刘立华[1]2004年在《新型聚季铵盐与聚合硫酸铁复合絮凝剂合成及其基础理论与应用研究》文中研究指明水污染已严重威胁人们的生活和经济的可持续发展。新型高效絮凝剂的开发对控制水污染具有十分重要的意义。有机-无机复合絮凝剂可兼具有机和无机絮凝剂的优点，是一类新型高效絮凝剂，已成为絮凝剂研究的一个重要新方向和研究热点。本研究合成了系列新型聚季铵盐与聚合硫酸铁复合絮凝剂(PQAS—PFS)，并对其相关基础问题与应用性能进行了系统研究。 开发了合成二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)新的二步法工艺：先在高压釜中合成中间产物二甲基烯丙基胺(DMAA)，将它与水相分离后，与等摩尔烯丙基氯在丙酮中反应合成DMDAAC；水相经浓缩、中和，使成盐的二甲胺再生，然后返回高压釜进入下一轮反应。DMAA的收率比采用交替滴加法合成DMAA的二步法工艺提高了27.1％，废液排放量下降了1.12mL／(mL DMAA)。获得高纯无色针状晶体DMDAAC，其熔点为144.5～146.1℃，总收率达89.07％。采用膨胀计法研究得到过硫酸铵水溶液引发体系中，DMDAAC均聚及其与丙烯酰胺(AM)和丙烯酸(AA)共聚动力学方程分别为：R_P=kc_I~(0.76)C_M~(1.02)(DMDAAC)，R_P=kc_I~(0.70)C_M~(2.23)(DM-AM，4：1)，R_P=kc_I~(0.61)C_M~(2.83)(DM-AA，4：1)，相应的表观聚合活化能分别为71.958、58.221和64.312kJ／mol；测得DMDAAC与AM共聚的竞聚率为γ_(DM)=0.49、γ_(AM)=5.49，与AA的竞聚率为γ_(DM)=0.42、γ_(AA)=5.11。在此基础上，设计并合成了聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)、二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物(P(DM-AM))和二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酸共聚物(P(DM-AA))。 以二乙胺为溶剂和反应物，首次采用交替滴加烯丙基氯和NaOH合成中间产物二乙基烯丙基胺(DEAA)，再使之与等摩尔烯丙基氯在丙酮中反应的二步法工艺，得到高纯柱状晶体二乙基二烯丙基氯化铵(DEDAAC)，测定其熔点为199.5～201.0℃，总收率为58.41％。首次研究得到过硫酸铵水溶液引发体系中，DEDAAC均聚及与AM、AA共聚的动力学方程分别为：R_P=kc_I~(0.76)C_M~(0.99)(DEDAAC)，R_P=kc_I~(0.90)C_M~(2.53)(DE-AM，4：1)，R_P=kc_I~(0.83)C_M~(2.94)(DE-AA，4：1)；相应的聚合表观活化能分别为73.596、67.061和70.070kJ／mol；DEDAAC与AM共聚的竞聚率为γ_(DE)=0.32、γ_(AM)=5.27，与AA共聚的竞聚率为Y_(DE)=0.30、Y_(AA)=5.19。合成了新型聚季铵盐聚二乙基二烯丙基氯化铵(PDEDAAC)、二乙基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物(P(DE-AM))和二乙基二烯丙基氯化铵-丙烯酸共聚物(P(DE-AA))。 发现PDMDAAC和PDEDAAC、阳离子度大于30mol％的P(DM-AM)和P(DE-AM)、阳离子度大于65mol％的两性共聚物P(DM-AA)和P(DE-AA)，以及中南大学博士学位论文摘要聚乙烯毗咯烷酮(P vP)和聚苯乙烯磺酸钠伽aPSS)能与PFS复配形成较稳定的均相溶液，合成了pnMnAAC一pFs、p(DM一AM卜PFs、p(DM.AA卜PFS、PDEnAAC-PFs、P(DE一AM卜PFs和p(DE~AA卜pFS等6类pQAS一pFS复合絮凝hIJ。 