聚丙烯酸钠的制备及其絮凝效果分析pdf

26广州化工2006年34卷第6期聚丙烯酸钠的制备及其絮凝效果研究宋建恒l,刘军深2*(1山东大学环境科学与工程学院,济南250100;2鲁东大学化学与材料科学学院,烟台264025摘要:通过碱性水解的方式,以废弃腈纶来制备有机阴离子高分子絮凝剂聚丙烯酸钠0利用正交设计,讨论了反应时间~温度~碱浓度~投料比等因素对水解反应的影响,获得了优化的水解反应条件,并在最优化的条件下制得聚丙烯酸钠0以制得的聚丙烯酸钠作絮凝剂对染织~制革废水进行絮凝效果研究,结果表明:处理后两种废水的透光率均达到了97%以上0关键词:废腈纶;聚丙烯酸钠;污水处理;絮凝PreparationandFlocculentEffectofPolyacrylateSodiumSONGJian-hengl,LIUJun-shen2(lSchooiofEnvironmentaiScienceandEngineering,ShandongUniversity,Jinan250l00;2SchooiofChemistryandMateriaiScience,LudongUniversity,Yantai264025,China)Abstract:Organicanionicpoiymerfioccuientpoiyacryiatesodiumwaspreparedbasedontheaikaiinehydroiysisofwasteacaryiicfibres.Theeffectsofreactiontime,temperature,aikaiicdegreeandthefeedratioonthehydroiysisreactionwereinvestigatedbymeansoftheorthogonaidesignmethod.Andtheoptimumoperatingconditionsweregot.Poiyacryiatesodiumwaspreparedundertheoptimumconditions.Theresuitsindicatedthatbothoftransmittanciesofthewastewatertreatedwereabove97%whenpoiyacryiatesodiumwasusedintreatingpracticaidye-weavingandtannerywastewater.Keywords:wastepoiyacryionitriie;poiyacryiatesodium;wastewatertreatment;fioccuiation絮凝沉淀法是国内外普遍用来提高水质和处理污水的废水进行了处理0一种既经济又简便的方法之一0高分子絮凝剂以其良好的絮l实验原理凝效果~脱色能力和操作简捷等优点在水处理过程中起着不l.l水解原理可替代的作用0聚丙烯酸钠即为该法中使用较多的絮凝剂0废腈纶(聚丙烯腈在酸性或碱性条件下水解可得到不目前国内外生产聚丙烯酸钠多数采用丙烯酸与氢氧化钠反同的水解产物0实验中,本文采用碱性水解,其反应式如下[7]:应生成钠盐,然后在引发剂的作用下聚合成聚丙烯酸钠0此法条件复杂~难以控制~成本较高,急需对现有方法予以改进NaOHCH2-CH]nH2OCH2-CH]nNH3或以新的制备方法予以取代nnl]!!0近年来,随着合成纤维工业的发展,产生了大量的聚丙CNCOONa烯腈(PAN)废丝及废料,由于人类活动也产生了大量的聚丙l.2絮凝原理烯腈废弃物0腈纶废料不能解聚~不能热压成型,也不能作为化学絮凝是使用絮凝剂让液体中胶体颗粒脱稳而产生燃料使用,对环境造成极为不利的影响0因而从腈纶产业化絮凝沉淀0液体颗粒脱稳(失去稳定性是通过絮凝剂和胶体以来,就开始进行有关腈纶废料综合利用的研究2!4]0目前处的电荷中和效应和桥联作用实现的0聚丙烯酸钠中的理腈纶废料的主要途径是将其水解,其水解产物可用于制备COONa电离生成-COO-和Na+,属阴离子有机高分子絮凝纺织工业的上浆剂~高分子吸水树脂~油田用泥浆处理剂~聚剂0如果遇到带正电荷的阳离子胶体,则主要通过电荷中和合物阻垢剂等5,6]0而控制一定条件,可使PAN水解的产物主使得胶体和悬浮物颗粒脱稳沉降;如果它遇到的是带负电荷要是聚丙烯酸(或钠盐)0因此,若能将PAN水解产物制成高的胶体颗粒,则通过桥联机理来达到使颗粒沉降0分子絮凝剂,不仅可以解决废弃腈纶对环境的污染,又可得到成本低廉~性能优异的高分子絮凝剂,以废治废,变废为2仪器和试剂宝,具有明显的环境效益和经济效益0电磁搅拌调温电热套,MAGNA550红外光谱仪(美国本文首先通过正交实验考察了以废腈纶为原料制备聚Nicoiet公司~GBCUV/VIS9l6型紫外可见分光光度计(澳大丙烯酸钠的最佳条件,然后以制得的聚丙烯酸钠对两种工业利亚GBC公司)~NDJ-l粘度计(上海天平仪器厂)~pH-3C酸作者简介:宋建恒(1970-,山东威海人,硕士研究生,主要从事环境监测研究工作;:联系人0*2006年34卷第6期广州化工~27~度计(上海精密科学仪器有限公司)腈纶废料选自回收的废旧腈纶氢氧化钠O3实验3.1废腈纶的碱解将洗涤后的废腈纶切碎\干燥\称重加入到装有回流冷凝器\搅拌器和温度计的三颈瓶中调整各参数通过正交实验制得聚丙烯酸钠用粘度计测得其相对分子量为1.2*104!5