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40000字硕士毕业论文聚丙烯酰胺与水处理剂的相互作用研究

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:40000字
论点:电解质,阳离子,离子
论文概述:

本文主要探索了反应时间和阳离子度对 HPAM 与阳离子聚电解质水处理剂间相互作用的影响,同时研究了小分子盐表面活性剂对 HPAM 与水处理剂之间相互作用的影响。

论文正文:

第一章概述

1.1聚电解质
聚电解质是一种含有阴离子或阳离子的聚合物,可溶于水,并在水溶液中电离成带电荷的聚离子和带相反电荷的反离子。反离子在聚离子周围扩散,整个溶液是电中性的。然而,高度交联的聚电解质不溶于水,只能显著膨胀。

1.1.1聚电解质类型
聚电解质可以从不同的角度分为不同的类型。根据它们在溶液中的结构性质,它们可以分为线性结构、分支结构和网络结构。根据它们的来源,它们可以分为两类:合成的和天然的。根据聚离子上的电荷,它们也可以分为阴离子、阳离子和两性聚电解质。

1.1.1.1阴离子聚电解质
本质上,阴离子聚电解质是一种在水溶液中可电离的聚合物。聚离子链携带大量负电荷和相应的带正电荷的反离子。在非离子溶剂中,阴离子聚电解质的性质通常与非离子聚合物相似。然而,阴离子聚电解质比非离子聚合物具有更好的水溶性。它们会在水中离解,产生带电的大分子和一些抗衡离子,这些物质结合了长链大分子和低分子电解质的双重特性。因此,它们的水溶液性质不同于非离子聚合物。
在过去十年中,最广泛使用的阴离子聚电解质是聚丙烯酰胺及其衍生物。常见的阴离子聚电解质见表1-1。

1.2聚丙烯酰胺聚合物
聚丙烯酰胺(PAM)因其活性酰胺基团而广泛应用于石油开采、水处理、纺织印染、造纸等行业,被称为“通用添加剂”和“通用产品”。聚丙烯酰胺是目前最有前途的聚合物之一,具有良好的应用效果。聚丙烯酰胺本身无毒,仅当剂量大于5000PPM时有害,因为动物胃肠粘膜吸收营养受阻。然而,聚丙烯酰胺中残留的单体丙烯酰胺是有毒的。对于油田基产品和城市污水处理产品,残留单体含量一般允许在1%左右。对于可能与食品接触的食品,如饮用水蔗糖澄清和造纸,必须严格控制残留单体含量,一般低于0.05%。日本环境卫生局在1973年规定,生活用水中不得使用高分子絮凝剂。1975年,它规定污水处理用聚丙烯酰胺中的丙烯酰胺含量应小于或等于0.05%。中国规定食品中聚丙烯酰胺的残留单体含量低于0.5%。

1.2.1聚丙烯酰胺的分类
由于聚丙烯酰胺分子上的酰胺基团(—CONH2)更为活跃,酰胺可以发生各种典型的反应,通过不同的反应可以得到不同的衍生物。聚丙烯酰胺按分子量可分为小分子量、中分子量、高分子量和超分子量聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺根据离子特性可分为阳离子型(CPAM)、阴离子型(APAM)、两性离子型和非离子型。

第二章聚电解质的理化性质研究

2.1聚电解质溶液理化性质研究的目的和意义
为了全面掌握高性能聚丙烯酰胺和水处理剂的性质,也为选择合适的水处理剂条件提供依据,研究聚电解质溶液的理化性质非常重要和必要。不同制造商生产的高性能聚丙烯酰胺具有不同的分子量和物理化学性质。一般来说,用于三次采油的聚丙烯酰胺相对分子量最高,用作凝结剂的聚丙烯酰胺相对分子量较高,而相对分子量较低的聚丙烯酰胺可用作分散剂。因此,分子量的变化甚至可能导致完全不同的用途。超高分子量部分水解驱油聚丙烯酰胺在地层剪切力、高温地层和高盐度水的共同作用下,分子量大大降低,使其具有与乳化剂相同的性能。高性能聚丙烯酰胺分散在油水界面上,形成高强度、高韧性的薄膜。因此,油田废水中高性能聚丙烯酰胺的理化性质只能通过特定实验样品的实验来掌握。
HPAM是一种水溶性聚电解质,分子链上具有大量活性基团,如酰胺基团。正常情况下,HPAM分子在水中完全伸展,但当它们遇到一些高价有机金属化合物时,会发生物理和化学反应,伸展的分子链会急剧收缩,形成凝聚物质,污水中胶体的电荷平衡会被破坏,使水中悬浮固体和胶体电解质等杂质与HPAM一起从固态水中分离出来,从而达到去除HPAM和净化水的目的。同样,本文提到的阳离子聚电解质都是水溶性聚合物,金属离子盐对它们也有一定的影响。基于上述原理,进行了实验室实验,研究不同类型的金属离子盐对高性能聚丙烯酰胺和阳离子聚电解质溶液粘度的影响。因此,研究高性能聚丙烯酰胺和阳离子聚电解质溶液的理化性质具有重要意义。