首次采用粘度法探讨了PQAs在PFS中的分子链运动形态，采用FT一IR、sEM、X一射线衍射和Fe一Ferron逐时络合比色法分别研究了PQAS与PFS的相互作用和PQAS一PFS中Fe(m)的分子形态分布的变化规律。结果表明，在一定的浓度范围内，PQAS在强酸性、高盐浓度的PFS体系中能够保持良好的分子链伸展构象，能在较宽的浓度和盐基度范围内与PFS复配形成稳定的均相复合溶液;PQAs一PFs中Fe(a)含量有所下降、Fe(b)明显减少、Fe(e)的含量明显增加;PQAs主要与铁的多核轻基络合物特别是高电荷的多核轻基络合物作用，如与pFS中Fe4石7(504)6(oH)2·20H2o物相发生作用，使其X一射线衍射峰消失。 探明了PQAs在PFS中稳定机制:①毗咯环周围的甲基或乙基构成对正电荷的天然屏障，使电场斥力区始终存在:②环状阳离子在主链上分布均匀，且环的体积大，保持较大的链刚性，使分子线团蜷缩的位阻大;③铁的高电荷阳离子基团能促使PQAS分子链伸展。 采用密度一密度相关函数法计算得到了PFS、PDMDAAC和上述6种PQAS一PFS处理硅藻土悬浊液产生的絮体分维。表明PQAS一PFS产生的絮体分维比PFS和PDMDAAC的大，不同类型的PQAS一PFS产生的絮体分维存在明显差异。从分形学的角度探讨了絮体沉降速度与分维的关系，发现分维大的絮体结构致密，沉降速度快。絮体内孔的可渗透性有利于降低沉降阻力，提高沉降速度。 对硅藻土模拟悬浊液和生活污水的处理表明，PQAS一PFS具有比PFS和PQAS更优的除污能力，有与PFS类似的较宽用量范围和适宜的pH范围，其使用效果比分开加入PQAS和PFS的效果好。处理浊度和COD分别为105.2和187.5mg/L的生活污水时，PQAS一PFS的较佳用量相当于4.27m叭PQAS和54.17mg/L pFS(以Fe计)，单独使用pQAS和pFS的较佳用量分别为14.5和sl.27mg/L，其浊度去除率稍高于pFS，L匕pQAS高约10%;eOD的去除率比PFs高15%以上，比PQAS高10%左右;其药剂成本与PFS相当或稍低，但明显低于相应的PQAS。对活性污泥的脱水试验表明，PQAS一PFS在降低污泥比阻、滤液的浊度和COD等方面均比单独使用PFS、PQAS和实际应用的脱水剂CPF13O好，而其中PQAS和PFS两组分的用量分别比单独使用PQAS和PFS降低了一
郭明红[2]2007年在《无机微颗粒—有机高分子复合絮凝剂的制备及性能研究》文中进行了进一步梳理絮凝剂是絮凝沉淀法的核心。以溶胶(硅溶胶、铝溶胶、铁溶胶)为基础制备了一系列无机微颗粒絮凝剂,对其絮凝性能进行表征并对NSAFMnS和NFAC两种整体性能较为突出的絮凝剂制备条件进行优化;以环氧氯丙烷、有机胺和丙烯酰胺为主要原料制备出两个系列聚季铵盐类絮凝剂,对其絮凝性能、特性粘度和电荷密度进行表征并对PEFD和PEM/AM两种整体性能较为突出的絮凝剂制备条件进行优化。在此基础上,以NSAFMnS、NFAC两种无机微颗粒絮凝剂和PEFD、PEM/AM、叁种商品聚丙烯酰胺(CPAM、HPAM、NPAM)为原料制备了一系列无机微颗粒-有机高分子复合絮凝剂,对其絮凝性能和稳定性进行表征并筛选出一种性能优良的NFAC-PEM/AM复合絮凝剂。NFAC-PEM/AM最佳合成条件:WNFAC : WPEM/AM=6,pH≈4.17,温度=50℃,熟化时间为48h。采用IR、SEM和XRD等分析方法对NFAC-PEM/AM复合絮凝剂结构进行表征;采用Ferron络合比色法对其铝铁形态分布进行分析;采用对比絮凝实验和SEM对其絮凝机理进行表征,主要包括电中和脱稳、吸附架桥、黏附网捕卷扫以及专属作用等,絮凝实验前阶段无机部分电中和脱稳为主导作用后阶段有机部分吸附架桥作用占主导。将NFAC-PEM/AM复合絮凝用于处理油田含油污水,添加20mg·L-1时大部分水样浊度去除率、油度去除率和COD去除率均高达85%以上。
