在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)聚丙烯酰胺微膠乳工業(yè)化生產(chǎn),由于采用了先進(jìn)獨(dú)體的聚合技術(shù),微膠乳產(chǎn)品具有很高的分子量和極窄的分子量分布、極快的溶解速度和無(wú)不溶物的特點(diǎn)。聚丙烯酰胺微膠乳產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)如下: 
    產(chǎn)品外觀:透明或半透明微膠乳固含量≥30%分子量:800~1500萬(wàn) 
    水溶時(shí)間:3分鐘乳化劑含量≤12%(以丙烯酰胺計(jì))。 
    該產(chǎn)品用于鋼廠(chǎng)轉(zhuǎn)爐廢水、造紙白水、泥沙水等廢水處理時(shí),其效果優(yōu)于進(jìn)口高分子量聚丙烯酰胺干粉,在應(yīng)用于鋁、錳、鈦、銅等金屬的濕法冶煉過(guò)程中的漿液分離時(shí),其效果明顯優(yōu)于干粉產(chǎn)品,可提高清液的澄清度,最終提高產(chǎn)品的質(zhì)量。 
    聚丙烯酰胺微膠乳可進(jìn)行類(lèi)似溶液中的化學(xué)反應(yīng),可以方便的進(jìn)行Mannich反應(yīng)、磺甲基化反應(yīng)和疏水化改性等,我們合成了一種陽(yáng)離子官能團(tuán)化試劑,對(duì)聚丙烯酰胺微膠乳進(jìn)行后功化反應(yīng)制備了一種高性能陽(yáng)離子聚丙烯酰胺微膠乳,其生產(chǎn)成本不到現(xiàn)行陽(yáng)離子聚丙烯酰胺干粉產(chǎn)品的一半,產(chǎn)品主要性能指標(biāo)如下: 
    產(chǎn)品外觀:透明微膠乳固含量:35~45

[1] [2] 下一頁(yè)

上一頁(yè)  [1] [2] 

1

一、生物技術(shù)給農(nóng)業(yè)帶來(lái)的益處

廣義上講，生物技術(shù)是利用有機(jī)體、死細(xì)胞、活細(xì)胞以及細(xì)胞內(nèi)含物，采用特殊的過(guò)程生產(chǎn)出特殊的產(chǎn)品應(yīng)作到農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥以及環(huán)境修復(fù)治理中，尤其是70年代基因工程的出現(xiàn)，它能改變、取代物種的基因。

生物技術(shù)....

2

女士們，先生們：

首先感謝你們今天上午在百忙之中抽出時(shí)間來(lái)聽(tīng)我演說(shuō)。

非常有幸來(lái)到斯塔萬(wàn)格，這座三十年前的養(yǎng)魚(yú)場(chǎng)和造船城現(xiàn)在已經(jīng)成長(zhǎng)為挪威的石油之都。不僅如此，這座城市在發(fā)展過(guò)程中還成功實(shí)現(xiàn)了歷史與現(xiàn)代的共存。

....

3

景觀(Landscape)概念及其景觀研究的進(jìn)展,反映了人們對(duì)人-自然關(guān)系的認(rèn)識(shí)的不斷加深.本文試圖從縱向探討景觀這一概念的發(fā)展歷史;從橫向探討景觀作為多學(xué)科的研究對(duì)象,其內(nèi)涵的變化;以及作為園林風(fēng)景學(xué)科的主要對(duì)象,景觀研究的一些現(xiàn)狀.

4

內(nèi)容提要

1. 對(duì)我國(guó)自然資源開(kāi)發(fā)模式的反思
2. 運(yùn)用經(jīng)濟(jì)手段進(jìn)行環(huán)境管理的基本理論(蔣庭松等，1991，1991，1993)
3. 我國(guó)自然資源開(kāi)發(fā)環(huán)境管理的現(xiàn)行經(jīng)濟(jì)手段及其評(píng)價(jià)
4. 關(guān)于我國(guó)運(yùn)用經(jīng)....

5

[提要] 在闡述景觀和景觀設(shè)計(jì)的概念的基礎(chǔ)上,綜述了美國(guó)景觀設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的歷史,代表人物及其思想,景觀設(shè)計(jì)師所從事的職業(yè)范圍,旨在向大家全面介紹美國(guó)的景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè).

Based on elaborating the concepts of land....

6

7

8

摘要
　　景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)在生物多樣性保護(hù)中起作決定性的作用�；�于不同的保護(hù)哲學(xué),生物多樣性保護(hù)的景觀規(guī)劃途徑主要可分為兩種：一是以物種為核心的景觀規(guī)劃途徑，另一種是以景觀元素為核心和出發(fā)點(diǎn)的規(guī)劃途徑。前者首先確定物種，然后根據(jù)物種的生態(tài)特性來(lái)設(shè)計(jì)景觀....

9

10

【摘要】近現(xiàn)代工業(yè)文明給人類(lèi)帶來(lái)了巨大進(jìn)步的同時(shí)，由于人類(lèi)對(duì)自然和自身的不正確認(rèn)識(shí)及盲目開(kāi)發(fā)行為，導(dǎo)致了20世紀(jì)六、七十年代全球性生態(tài)危機(jī)。生態(tài)危機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展成為生態(tài)政治運(yùn)動(dòng)興起的動(dòng)因和基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上推動(dòng)了各國(guó)政治和國(guó)際政治生態(tài)化的發(fā)展。生態(tài)政治產(chǎn)生發(fā)展是....