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本文以N-乙烯基甲酰胺(NVF)、丙烯腈(AN)、丙烯酰胺(AM)为单体,通过反相乳液方法制备了NVF-AN共聚物(PNA)及NVF-AN-AM共聚物(PNAA),经酸性水解反应相应制得均含有阳离子化五员环脒稳定结构的cPNA及cPNAA,用FT-IR、1H-NMR、Tg对其进行了表征,并初步考察了cPNA及cPNAA对硅藻土悬浊液的絮凝性能。
以无味煤油为分散介质(油水质量比为1.5:1)、5wt%的Span60/Tween60(HLB为5)为复合乳化剂、高速搅拌打乳20min制备了稳定的乳液体系。反相乳液聚合时,随着聚合时间的延长、反应温度的增加、引发剂浓度的增加,PNA的收率增加而特性粘度降低。当聚合时间为6h、聚合温度为65℃、引发剂AIBA用量为0.25wt%、NVF与AN摩尔比为1:1、单体占水相40wt%时,PNA的收率与特性粘度分别为76.9%、7.02dL/g;相对PNA,当NVF:AN:AM摩尔比为4.5:4.5:1、其他聚合条件不变时,PNAA收率及特性粘度分别为80.3%及7.45dL/g,此时PNA和PNAA的综合性能最佳。PNA与PNAA侧链及主链的热分解温度均分别在220℃、380℃附近,具有较好的热稳定性。
cPNA电荷密度随水解温度的升高、盐酸用量的增加、PNA浓度的增加而增加,随PNA中NVF含量的增加先增加再降低,PNA特性粘度对cPNA的电荷密度影响不大。单体配比为1:1的PNA水解产物cPNA的特性粘度和电荷密度综合性能最优,在水解温度为95℃、盐酸/酰胺基团摩尔比为3:2、PNA浓度为7wt%、反应时间为5h后,cPNA电荷密度为6.42mmol/g。同条件下,当nAM/nM为0.05时,cPNAA的电荷密度为5.33mmol/g。cPNA及cPNAA的分解温度均大于300℃,热稳定性较好。
cPNA对硅藻土悬浮液的絮凝性能随pH的升高而降低,可用于处理中酸性污水。在中性水质下,特性粘度不同、电荷密度不同的cPNA处理水的透过率都具有随投药量增加先升高再降低的趋势。高电荷密度、高特性粘度的cPNA及cPNAA絮凝性能更好而用量更少。当cPNA及cPNAA与明矾复配后,絮凝性能明显提高,与明矾复配的最佳质量比为5:1,处理水的透光率分别为93.7%、93.5%。