陈雪[3]2014年在《氧化—共聚法制备聚合铁—聚季铵盐复合絮凝剂及应用性能》文中研究表明水污染严重威胁人们的生活和经济的可持续发展，开发新型高效絮凝剂来控制水污染显得很重要。无机-有机复合絮凝剂作为一种新型的高效絮凝剂，同时具有无机和有机絮凝剂的优点，现已成为一个热点问题和絮凝剂研究中的一个新的重要发展方向。本文通过氧化-共聚一锅法合成了聚合硫酸铁-聚季铵盐复合絮凝剂，并对其性能进行了系统研究。（1）以二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）和丙烯酰胺（AM）为原料、Span80-Tween20为复配乳化剂、(NH4)2S2O8-NaHSO3为氧化还原引发体系，用反相乳液聚合法制备了聚二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺（PDMDAAC-AM）胶乳。研究了乳化剂配比和油水体积比（O/W）对乳化体系的影响，发现当复配乳化剂的质量比为Span80:Tween20=1:0.82、油水体积比为1.5:1时乳化体系的稳定性最好。当DMDAAC与AM摩尔比为3:7，乳化剂用量为单体质量的12%，引发剂用量为单体质量的0.1%，单体浓度为30%时，50℃反应时可以得到特性粘数最大为1200ml/g的聚合物。聚合体系中DMDAAC质量分数增大，特性粘数则会降低。（2）在聚季铵盐存在下、以硫酸亚铁为原料、通过氧化-共聚一锅法制备聚合硫酸铁-聚季铵盐复合絮凝剂（PDMDAAC-AM-PFS），作为对比，利用已报道的方法，将聚合硫酸铁和聚季铵盐以物理混合法制备复合絮凝剂（PDMDAAC-AM*PFS）。通过烧杯实验对两者在处理高岭土悬浊液模拟废水、腐殖酸模拟废水和染料液时的应用性能进行了一系列的对比。在处理高岭土悬浊液模拟废水时，复合絮凝剂PDMDAAC-AM-PFS与PDMDAAC-AM*PFS投加量为4.0mg/L（以Fe计，下同）时浊度去除率分别达到了90%、96%，透光率分别达到了91%、95%；在处理腐殖酸模拟废水时，复合絮凝剂DMDAAC-AM-PFS与PDMDAAC-AM*PFS投加量为15.0mg/L时腐殖酸COD去除率分别达到了83%、70%；在处理活性艳红K-2BP染料液时，复合絮凝剂PDMDAAC-AM-PFS与PDMDAAC-AM*PFS投加量为110mg/L时其最大透光率可分别达到87%、93%。在处理酸性蓝黑B染料液时，复合絮凝剂PDMDAAC-AM-PFS与PDMDAAC-AM*PFS投加量为70mg/L时其最大透光率可分别达到83%、91%。结果表明，氧化-共聚产物的电中和能力较物理混合产物略差，但吸附架桥能力较强。（3）复合絮凝剂在pH为6~9时有良好的絮凝性。当硫酸与铁的摩尔比在0.35:1时得到的絮凝剂絮凝效果较好。在一定范围内，随着PDMDAAC-AM的分子量增大、所占质量分数增加、DMDAAC比例增大，得到的复合絮凝剂在处理模拟废水时浊度去除率增加、废液透光率增大。
