三元共聚合成了疏水改性阳离子聚丙烯酰胺 F(AM—DAC—2VF)，并且研究了 F(AM—DAC — 2VF)对二沉池活性污泥的絮凝效果。

1实验部分

1 1试剂、材料和仪器

AM:化学纯；DAQ质量分数80%水溶液，工业 级；一VF工业级;偶氮引发剂HYAM —01本实验 室自制121;过硫酸钾、氯化钠、盐酸、氢氧化钠、丙 酮:分析纯。二沉池活性污泥取自济南市污水处理 厂，含水率98%, pH =7. Q

TENSOR27型傅里叶变换红外光谱仪：德国 Biuke公司；AV300型核磁共振波谱仪：德国Biuke 公司；752C型紫外一可见分光光度计:上海精密科 学仪器有限公司；乌氏黏度计:上海禾汽化工科技 有限公司。

12 F(AM—DAC—2VF)的制备

在500mL广口瓶中加入一定量的AM及去离 子水，然后加入设计量的DAC和2 —VF使总单体 质量分数为35%,搅拌溶解后置于25 °C恒温水浴 中，通入高纯氮除氧30 min后加入分别占总单体质 量0. 05%的偶氮引发剂和0 02%的过硫酸钾引发 聚合，当反应液黏稠时停止通氮气，保温聚合12 h 后出料，造粒，烘干。将所得产物溶解于去离子水， 用丙酮沉淀分离，洗涤，干燥后即得分析评价用 试样。

1 3絮凝性能测试

取200mL二沉池活性污泥加入250mL具塞

量筒中，加入絮凝剂后将量筒反复倒置10次摇匀， 静置30 mn用移液管移取距液面30 mm处的上清 液，在波长670 nm处用紫外一可见分光光度计测定 其透光率。

1 4分析方法

F(AM —DAC —2VF)的特性黏数用乌氏黏度 计按照GB12005. 1—89(〈聚丙烯酰胺特性黏数测定 方法》中的一点法测定，溶剂为浓度1 mol几NaCl 溶液，测试温度为（0 ±0 1) °C。

将F(AM—DAC—2VF)用溴化钾压片，测定红 外光谱，扫描范围为400 ~ 4 000 onl分辨率为 4用核磁共振波谱仪测定F (AM — DAC —

2VF)的氢谱，采用5 mm FABBO BB探头，以D2O 作溶剂，工作频率为300 MH?谱的脉冲为F1 =

2结果与讨论

2 1单体进料量对F (AM — DAC —2VF)特性黏 数的影响

11 40^测试温度为20 °C。F(HAC一2VF)的核磁共振谱图见图2

单体进料量对F(AM — DAC — 2VF)特性黏数 的影响见表1由表1可见:随着疏水单体w(2— VF)的増加，F(AM — DAC — 2VF)的特性黏数増 大，但当w(2—VF)超过L 0%时，疏水改性阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的制备及其絮凝性能，分子链中的疏水 单元过多，疏水链段过长，使F(AM — DAC — 2VF) 的溶解性下降;随着阳离子单体w(DAC)的増加， F(AM—DAC—2VF)的特性黏数也増大，这是由于 DAC分子结构中带正电性的季铵基在基团间静电 斥力的作用下使聚合物分子链完全伸展，因此特性 黏数増大。

表1单体进料量对产品特性黏数的影响

试样w(AM )

%w(DAC)，

%w(2 -VF)

%特性黏数/

(mL。g 1 )

180 0200798

279 8200 2835

379.5200.5876

479.0201.0923

570.0300965

669.8300.21 023

769.5300.51 095

869.0301.01 166

960.04001 185

1059.8400.21 207

1159.5400.51 250

1259.0401.01 298

2 2 F(AM — DAC—2VF)的结构表征

F(AM—DAC—2VF)的红外光谱谱图见图1 由图1可见：3 422 om-处为AM中酰胺基N—H 键的伸缩振动峰，1 664 om-处为AM酰胺基中 C=O键的伸缩振动峰；1 592 cm—1和1 569 m—1处 为2—VF吡啶环中C=N基的伸缩振动峰，

1 475 am—1和1 454 on—1处为吡啶环中C=C键的 伸缩振动峰；1 430 af1处为DAC中一CH2— N+(CH3)3的特征吸收峰，957 an—1处为DAC中 —N+(CH3 )的特征吸收峰。疏水改性阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的制备及其絮凝性能，红外分析结果表明所 得产物为AM、DAC和2 —VF的三元共聚物。 

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从:聚物加人當/(mg ‘ IT)

图3 w(2 - VP>对P( AM -DAC -2VP)絮凝性能的影响 絮凝剂：• P(AM-DAC-2VP)，w(2-VP) =1.0% ;

