以丙烯酰胺（AM）和二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）为原料,采用光引发聚合技术合成了阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）,对CPAM 的絮凝性能进行了研究。结果表明,CPAM的最佳药剂用量为2-4g/m3,当阳离子度CD值为5%时CPAM的絮凝效果最好；用PAM、PHP、CPAM处理望峰岗选煤厂的煤泥水,处理效果依次为CPAM>PHP>PAM。
聚丙烯酰胺具有优良的增稠、絮凝、沉降、过滤、增粘、助留、净化等多项功能,在石油开采、水处理、纺织、造纸、选矿、医药、农业等行业中具有广泛的应用,有“ 百业助剂”之称,在精细化工领域的开发应用日渐活跃,具有广阔的发展前景。
PAM按结构分为阳离子型、阴离子型、两性离子型和非离子型。其中阳离子型聚丙烯酰胺（CPAM）在大链节上带有阳离子,其对带负电的矿物颗粒及其他杂质颗粒的吸附作用很强烈,在处理含有大量负电微粒的污水时,兼具有电荷中和及吸附架桥作用,效果比PAM、阴离子型聚丙烯酰胺（PHP）更好。阳离子度（CD）对所合成的CPAM絮凝性能的影响很大，具有适中CD值的CPAM絮凝性能好,CD值过大或过小时絮凝性能变差。
阳离子型有机高分子絮凝剂同时还有凝聚作用。在胶体分散体系中,如投入一定量具有相反电荷的电解质,就会因电荷中和作用而发生碰撞,使悬浮粒子的直径增大而沉降。一般认为,胶粒彼此间存在吸引和排斥两个方向的作用力,这两种力的大小是胶粒间距的函数。加入阳离子絮凝剂后,胶粒周围的离子层被压缩,离子层的厚度变小，而使排斥力减小,微粒可以在近距离相互接近,由于矾花吸引力作用而实现絮凝。
以二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）为单体的阳离子高分子絮凝剂是迄今为止阳离子絮凝剂中成本较低廉、制作工艺较方便的重要阳离子絮凝剂,它的絮凝机理主要是电中和起主导作用,同时兼有吸附架桥机理。因此,它可有效地中和水体中带负电荷的胶体微粒,使之! 电位降低,破坏胶体稳定性,进而絮凝沉降,使处理后的污水的澄清度大大提
高。
1实验部分
1.1试剂与仪器
丙烯酰胺（AM）,含量≥98%,工业品，工业品，；DM-DAAC,含量≥60%；光引发剂、PAM、PHP均自制；氯化钠、浓盐酸、氢氧化钠、丙酮、甲醇、硝酸银、铬酸钾均为分析纯；煤泥水来自望峰岗选煤厂和百善选煤厂。
非稀释型乌氏粘度计，内径0.54mm；GGZ1000直管形紫外线高压汞灯；HG101电热鼓风干燥箱；DZF-6050真空干燥箱；KCJ-5可控磁力搅拌器；HY-4康氏振荡器；恒温水浴装置；581-G光电比色计。
1.2 CPAM、PAM、PHP的合成
1.2.1 CPAM的合成 取一透明容器，将定量的AM和DMDAAC加入蒸馏水配成所需浓度的水溶液，调节PH值，加入一定量的光引发剂，充入氮气驱氧1min并密封保护，置于紫外光下照射，约30-150min后体系温度上升，生成无色透明的胶体，即为反应产物。将反应产物用足量的丙酮沉淀，并充分洗涤后，置于50-60摄氏度真空干燥箱中烘干至恒重，即得0567 纯品。
1.2.2 PAM的合成 相同的工艺条件下，由丙烯酰胺单体通过自由基聚合而成的均聚产物，即为PAM。
1.2.3 php的合成 在制得的PAM胶体中加入NaOH,进行水解反应制得php。
1.3 分析方法
1.3.1 CPAM的特性测定 CPAM的特性粘数及水解度分别按GB12005.1-89和GB12005.6-89方法测定；阳离子度采用提纯后AgNO。滴定法测定。
1.3.2 CPAM的絮凝性能测定 为使实验简化，用絮凝澄清后上层清液的透光率来比较絮凝剂的作用效果，透光率越大，澄清沉降效果越好。本试验采用单因素试验。