.3*105O3.2水解产物的IR谱图l聚丙烯酸钠的IR谱图可以看出废腈纶经完全水解后2220cm-1处的腈基(1CN)特征吸收峰完全消失取而代之的是1562cm-1处的羧基(1COO-)强吸收峰和1680cm-1处的酰胺基(1CONH2)弱吸收峰,水解是较完全的[8]O3.3絮凝实验用新制的聚丙烯酸钠对烟台染织厂硫化废水及烟台制革厂废水进行了絮凝实验O4结果与讨论4.1聚丙烯酸钠的制备前期探索实验的结果表明废腈纶丝在水解过程中影响水解产率的主要因素有1碱的浓度(本文使用NaOH)\水解时间\水解温度\腈纶的用量等因素我们采用正交实验设计的方法选择了以上四种因素每种因素给定三个水平进行实验水平及因素如表1O选用L9(34)正交设计表进行正交实验的结果如表2O表1试验因素及水平因素NaOH水解时间水解温度腈纶的用量水平A/(mol/L)B/minC/D/g1560500.321090600.5315120801.0表2制备聚丙烯酸钠的正交实验实验序号A/(mol/L)B/minC/D/g/%1113272.22121142.43132371.04212157.25223396.96231260.37311370.08322285.59333195.3I61.966.557.665.0II71.574.971.272.7III83.675.588.179.3注:水解产率为聚丙烯酸钠与废腈纶质量之比由表2正交实验的直观分析处理可以看出影响水解4.2絮凝效果实验收率的因素显著性顺序为水解温度\碱的浓度\腈纶的用量用制得的絮凝剂对烟台染织厂硫化废水(透光度30%,和水解时间而且收率随着水解温度\碱的浓度\腈纶的用量pH值为12固体物含量0.05%)和烟台制革厂废水(透光度和水解时间的增大而增大O综合考虑收率与成本这两个因40%,pH值为8.9固体物含量0.04%)进行了絮凝实验结果素废腈纶丝皂化水解的最佳工艺条件是1碱的浓度为10见表3和表4Omol/L,水解时间为90min水解温度为80,腈纶的用量控由表3可以看出絮凝剂用量为0.010g/100mL污水\制在1g时腈纶废丝水解速度快\水解完全\产物收率高\絮凝时间10min时可使沉降体坚韧透光度达到97%O处反应温度适中既避免了温度过高造成水解产物分子链降解理后的水固体物含量降低到0.0006%,所得到的处理水稍调严重产物收率降低又避免了温度过低腈纶废丝水解困难pH值完全可以达到二次利用的标准O在表4中以第3组反应时间过长等情况O所制的水解产物呈淡黄色或黄色固效果最佳同样达到了排放标准如经生物处理后完全可以体极易溶于水其水溶液的pH值为9!10O二次利用O~28~广州化工2006年34卷第6期表3絮凝剂对硫化废水的絮凝参数编号絮凝剂用量/絮凝时间/絮凝体性质透光度/%固体物含量/%g/100mL污水)(以自来水为参比)min10.00510易消散800.007020.01010坚韧970.0006030.01510易消散960.0006840.02010易消散960.00067表4絮凝剂对制革废水的絮凝参数编号絮凝剂用量/絮凝时间/絮凝体性质透光度/%固体物含量/%g/100mL污水)(以自来水为参比)min10.00510易消散810.008120.01010成沉降体920.001230.01510坚韧970.0006040.02010坚韧960.000644.3絮凝效果与!值的关系钠a对烟台染织厂硫化废水及烟台制革厂废水有很好的絮凝在用絮凝剂对废水进行处理时a选定了多组pH值参作用a可望具有明显的社会和经济效益O数a考察了pH值对絮凝剂絮凝效果的影响a结果见图2O参考文献[1]韩慧芳,崔英德,蔡立彬.聚丙烯酸钠的合成及应用[J].日用化学工业a2003,33(1):36-39.[2]范福海,郝艳玲.腈纶废丝碱法水解产物的絮凝性能研究[J].化学工程师a2004,(9):11-13.[3]吴自强,魏艳平.腈纶废丝的化学处理及产物的应用[J].再生资源研究a2004,(2)129-23.[4]吴自强,魏艳平.腈纶废丝的化学处理及产物的应用续一[J].再生资源研究a2004,(3)120-23.[5]李留忠,于元章,李永华,王敏,严婕,张廷山.废腈纶水解图#$$$硫化废水!值对絮凝剂絮凝效果的影响曲线物的制备与表征[J].高分子材料科学与工程a2003,19(4):169-172.从图2可知a当硫化废水的pH值在4!5之间时a处理后的废水的透光率达到了97%a这时絮凝剂的絮凝效果最好O同样实验表明a当制革废水的pH值为8时a絮凝效果最好O%$$结论以废腈纶为原料制得阴离子高分子絮凝剂-聚丙烯酸[6]蔡会武.废旧腈纶毛线碱法水解研究[J].西安矿业学院学报a1999,(4):333337.[7]罗立新,张邯平,侯琳.腈纶废弃物制备高分子絮凝剂新工艺[J].甘肃环境研究与监测,2002,15(4):241-242,252.[8]杨大川a曹建平a张均赋a何紫云.聚丙烯腈碱性条件下水解的研究[J].北京化工学院学报自然科学版,1990,17(1):13-18.!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!欢迎订阅欢迎投稿!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!