_ P(AM-DAC-2VP), w(2-VP) =0.5%； * P( AM-DAC)

4n^^00642o8642Q0

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%.薔案

 

由图2可见：卜1. 63处为AM中一CH2的化学位 移，21处为AM中一CH —的化学位移，S= 4 68处为AM酰胺基中一NH2的化学位移；21 处为DAC中一N+—CH3—的化学位移，b4 43为 DAC中一 〇-CH2—的化学位移，8=3 62为DAC 中一CH2—N+的化学位移；b8 37处为2—VP吡 啶环中与N相邻碳原子上的氢的信号峰，8= 6 89 ~7. 86处的峰为吡啶环中其他氢的信号。由 此证明分子链中含有AM和DAC链节，2—VP己 被引入到分子链中。

 

 

2 3 P (AM —DAC —2VP)的絮凝性能 2 31 w(2—VP)寸 P(AM—DAC—2VP)絮凝性 能的影响

当 w(DAC)为 3Q%时，研究了 P(AM — DAC — 2VP)与同条件下制备的P(AM — DAC)的絮凝效 果。w(2—VP)对 P(AM—DAC—2VP)絮凝效果 的影响见图3由图3可见:随着w(2 — VP)的増 加，上清液的透光率増大，絮凝能力増强，P(AM — DAC—2VP)比P (AM—DAC)具有更强的絮凝能 力，原因可能是P(AM — DAC — 2VP冲的疏水基团 为了降低能量而发生缔合作用，形成超分子结构， 使共聚物吸附架桥能力増强，而且疏水基团的引入

使共聚物亲水性降低，吸附能力増强，使絮体更易 沉降下来，另外2—VP増强了分子链刚性，降低了 分子蜷曲程度，使分子链更加伸展；当w(2—VP)为 1. 0%、P(AM—DAC—2VP珈入量为 25mg/L时，

上清液的透光率最高，为92 Q%。 2 3 2 ¥(0入〇对尸(观一0入<3—2乂？)絮凝性會邑 的影响

当 w(2—VP)为 1 Q%时，w(DAC)X寸 P(AM — DAC—2VP)絮凝性能的影响见图4由图4可见， 当w(DAC沩30%时，上清液的透光率最大，说明 该配比的P(AM—DAC — 2VP)的絮凝能力最强。 这是由于w (DAC )较低时，正电荷量过低，共聚物 分子链间静电斥力低，与负电荷颗粒的中和作用 弱，絮凝效果不理想；当w (DAC)过高时，聚合物除 了将污泥颗粒表面的负电荷完全中和外，剩余的正 电荷会使颗粒表面电荷性质反转，颗粒间斥力増 大，不利于絮凝。

 

2 3 3活性污泥pH对絮凝性能的影响

lishing 当o^ie(.DACij

)为孤

W(2 —VP)为

 

• 268。

2010年第30卷 

F(AM—DAC—2VF)加入量为25mg/L时，活性污 泥pH对F(AM —DAC—2VF)絮凝性能的影响见 图5由图5可见：当活性污泥pH为5 ~7时，上清 液的透光率较高，F(AM —DAC —2VF)对污泥的絮 凝效果较好;疏水改性阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的制备及其絮凝性能，活性污泥pH为5时，上清液透光率最 高为92 1%絮凝效果最好。在酸性条件下，H+富 集于颗粒表面，带有H+的悬浮颗粒与F (AM — D AC — 2VF汾子中的酰胺基团形成氢键，使得吸附 架桥作用更加容易，因此透光率较高；但是如果活 性污泥pH过低，大量的H+会屏蔽分子链中的阳离 子基团，使分子链卷曲，不利于架桥，絮凝能力降 低。在碱性条件下，阳离子单体DAC中的季铵基 易发生水解而且OH^会屏蔽F(AM —DAC — 2VF汾子中的阳离子基团，使上清液的透光率降 低，导致絮凝效果减弱。

 

图5活性污泥fH对F(AM — DAC — 2VF)絮凝性能的影响

3结论

a)采用水溶液共聚合方法，以偶氮和过硫酸钾 组成复合引发剂，疏水改性阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的制备及其絮凝性能，制备出疏水改性阳离子聚丙烯酰 胺F(AM—DAC—2VF)随着疏水单体2—VF和 阳离子单体DAC质量分数的増加，F(AM — D AC —2VF)特性黏数増大。

b)疏水单体2—VF的引入提高了絮凝剂的絮 凝性能，而且随着w (2—VF)増加，絮凝性能増强。 当w (2—VF沩1. 0%、w(DAC沩30%活性污泥 pH为 5 F(AM—DAC—2VF)加入量为 25 mg/L 时，F(AM —DAC—2VF)对本实验污泥絮凝能力最 强，上清液透光率为92.1%。