孙霞辉[4]2012年在《聚季铵盐强化超滤分离钼（VI）和钨（VI）的研究》文中提出本文研究聚电解质强化超滤技术，以聚季铵盐-6(PQ6)络合金属钼(VI)和钨(VI)，通过聚砜中空纤维超滤膜实现分离。在研究PQ6络合钼(VI)和钨(VI)的理论基础上，系统探讨PQ6强化超滤恒容过程，进一步考察浓缩、解离、洗涤行为以及聚合物的再生，以此为基础，研究钼(VI)和钨(VI)的选择性分离特性。1.对钼(VI)和钨(VI)的络合模型进行理论研究，发现Freundlich模型符合该络合体系。对PQ6在不同操作条件下的络合容量进行测定，研究了操作压力、负载比(PMMR)、pH值、运行时间和外加盐Cl-和SO42-浓度分别对钼(VI)截留系数(R_(M_o))和钨(VI)的截留系数(R_W)的影响。结果表明：当pH在3-9的范围内，操作压力从15kPa增大到75kPa，R_(M_o)和R_W基本不变；钼(VI)和钨(VI)的最佳PMMR分别为7和3，PQ6对钼(VI)和钨(VI)的络合容量分别为7mg PQ6/mg M_o(VI)、3mg PQ6/mg W(VI)；随着运行时间的延长，R_(M_o)和R_W逐渐增大至不变，络合-超滤过程达到平衡的时间为20min；不同pH下， R_(M_o)和R_W随Cl-和SO42-浓度的增加急剧下降。2.研究操作压力、PMMR、pH值、运行时间和外加盐Cl-和SO42-浓度分别对钼(VI)络合体系膜通量(J_(M_o))和钨(VI)络合体系膜通量(J_W)的影响，发现：随操作压力从15kPa增大到75kPa，J_(M_o)和J_W呈线性递增；随着PMMR的增大，J_(M_o)和J_W均有轻微下降；pH在3-9的范围内，pH值的改变不影响J_(M_o)和J_W；随着运行时间的延长，J_(M_o)和J_W略微下降；不同pH下，J_(M_o)和J_W都不受Cl-和SO42-浓度的影响。3.在pH=7条件下，研究钼(VI)和钨(VI)的浓缩、解离、洗涤行为和聚合物的再生过程，结果表明：R_(M_o)、R_W、渗透液钼(VI)浓度(C_p，M_o)和渗透液钨(VI)浓度(C_p，W)都不随浓缩因子(VCF)的变化而改变，R_(M_o)和R_W约为1，C_p，M_o和C_p，W均为0.04mg/L，截留液钼(VI)浓度(C_r，M_o)和截留液钨(VI)浓度(Cr，W)均随VCF的增加呈线性递增，当VCF=16时，C_r，M_o、Cr，W分别从初始的20mg/L、20mg/L增大到317.5mg/L和316.5mg/L，J_(M_o)和J_W的衰减缓慢，下降幅度大约为15%；解离过程需要在NaCl溶液环境中进行，当NaCl浓度为50mg/L，络合物达到解离平衡的时间约为6min，J_(M_o)和J_W基本不变，钼(VI)和钨(VI)络合物的解离效率分别为55.7%和56.1%；洗涤过程中不断加入50mg/LNaCl溶液，当渗滤体积达到7L时钼(VI)和钨(VI)的洗脱效果明显，J_(M_o)和J_W基本不变；再生的PQ6对钼(VI)和钨(VI)络合的络合容量分别为新鲜PQ6相应络合容量的92.1%和93.8%，实现了PQ6的有效回收。4.考察各种操作参数对钼(VI)和钨(VI)二元混合体系选择性分离系数(S)的影响，进一步研究该混合体系的选择性分离浓缩过程，发现S不受pH值变化的影响；随溶液PMMR值的增大，S明显增大；混合体系的浓缩过程中，两种金属离子在一定程度上实现了分离，随VCF的增大，混合体系膜通量略有下降，在选定操作参数下，R_W非常接近于l而RMo很低。
郭景红[5]2016年在《活性染料阳离子高效皂洗剂的研究与应用》文中认为活性染料是目前印染市场中所占比重最大的染料,但其染色后皂洗温度高、皂洗效果差,同时,皂洗后往往还要采用酸洗中和工艺,能耗和水耗量大。因此,开发活性染料染色新型皂洗剂,使得皂洗液呈酸性,将皂洗和过酸工序同浴进行,或者能够降低皂洗温度而达到更好的皂洗效果,将可以大幅降低能源和用水消耗,改善皂洗效果,提高工厂生产效率。本文将阳离子表面活性剂聚季铵盐与非离子表面活性剂进行适当比例复配,使其产生协同作用而提高皂洗色牢度,降低皂洗温度和水耗,实现提高皂洗效率的目标和要求。