摘 要

本文是以丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为单体，过硫酸铵为引发剂，通过水溶液聚合法合成了阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）。利用无水乙醇最终将产品洗涤出来，放入烘箱烘干研磨成粉。实验通过单因素控制法，考察了不同的pH值、AM:DMC的单体配比、温度、引发剂用量、反应时间下，对阳离子聚丙烯酰胺的阳离子度和浊度去除率的影响。最终通过实验推出最佳实验条件：当 pH=6，DMC:AM=2:6，温度为60度，引发剂过硫酸铵用量为1.0g,反应时间为 40min，在这样的条件下合成的聚丙烯酰胺阳离子度最大，其值为20%，去除浊度率为：54%。

关键词：阳离子聚丙烯酰胺 甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵 水溶液聚合法

Preparation and Application of Cationic Polyacrylamide

Abstract

In this paper, cationic polyacrylamide (CPAM) was synthesized by aqueous solution polymerization with acrylamide (AM), methacryloyloxyethyl trimethyl ammonium chloride (DMC) as monomer and ammonium persulfate as initiator. The use of anhydrous ethanol will eventually wash out the product, into the oven drying into a powder. The effects of different pH, monomer ratio, temperature, initiator dosage and reaction time on cationic and turbidity removal of cationic polyacrylamide were investigated by single factor control method. And finally through the experiment to launch the best experimental conditions.When the ratio of pH = 6, DMC: AM = 2: 6, the temperature is 60 degrees, the amount of initiator ammonium persulfate is 1.0g, the reaction time is 40min, the polyacrylamide is synthesized under such conditions, 20%, removal of turbidity rate: 54%.

Key words: Cationic polyacrylamide;Methacryloyloxyethyltrimethylammonium chloride;Aqueous solution polymerization method

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.2絮凝剂 1

1.2.1絮凝剂的简介 1

1.2.2絮凝机理 2

1.2.3絮凝过程 2

1.2.4絮凝剂种类 2

1.3 阳离子型聚丙烯酰胺 2

1.3.1 阳离子型聚丙烯酰胺（CPAM）简介 2

1.3.2 CPAM的生产现状 3

1.3.3阳离子聚丙烯酰胺的合成方法 3

1.4阳离子聚丙烯酰胺的应用 5

1.4.1水处理工业 5

1.4.2造纸工业 5

1.4.3污泥脱水 5

1.5本文研究课题的提出和主要工作 6

第二章 阳离子聚丙烯酰胺的聚合原理 7

2.1丙烯酰胺(AM)的聚合机理 7

2.1.1 链引发 7

2.1.2 链增长 7

2.1.3 链终止 8

2.2 AM 与 DMC聚合机理 9

第三章 阳离子聚丙烯酰胺的合成 12

3.1 实验设备及仪器 12

3.1.1 实验设备 12

3.1.2 实验试剂 12

3.2 阳离子型聚丙烯酰胺的合成及性能测试 12

3.2.1CPAM的制备方法 12

3.2.2阳离子电荷密度的测定 12

3.2.3 絮凝实验 13

3.3 实验条件对阳离子度的影响 13

3.3.1pH 值对产物阳离子度的影响 13

3.3.2引发剂用量对产物阳离子度的影响 14

3.3.3单体配比对产物阳离子度的影响 16

3.3.4反应时间对产物阳离子度的影响 17

3.3.5反应温度对产物阳离子度的影响 18

3.4 絮凝实验结果与讨论 19

3.4.1不同pH值下产物对浊度去除率的影响 19

3.4.2不同的单体配比下产物对浊度去除率的影响 20

3.4.3不同引发剂用量下产物对浊度去除率的影响 21

3.4.4不同温度下产物对浊度去除率的影响 22

3.4.5不同反应时间下产物对浊度去除率的影响 23

第四章 结论与展望 25

参考文献 26

致谢 29

第一章 绪论

水对我们生命起着重要的作用，它是生命的源泉，是人类赖以生存和发展的不可缺少的最重要的物质资源之一。以前，人们认为地球上的水是用不完的，但近年来，人类开始发现地球上的水资源越来越紧张。水资源在我国十分紧张，每年的平均降雨量是26.7万m3/Km2，但每年却在不断减少，而我国的人均水资源是世界的四分之一。在我国六百多个地区中，三百多个地区缺水，五十多个地区严重缺水；在我国，用水量以每年10%的速度递增，但我国在水资源上的治理速度跟不上人们的消耗速度，当人口不断增加，水资源的需求就会不断增大。统计显示，到21世纪中期，我国的水量需求会比现今上涨3/8。水危机主要体现在两个地方，一是水资源需求大，用量紧张；二是水质受到不同程度的污染。据资料显示^[1]，2001年，我国工业废水和生活污水达到 428.4亿t。由此我们必须要对污水进行规定，规定其不能随意排放，并要想方设法得利用废水，变废为宝，让水资源的利用产生良性循环，成为了当今最重要的事。

为了防止水危机，我们在保护珍惜水资源的同时，也要想办法处理污水并且循环利用。在处理污水时，混凝法是最有效的处理办法。混凝法就是在废水中加入化学药剂，让胶体颗粒聚集沉降的过程，这个方法是普遍使用的水处理方法^[1]。

水处理剂有很多作用，大致分为：去除垢样、防治污泥的形成、避免因为接触水而产生的腐蚀、使水中的颗粒杂质凝聚沉降、去除臭味色度和稳定水质等。所以，水处理剂有很多种类，包括凝聚剂、絮凝剂、阻垢剂、缓蚀剂、分散剂、杀菌剂、清洗剂、预膜剂、消泡剂、脱色剂、螯合剂、除氧剂及离子交换树脂^[2]。其中絮凝剂运用最为广泛。絮凝剂有很多功能：第一，它可以有效絮凝沉降80%～95%的悬浮颗粒与65%～95%的胶体颗粒，控制水中的COD值；第二，它可以大力地杀灭水中的细菌和病毒，依靠絮凝净化，一般情况下可以去除水中百分之九十的微生物，方便了后续处理水质的流程；第三，水体富营养化、污水除色等问题，利用无机絮凝剂比生物法功效显著；最后一点，水处理中最重要的问题是污泥脱水，阳离子高分子絮凝剂是现今最可行的办法。所以，对阳离子絮凝剂的探索显得格外有意义。

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