操作步骤：取500mL煤泥水子样装入量筒中，加入一定量的药剂，并双向翻转量筒10回合，静置8min后，用光电比色计测上清液的透光率（澄清度）。
2结果与讨论
2.1 CPAM、PAM、PHP的性质测定
采用乌氏粘度计测特性粘数，用滴定法测阳离子度（CD）和水解度（HD）。
2.2 不同阳离子度的CPAM对絮凝作用的影响
以不同阳离子度的CPAM（ 特性粘数为300-850ML/g）处理望峰岗选煤厂煤泥水（质量浓度40g/L），其阳离子度、药剂用量与上清液透光率三者间的关系。
可知，阳离子高分子絮凝剂具有投加量的敏感性，对于一定的CPAM存在着一个最佳投加量范围。这是因为它是以电中和作用占主导所致。当带负电荷的处理体系经絮凝剂的电中和作用后，电动电位随之降低。但是，当电动电位越过零，即絮凝剂投加量过量后，处理体系由原带负电荷变成正电荷，而相同电荷间的排斥作用使絮体再分散而使絮凝效果变差。透光率随着投加量的增加而增加，当絮凝剂投加量为2-4g/m3时，透光率达到最大值，若继续增加投加量，透光率开始下降，这与絮凝作用原理相一致。
CD值对所合成的CPAM絮凝性能的影响很大。具有适中CD值的CPAM絮凝性能好，上层清液透光率大；CD过大或过小时絮凝性能变差。CD值小的CPAM分子链上阳离子基团少，不能完全中和颗粒表面的负电荷，颗粒不易相互聚集而絮凝沉降，表现出的絮凝能力不强CD值过大的CPAM分子链上阳离子基团多，除将颗粒表面的负电荷完全中和外，剩余的正电荷会使颗粒表面电荷符号反转，颗粒间斥力增大，不利于絮凝。CD值为5%的3#CPAM絮凝性能最好；CD值为16%和20%的7#、8#的处理效果很差，可能有两个原因：其一是阳离子度过大造成的；其二是分子量太小，起到的“架桥”作用不够。
2.3不同类型絮凝剂对煤泥水絮凝效果的影响
分子量与3#CPAM接近的9#PAM和10#PHP进行实验，以比较不同类型絮凝剂（ 非、阴、阳离子）对望峰岗选煤厂煤泥水絮凝效果的影响，（煤泥水初始浓度为40g/L）。
可知，絮凝效果CPAM>PHP>PAM，因为一般情况下煤泥表面是带负电荷的，加入CPAM后，能中和煤泥表面的负电荷，降低电动电位，使煤泥颗粒间斥力减小，颗粒由于相互碰撞接触而产生一定凝聚作用，从而达到好的絮凝沉降效果。
2.4 阳离子絮凝剂对不同煤泥水的影响
CPAM的使用效果与煤泥水性质有着密切的关系。以不同阳离子度的CPAM（特性粘数为300-850mL/g）分别处理望峰岗和百善选煤厂的煤泥水，其阳离子度与上清液透光率之间的关系。可知，CPAM处理百善煤泥水的效果比望峰岗的好，这是因为百善煤泥水中细泥物含量高，高含量细泥物的煤泥水之所以难以澄清，主要是细泥物表面所带电荷往往较高，彼此排斥力较大，影响甚至阻碍了絮凝作用，此时需要加入大量的电解质，以压缩颗粒表面双电层，这些颗粒才能絮凝沉降。而CPAM同时有凝聚作用，起到了加无机盐的作用，所以投入一定量具有相反电荷的电解质CPAM，就会因电荷中和作用而发生碰撞，使悬浮粒子的直径增大而沉降，达到较好的处理效果。
在相同药剂用量的情况下，随着煤泥水浓度增加，絮凝效果变差，所以当煤泥水浓度增加时，要达到所需的处理效果，就要相应增加絮凝剂用量。
3 结论
（1）CPAM处理煤泥水，絮凝效果随着投加量的增加而增加，当絮凝剂投加量为2-4g/m3时，透光率达到最大值，若继续增加投加量，透光率开始下降。
（2）不同阳离子度的PAM具有不同的絮凝效果，CPAM的CD值为5%时，对煤泥水的絮凝效果最好。
（3）用不同类型的89: 处理望峰岗选煤厂的煤泥水，处理效果依次CPAM>PHP>PAM。
（4）絮凝剂的使用效果与煤泥水的性质有密切的关系，不同类型的絮凝剂对同种煤泥水有不同的絮凝效果，而同种类型的絮凝剂对不同种类型的煤泥水也有不同的效果。本次实验中，在相同药剂用量下，CPAM处理百善煤泥水的效果比望峰岗的效果好。
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