首先,本文主要研究了聚季铵盐-6、聚季铵盐-7、聚季铵盐-10阳离子表面活性剂的基本性能,并设计叁组实验分别探究了阳离子表面活性剂聚季铵盐与染料间作用、阳离子表面活性剂聚季铵盐与非离子表面活性剂间作用、非离子表面活性剂对染料聚集体的作用机理。结果表明,阳离子表面活性剂聚季铵盐中的阳离子与活性染料结构中的阴离子间会产生一定程度的库伦引力作用,聚季铵盐表面活性剂与非离子表面活性剂间通过协同作用提高皂洗效果,非离子表面活性剂对染料·阳离子洗涤剂聚集体产生一定程度的分散作用。其次,探究了阳离子表面活性剂聚季铵盐单独作为皂洗剂对染后纯棉织物的皂洗,并设计单因素实验对影响聚季铵盐阳离子皂洗剂皂洗的因素进行了初步研究,分别探索其在中等染色浓度3.0%(owf)和深色染色浓度5.0%(owf)下影响皂洗的因素及其皂洗效果。结果表明,对皂洗影响最大的因素是温度且聚季铵盐可在较低温度(80℃)(常规皂洗温度是95℃)下达到较好的皂洗剂效果,其次是皂洗剂浓度和柠檬酸浓度,皂洗时间影响较小。3.0%(owf)染色浓度下,聚季铵盐的皂洗工艺为:皂洗剂用量聚季铵盐-6和聚季铵盐-10为2.0g/L(聚季铵盐-7为1.0g/L),温度80℃,时间20min,柠檬酸用量0.4g/L。5.0%(owf)染色浓度下,聚季铵盐的皂洗工艺为:皂洗剂用量聚季铵盐-6和聚季铵盐-10为3.0g/L(聚季铵盐-7为2.0g/L),温度80℃,时间20min,柠檬酸用量0.6g/L。叁种皂洗剂在较低温度(80℃)下都有一定的皂洗效果,但与常规皂洗剂95℃条件下的效果相比仍稍差。然后,探究了叁种阳离子型的表面活性剂聚季铵盐-6、聚季铵盐-7、聚季铵盐-10分别与六种非离子型的表面活性剂AEO-9、平平加O-25、JFC、AC-1815、TX-10、AEO-15进行不同比例的复配,按照聚季铵盐皂洗工艺(温度80℃)对染后织物皂洗,测试了残液吸光度、沾色布K/S值来确定皂洗效果及最佳复配种类和配比,并对复配的皂洗剂效果评定指标测试。结果表明,聚季铵盐与非离子表面活性剂复配后在较低皂洗温度80℃下的皂洗效果较好,优于常规皂洗剂H在皂洗温度95℃下的皂洗效果。最佳复配比例为聚季铵盐-6与平平加O-25的质量比为1:1;聚季铵盐-7与AEO-15的质量比为1:2。再之,通过设计正交实验探究了复配皂洗剂在中等染色浓度3.0%(owf)和深浓染色浓度5.0%(owf)下的酸性皂洗工艺。结果表明,中等浓度3.0%(owf)染色时复配皂洗剂的最优工艺为:聚皂洗剂-6用量2.0g/L(皂洗剂-7用量1.0g/L),皂洗温度80℃,皂洗时间20min,柠檬酸0.4g/L;深色浓度5.0%(owf)染色下复配皂洗剂的最优工艺为:皂洗剂-6浓度3.0g/L(皂洗剂-7浓度2.0g/L),温度80℃,时间20min,柠檬酸0.6g/L。最后,将复配皂洗剂应用于生产大样试验,验证其应用可行性。结果表明,复配皂洗剂在较低温度80℃下皂洗后皂洗效果优于工厂皂洗剂H,其摩擦牢度比皂洗剂H提升0.5级,皂洗牢度比皂洗剂H提升1级。皂洗工艺中节省了3道用水(2道酸洗,1道水洗),达到了降低皂洗温度、节能、节水、高效的目的。
参考文献：
[1]. 新型聚季铵盐与聚合硫酸铁复合絮凝剂合成及其基础理论与应用研究[D]. 刘立华. 中南大学. 2004
[2]. 无机微颗粒—有机高分子复合絮凝剂的制备及性能研究[D]. 郭明红. 中国石油大学. 2007
[3]. 氧化—共聚法制备聚合铁—聚季铵盐复合絮凝剂及应用性能[D]. 陈雪. 南京航空航天大学. 2014
[4]. 聚季铵盐强化超滤分离钼（VI）和钨（VI）的研究[D]. 孙霞辉. 湖南科技大学. 2012
[5]. 活性染料阳离子高效皂洗剂的研究与应用[D]. 郭景红. 东华大学. 2016
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