第二章聚电解质的理化性质研究..............................26-34
2.1聚电解质溶液物理和化学性质研究的目的..............................26
2.2实验药物和仪器..............................26-27
2.3实验方法..............................27-28
2.4高性能聚丙烯酰胺的理化性质实验与分析..............................28-30[/溴/] 2.5阳离子聚电解质的理化性质及分析..............................30-32
2.6本章概述..............................32-34
第三章高性能聚丙烯酰胺与水处理剂的相互作用研究..............................34-47
3.1试剂和仪器..............................34-35[/溴/] 3.1.1实验药物..............................34
3.1.2实验仪器..............................34-35
3.2实验方法..............................35
3.2.1解决方案配置..............................35
3.2.2电导率法..............................35[/比尔/] 3.3高性能聚丙烯酰胺与水处理剂相互作用的研究..............................35-38
3.4外部环境相互作用的影响..............................38-46

结论

本文首次研究了小分子盐和大分子盐聚合氯化铝对聚电解质理化性质的影响。通过电导率的变化,初步探讨了反应时间和阳离子度对聚丙烯酰胺与阳离子聚电解质水处理剂相互作用的影响。同时,还研究了小分子盐和表面活性剂对聚丙烯酰胺与水处理剂相互作用的影响。得出以下结论:
1。25℃时。研究了小分子盐氯化钠、氯化钙、氯化铁、氯化铝和大分子盐聚合氯化铝对聚电解质溶液粘度的影响。实验结果表明,在较低的小分子盐浓度下,随着盐浓度的增加,聚电解质的粘度急剧下降。随着小分子盐浓度的不断增加,高性能聚酰胺溶液的粘度趋于平缓,直到它不变。与小分子盐相比,大分子盐聚合氯化铝对聚丙烯酰胺溶液粘度的影响较小。一价盐对高聚丙烯酰胺粘度的影响小于二价三价盐,但盐的价态不影响阳离子聚电解质溶液的粘度。在相同的盐浓度下,盐对聚丙烯酰胺溶液粘度的影响大于阳离子聚电解质。
2、反应时间、阳离子度、小分子盐(盐价、盐浓度)、表面活性剂浓度、温度等。所有这些都影响高聚丙烯酰胺和阳离子聚电解质之间的相互作用。对于相同浓度的高聚丙烯酰胺,相同浓度不同离子度的CPAM对高聚丙烯酰胺与CPAM体系的相互作用影响不大。对于高性能聚丙烯酰胺和CPAM系统、高性能聚丙烯酰胺和聚合氯化铝系统以及高性能聚丙烯酰胺和聚二甲基二氨基二异氰酸酯系统,加入小分子盐后,这些系统的电导率增加。具有相同离子当量的小分子盐(氯化钠、氯化钙)对这些体系的电导率具有几乎相同的影响,这也表明当离子当量相同时,不同离子价态的小分子盐对聚电解质溶液的电导率具有几乎相同的影响,而不管盐的价态如何。对于这些系统,电导率随着温度的升高而增加。
3。对于相同浓度的HPAM、相同浓度不同阳离子度的CPAM,表面活性剂对HPAM与CPAM体系相互作用的影响几乎相同,也就是说,不同阳离子度不影响电导率。对于高性能聚丙烯酰胺和CPAM系统、高性能聚丙烯酰胺和聚合氯化铝系统以及高性能聚丙烯酰胺和聚二甲基二异氰酸酯系统,电导率随着温度的升高而增加。SDBS对高性能聚丙烯酰胺和CPAM体系的电导率的影响小于高性能聚丙烯酰胺和聚合氯化铝体系以及高性能聚丙烯酰胺和聚二甲基二异氰酸酯体系。
4。对于高性能聚酰胺(HPAM)和CPAM()体系、高性能聚酰胺(HPAM)和聚合氯化铝(PAC)体系以及高性能聚酰胺(HPAM)和聚二甲基二异氰酸酯(PDMDAAC)体系,加入相同浓度的SDBS后,加入小分子金属盐,这些体系的电导率随着温度的升高而增加。然而,不管小分子金属盐的价态如何,具有相同离子当量的小分子金属盐(氯化钠、氯化钙)对这些系统导电性的影响程度几乎是相同的。表面活性剂+小分子盐对体系电导率的影响明显大于单独使用小分子盐。