阳离子改性法制备阳离子聚丙烯酰胺

    阳离子聚丙烯酰胺(CPAM) 是一种水溶性聚电解质, 由于其分子链上带有季氮基团, 可以通过改变阳离子度而广泛用于工业废水处理、污泥调节、纸张的增干增强和助留剂等方面。阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)作为絮凝剂具有凝聚和絮凝的双重功能, 是一种多功能絮凝剂, 可有效地降低水的浊度、含油量和化学需氧量(COD值) 。絮凝机理主要是通过电荷中和及吸附架桥的作用, 使体系中的微粒脱稳、凝聚从而利于沉降和过滤处理。与无机絮凝剂相比, 高分子絮凝剂具有使用方便、pH使用范围宽、投料少、絮体大、毒性小、利于处理等优点。目前国内的造纸所使用的麦草浆、纤维成纸强度较低, 抄纸时需要加入增强剂加以弥补。
    阳离子聚丙烯酰胺改性法制备阳离子聚丙烯酰胺,主要是通过Mannich反应或羟甲基反应进行, 在主链上引入叔胺和伯胺基团, 日本学者20世纪80年代在对聚丙烯酰胺(PAM) 的改性方面做了大量的研究。1956 年, 用甲醛和二甲胺与聚丙烯酰胺PAM反应, 研制出叔胺型改性聚丙烯酰胺PAM。利用羟甲基二甲胺和硫酸二甲酯与聚丙烯酰胺PAM反应, 制取阳离子聚丙烯酰胺CPAM。国内20世纪90年代才开始对聚丙烯酰胺的阳离子改性进行研究, 主要通过甲醛、还原氯丙烷和聚丙烯酰胺链上的胺基发生Mannich反应, 然后进行季铵化, 引入的季铵基团也大多是比较短的脂肪链。利用聚丙烯酰胺与甲醛和二甲胺发生Mannich反应, 生成叔胺型阳离子聚丙烯酰胺, 再与硫酸二甲酯或盐酸反应生成阳离子聚丙烯酰胺, 并用该絮凝剂对几种污水进行了混凝处理, 发现加药后生成的絮体大, 沉降速度快, 处理后水清澈度高。利用聚丙烯酰胺和活性阳离子醚化剂( 2, 3-环氧丙基三甲基氯化铵) 为反应物, 制备了相对分子质量高、阳离子程度高的阳离子聚丙烯酰胺, 其对淤泥废水有良好的絮凝性能。将环氧氯丙烷加成在聚丙烯酰胺的酰胺基上(曼尼希反应) ,然后在一定反应条件下用三甲胺使加成物季铵化,得到了不同阳离子度的一系列阳离子聚丙烯酰胺。
    聚丙烯酰胺PAM在碱性条件下通过霍夫曼降解反应可得到阳离子型的聚乙烯亚胺, 其也可看作是丙烯酰胺和乙亚胺的共聚物。另外, 聚丙烯酰胺PAM也可和肼反应获得阳离子聚丙烯酰胺CPAM, 但其产品价格较高, 且有毒, 目前发展不快。利用霍夫曼酰胺降级反应对PAM进行阳离子化, 所得产品对造纸增干、增强有明显的效果。采用二氰二胺对PAM进行改性,获得了一种新型的阳离子聚丙烯酰胺CPAM, 它对印染废水的活性艳红X-33有良好的脱色絮凝作用, 其净化效果可达99% 。通过对聚丙烯酰胺进行改性, 可以得到性能良好的阳离子絮凝剂, 其不仅有助于絮体的长大, 而且用于污染处理时, 还有利于改善水质。
    通过对聚丙烯酰胺的阳离子改性, 可以得到相对分子质量高、絮凝效果好、价廉的阳离子聚丙烯酰胺,但国内生产的改性CPAM阳离子形式单一，且产品存在存放时间短、Mannich 反应产生的CPAM 有毒等问题, 因此不能用于水处理领域。

本文关键词为：聚丙烯酰胺,阳离子,改性,制备

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