阳离子高分子絮凝剂的制备及絮凝性能研究

纳米型无机高分子絮凝剂的制备及性能研究的开题报告一、研究背景水处理是一个重要的环境保护领域。

水中含有各种有害物质，例如悬浮物、色度、异味、有机物、重金属等，需要通过各种方法进行处理。

而其中，絮凝是一种常见的水处理方法，可以将水中的小颗粒通过聚集形成大颗粒，便于沉淀和滤除。

无机高分子絮凝剂具有结构稳定、高度可控性和优异的性能等特点，广泛应用于水处理行业。

然而，现有的无机高分子絮凝剂存在不少问题，例如活性成分含量低、作用时间长、剂量大等，局限了其实际应用的效果和发展。

纳米型技术是近年来发展的一种新技术，其具有粒径小、活性强、可渗透性好、作用时间短等优势。

因此，本研究拟采用纳米技术，研制纳米型无机高分子絮凝剂，以提高其制备工艺和性能效果。

二、研究目的本研究旨在通过纳米技术，研制纳米型无机高分子絮凝剂，以提高其制备工艺和性能效果。

具体目的如下：1. 研究改进纳米无机高分子絮凝剂的工艺流程和制备方法，提高絮凝剂的活性成分含量和稳定性。

2. 对纳米无机高分子絮凝剂进行实验性能测试，探究其对水中悬浮物、色度、异味、有机物、重金属等有害物质的絮凝效果。

3. 对纳米无机高分子絮凝剂的工艺流程、制备方法、性能效果进行分析和优化，实现最佳化设计。

三、研究内容和方法3.1 研究内容1. 纳米型无机高分子絮凝剂的制备和优化研究2. 结构表征和性能测试3. 优化最佳制备工艺流程研究3.2 研究方法1. 基于纳米材料制备技术，采用沉淀法、水热法等方法制备纳米型无机高分子絮凝剂。

2. 使用化学分析、物理表征等方法对制备的纳米型无机高分子絮凝剂进行结构表征和性能测试。

3. 通过实验数据的统计分析和对比，进行制备流程的优化和最佳化设计。

四、研究意义1. 提高制备工艺和性能效果：本研究采用纳米技术，可提高无机高分子絮凝剂的活性成分含量和稳定性，进一步提高制备工艺和性能效果。

2. 提高水处理能力：本研究拟研制的纳米型无机高分子絮凝剂，可聚集水中的有害物质形成大颗粒，大大提高水处理的能力。

有机高分子絮凝剂的絮凝机理有机高分子絮凝剂在对水体的絮凝过程中发生了部分物理化学变化，目前在国内外已经提出了许多不同的絮凝机理，其中广泛认可的机理主要有电中和作用及吸附架桥作用。

1、电中和作用当絮凝剂分子链和胶体颗粒表面带有相反电荷时，通常其主要的絮凝机理为电荷中和作用。

而在许多实际情况下，废水中的疏水性胶体颗粒是带负电荷的，因此在水处理中多采用阳离子有机絮凝剂。

在絮凝过程中，带有相反电荷的絮凝剂吸附在胶体颗粒表面上会导致颗粒的表面电荷减少，即zeta 电位降低，从而使得胶体颗粒之间的静电斥力变小，当范德华引力大于静电斥力时，胶体颗粒和悬浮物质开始团聚形成微絮体（图1-1）。

图1-1有机高分子絮凝的电中和机理图解研究发现，当有机高分子絮凝剂的用量刚刚完全中和胶体颗粒电荷，或者zeta电位为零（等电点）时，絮凝剂的絮凝效果达到最佳。

此时胶体颗粒在范德华力的作用下趋向于团聚，开始脱稳形成絮体，进而沉降下来。

然而，若有机高分子絮凝剂使用过量，胶体颗粒会发生电荷反转的现象，将重新分散在水中，此时颗粒带正电荷。

2、吸附架桥作用一般来说，在水处理中，当有机高分子絮凝剂为分子量高达几百万、电荷密度较低的长链聚合物时，絮凝剂的絮凝机理主要是吸附架桥作用[31]，这时分子链在氢键、静电引力、范德华力等的共同作用下吸附在颗粒表面上，可能会形成长的闭合环，这些长环和分子链末端伸展入溶液中，其长度远远超出了双电层的范围（图1-2a）。

