不同类型的PAM溶解性能改进与性质研究

马　帅,章俊伟,聂容春

(1.安徽理工大学 土木建筑学院，安徽 淮南 232001；2.安徽理工大学 化学工程学院，安徽 淮南 232001)



不同类型的PAM溶解性能改进与性质研究

马帅1,章俊伟1,聂容春2

(1.安徽理工大学 土木建筑学院，安徽 淮南 232001；2.安徽理工大学 化学工程学院，安徽 淮南 232001)

[摘要]目前聚丙烯酰胺研究仅局限于特性粘数的提高而忽略溶解性能的研究，本文通过不同类型聚丙烯酰胺的性能探讨，同时通过表面活性剂吐温-80、平平加、司班的添加提高产物的溶解性能，结果表明添加剂的添加量范围为0.2%-0.6%，产物的特性粘数适宜溶解性能良好，通过红外光谱表征符合特征结构。

[关键词]光引发；特性粘数；溶解时间

水资源污染加剧已成为各国面临的生态危机之一，随着工业水处理技术的不断推进，对污水处理的要求越来越高，同时各种处理药剂被广泛研究，聚丙烯酰胺作为絮凝剂被广泛用于污水处理[1]，PAM结构单元中含有酰胺基团，是目前良好的水溶性高分子活性剂；在进行絮凝过程中，通过吸附、架桥和电中和作用使颗粒沉降[2-3]。

按照PAM所带电荷性质可分为阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)、阴离子聚丙烯酰胺(HPAM)和两性聚丙烯酰胺(AmPAM)[4-5]。针对如何有效地提高污水处理效率是目前絮凝剂的研究重点。本文在共聚合条件下通过紫外光引发方式，分别合成三种PAM，以DMC为阳离子单体、AANa作为阴离子单体，在原有的研究基础上添加表面活性剂吐温-80、平平加、司班，探究表面活性剂的添加量对产物特性粘数和溶解时间的影响，目标产品特性粘数和溶解性能适宜。

1实验部分

1.1实验原料

AA，纯度99%，AR，天津市博迪化工有限公司；DMC，纯度78%，AR，山东淄博益利化工新材料有限公司；AM，纯度98%，AR，天津市博迪化工有限公司；光引发剂，AR 实验室自制；所用试剂均为化学纯和分析纯。

1.2实验过程

将按照一定摩尔配比单体溶解后移入光引发剂，向体系通入氮气趋氧后进行光照引发，一段时间以后聚合完全，取一定量的产品进行性质测定。

2不同类型的PAM合成与溶解性能改进

表1　不同类型的PAM合成条件

2.1实验条件探讨

本课题组通过单因素和正交实验方法获得三种PAM最佳实验条件，如表1所示[6]：

采用光引发聚合方式在最佳单因素实验条件下，合成不同类型PAM的性质如表2所示，产物特性粘数高，AM转化率高，阴阳离子度适宜，整体性质指标良好，但产物溶解时间较长，为了提高工业生产效率，有效地改进PAM溶解性能势在必行。

表2　合成不同类型的PAM性质

2.2三种PAM红外光谱表征

图1　三种PAM的红外光谱

图1为实验合成三种PAM红外光谱：3440cm-1为酰胺中的N-H收缩振动峰，1570cm-1为酰胺Ⅱ中N-H弯曲振动峰，1460cm-1为亚甲基的弯曲振动吸收峰，1405cm-1为羧基伸缩振动峰，950 cm-1为季铵基吸收峰，分别与三种PAM基团特征峰一致。

2.3不同类型PAM溶解性能研究

在反应体系添加表面活性剂吐温-80、平平加、司班，分别考察了其添加量对产物特性粘数和产物溶解性能的影响。

图2　表面活性剂对AmPAM特性粘数影响

图3　表面活性剂对AmPAM溶解时间影响

图4　表面活性剂对CPAM特性粘数影响

图5　表面活性剂对CPAM溶解时间影响

图6　表面活性剂对APAM特性粘数影响

图7　表面活性剂对APAM溶解时间影响

由图2、4、6可以看出，随着表面活性剂添浓度的增加，三种产物的特性粘数均出现逐渐降低趋势最后趋于稳定；同时由图3、5、7可以看出，随着表面活性剂浓度的增加溶解时间逐渐降低。三种表面活性剂吐温-80、平平加、司班中吐温-80对产物的特性粘数和溶解时间的降低速率最小，司班对产物的特性粘数和溶解时间降低速率最大，三种表面活性剂的浓度范围为0.2%-0.6%产物特性粘数和溶解时间适宜。所以在不同类型的聚丙烯酰胺的合成过程中添加表面活性剂能够有效地提高其溶解效率。

3结论

在紫外光的引发条件下通过共聚合合成AmPAM、CPAM、HPAM，在最佳实验条件下三种PAM特性粘数分别为765 mL/g 、680 mL/g 、1160 mL/g，反应体系添加吐温-80、平平加、司班三种表面活性剂能够有效提高产物溶解性能降低特性粘数，表面活性剂添加范围为0.2%-0.6%。

[参考文献]

[1]王晶，孙潇，雷武，等．两性聚丙烯酰胺的合成及应用[J]．化工时刊，2003，17(2)：46-49.

[2]庄曦. 两性聚丙烯酰胺乳液的制备及性能研究[D].福州：福州大学环境与资源学院， 2005.43.

[3]袁宗宣，郑怀礼，舒型武.絮凝科学与技术的进展[J].重庆大学学报(自然科学版),2001,24(2):143-147.

[4]刘中卫，熊蓉春，魏刚，等．两性聚丙烯酰胺的制备及其絮凝性能研究[J]．北京化工大学学报，2008，6(35)：45-46.

[5]Ding K J, Laskowski J S. Effect of conditioning on selective flocculation with polyacrylamide in the coal reverse flotation[J]. Mineral Processing and Extractive Metallurgy, 2007,116(2):109～114.

[6]马帅. 两性聚丙烯酰胺光引发合成与絮凝性能研究[D].淮南：安徽理工大学， 2013.1-6.

[责任编辑：江雪]

Study on the synthesis and dissolved performance of the different types of polyacrylamide

MA Shuai1, ZHANG Jun-wei1, NIE Rong-chun2

(1.School of Civil Engineering and Architecture, Anhui University of Science & Technology, Huainan 232001, China；2.School of Chemical Engineering, Anhui University of Science & Technology, Huainan 232001, China)

Abstract:The study of Polyacrylamide is confined to improved intrinsic viscosity and neglect of solubility. This paper studies the different polyacrylamide, Tween 80, peregal Secretary Ban are added in order to improve the dissolution efficiency, the results show the amount of the additive in the range of 0.2-0.6%, and the product intrinsic viscosity is suitable for good solubility, the production is characterized by IR.

Key words:Photoinitiation; intrinsic viscosity;Dissolution time

[收稿日期]2016-03-01

[基金项目]2015年安徽理工大学大学生创新创业训练计划项目(项目编号：201510361161)。

[作者简介]马帅(1986—)，男，江苏宿迁人，安徽理工大学助教，主要从事化学工艺研究。

[中图分类号]TQ314.24

[文献标识码]A

[文章编号]1671-5330(2016)02-0038-03