这使得这些“悬挂”的高分子链段与其他粒子之间可能发生吸附相互作用，从而在粒子之间产生“桥接”（图1-2b）。

在吸附架桥作用中，聚合物链的长度应该足以从一个颗粒表面上延伸到另一个颗粒表面。

因此，具有更长分子链（高分子量）的聚合物的絮凝效果比较短分子链（低分子量）的更好。

此外，在胶体颗粒表面上应该有足够的未被占据的空位，以便吸附在其他颗粒上的聚合物链段吸附。

由此可见，絮凝剂的用量不应过多，否则颗粒表面会被聚合物完全覆盖，以致没有空位与其他粒子发生吸附架桥作用，胶体颗粒就会重新稳定分散下来（图1-2c）；也不应过少，否则无法形成足够多的“桥接”。

阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的制备及其絮凝性能卢红霞;刘福胜;于世涛;王志萍【期刊名称】《化工环保》【年(卷),期】2007(027)004【摘要】研究了丙烯酰胺(AM)与丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵共聚反应制备阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的工艺.实验结果表明,最佳聚合条件:pH 6.0、(NH4)2S2O8和CH3NaO3S·2H2O总质量分数0.0125%、(NH4)2S2O8与CH3NaO3S·2H2O 质量比 1.0、偶氮类化合物质量分数 0.0125%、单体质量分数(AM和阳离子单体总质量占整个反应体系的质量分数)35%、阳离子度(阳离子单体占AM和阳离子单体之和的质量分数)30%、反应温度25 ℃.在最佳条件下,所得阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的特性黏数为13.853 5 dl/g,在其加入量为0.027%的条件下处理污泥,上层清液透光率达99.6%,污泥脱水率达90.5%.并用红外光谱对阳离子聚丙烯酰胺的结构进行了表征.【总页数】5页(P374-378)【作者】卢红霞;刘福胜;于世涛;王志萍【作者单位】青岛科技大学化工学院,山东青岛,266042;青岛科技大学化工学院,山东青岛,266042;青岛科技大学化工学院,山东青岛,266042;青岛科技大学化工学院,山东青岛,266042【正文语种】中文【中图分类】TQ314.253【相关文献】1.疏水改性阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的制备及其絮凝性能 [J], 张鹏;王洪运;秦绪平2.阳离子聚丙烯酰胺反相胶乳的制备及其絮凝性能 [J], 惠泉;刘福胜;于世涛3.反相乳液聚合制备阳离子聚丙烯酰胺及其絮凝性能评价 [J], 罗跃;王志龙;郑力军;吴雄军;毛紫楠4.反相乳液聚合制备阳离子聚丙烯酰胺及其絮凝性能评价 [J], 罗跃;王志龙;郑力军;吴雄军;毛紫楠5.疏水改性阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的制备及絮凝性能测试 [J], 王春晓;陈平清;张小凤因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

胶原蛋白改性阳离子絮凝剂对废弃钻井液的絮凝胶原蛋白改性阳离子絮凝剂对废弃钻井液的絮凝摘要随着钻井业的发展，废弃钻井液的处理越来越受到人们的关注。

本文研究了胶原蛋白改性阳离子絮凝剂对废弃钻井液的絮凝效果。

通过批次试验和统计分析，发现胶原蛋白改性阳离子絮凝剂的最佳剂量为50mg/L，pH值为7。

此外，还发现胶原蛋白改性阳离子絮凝剂能够有效地去除废弃钻井液中的悬浮颗粒、有机物和重金属离子。

因此，胶原蛋白改性阳离子絮凝剂是一种非常有效的废弃钻井液处理剂，有望在废弃钻井液处理中广泛应用。

关键词：废弃钻井液、胶原蛋白改性阳离子絮凝剂、絮凝效果、去除、应用引言废弃钻井液是石油钻井过程中产生的一种副产品，主要包含水、溶解物、悬浮物、油、气体和各种化学物质。

由于废弃钻井液的成份复杂，且含有大量有害物质，若不妥善处理，将会给环境和人类健康带来危害。

目前，常见的废弃钻井液处理方法有自然降解、压实填埋、物理化学处理等。

其中，物理化学处理是目前最广泛应用的废弃钻井液处理方法。

常见的物理化学处理方法包括絮凝、沉淀、过滤和吸附等。

而身为一种重要的废弃钻井液处理方法，絮凝技术又是废弃钻井液处理中最为基本的技术之一，主要通过添加絮凝剂来使悬浮物聚集成大颗粒，便于沉淀分离。

因此，制备一种高效絮凝剂对废弃钻井液进行处理有着很重要的意义。

实验方法材料废弃钻井液：采自一家石油公司胶原蛋白改性阳离子絮凝剂：生产厂家为xx公司试验设备PH计、比色计、离心机试验步骤将废弃钻井液取出100mL分别加入10mL、20mL、30mL和50mL不同比例的胶原蛋白改性阳离子絮凝剂中，经过混合后，放置静置60min左右进行絮凝；将样品置于离心机中，离心10min，沉淀物去液，沉淀物重量称重，记录数据；测定不同pH值时仿况添加50mg/L的胶原蛋白改性阳离子絮凝剂，静置60min左右，进行絮凝；取50mg/L的胶原蛋白改性阳离子絮凝剂添加到废弃钻井液中，静置60min后，采用UV-Vis分光光度法测定溶液中有机物和重金属离子的去除率。

无机絮凝剂按其分子量的大小可分为低分子絮凝剂和高分子絮凝剂两大类。

低分子絮凝剂价格低、货源充足、但因其用量大、残渣多、效果差,故无机絮凝剂的发展已经基本上完成了低分子向高分子的转变。

现常用的无机高分子絮凝剂有聚合铝类絮凝剂、聚合铁类絮凝剂和活性硅酸类絮凝剂以及复合絮凝剂四大类。

(1)聚合铝类絮凝剂（如聚合氯化铝，硫酸铝等）聚合铝水解产生高价离子,形成各种类型的羟基多核络合物。

它们通过羰基式桥联作用,处于亚稳定状态。

而ＯＨ-与Ａｌ3+的比值[2](一般称盐基度或碱基度)对絮凝效果影响很大。

通常盐基度越高,絮凝效果越强,但过高则本身易生成难溶的氢氧化铝沉淀,导致絮凝效果降低。

研究表明,盐基度在7 5%-85%时最佳,此时絮凝体产生快,颗粒大而重,沉淀性能好。

聚合铝具有投药量少、沉降速度快、颗粒密实、除浊、除色效果明显等特点。

在工业水处理中得到广泛的应用[3]。

值得注意的是铝,尤其是活性铝,毒性较大,同时聚合铝制备方法不完善,致使较多水解铝的微细颗粒存在于溶液中,这在一定程度上限制了聚合铝的使用。

通过改善混凝反应条件,延长慢速混凝时间,能有效降低水中铝的含量。

(2)聚合铁类絮凝剂（如聚合硫酸铁等）聚合铁是另一新型无机絮凝剂,絮凝机理与聚合铝类似。

其主要类型有聚硫酸铁、聚氯化铁、聚氯化硫酸铁等等。

聚氯化硫酸铁除具有铝盐类无机高分子絮凝剂特点外,还具有价格低、ｐＨ值适用范围宽等特点。

但是总体来说,聚合铁需要较低的盐基度,一般须将ＯＨ-/Ｆｅ3+比值控制在8%～1 5%。

超出此范围,铁水解反应突变,从高价聚合态羟基络离子转化成低价聚合态胶凝产物。

且聚合铁产品稳定性差,聚合几个小时至一周内即转向沉淀,絮凝效果降低,故其用量远不及聚合铝。

(3)活性硅酸类絮凝剂活性硅酸也是一种重要的无机高分子絮凝剂,它来源广、价格低廉、无毒、且絮凝、助凝效果好,尤其对于低温低浊水的混凝处理这一净水处理中的难题有着显著的特性[4],在国内外引起足够重视。