兩級污泥法在高濃度氨氮工業(yè)廢水中去生物氮的去除

1、.兩級污泥法在高濃度氨氮工業(yè)廢水中去生物氮的去除1 概述各種各樣人類活動產(chǎn)生大量氨氮廢水：石化產(chǎn)品、化肥和食品工業(yè)、城市固體垃圾處理站點或者豬農(nóng)場垃圾的瀝出液。處理這類垃圾產(chǎn)生一系列環(huán)境問題，其中水生物是最大的受害者，因為溶解水里的自由氨。BNR工藝是去除廢水中低濃度氨氮最普遍的方法，但是不適用于處理高濃度氨氮廢水，使用更頻繁的物化法，比如吹脫。生物處理高濃度工業(yè)廢水主要問題是高濃度氨氮或者亞硝酸鹽抑制硝化反應。但是從環(huán)境和經(jīng)濟觀點來看，BNR工藝處理高濃度氨氮廢水是一個引人注意的方法。在設(shè)計生物廢水處理廠要求氮去除中硝化和反硝化速率是關(guān)鍵參數(shù)?？紤]到這個原因，非常由必要通過實驗確定最大硝化速

2、率（MNR）和最大反硝化速率（MDR），實驗條件按照工業(yè)比例與處理廠相似。本研究的目的是去確定對氨氮濃度5000mgN-NH4+/L實際工業(yè)廢水的生物法處理法。這個濃度高于所查找的參考資料的濃度。為了減少法總體積同時保證兩階段污泥較適宜，BNR使用不同尺寸。本論文采用了兩個獨立階段法中的一個；第一階段是硝化活性污泥階段和第二階段是反硝化過程。每個階段由一個反應池和沉淀池組成，產(chǎn)生兩個不同微生物菌種生長：硝化微生物和反硝化微生物。為了處理低COD/N比率工業(yè)廢水，有必要增加外加有機碳源。在反硝化過程中使用不同標準選擇特殊外加碳源。首先，有必要考慮碳化合物產(chǎn)生最高MDR。已出版的參考資料給出了一些

3、對照數(shù)據(jù)。一席作者提出乙酸比葡萄糖、甲醇、乙醇取得更高的速率。然而，其它作者用甲醇取得了與使用乙酸相接近的結(jié)果。一些參考資料顯示乙酸比甲醇達到更高的速率，盡管其它論文顯示相反的結(jié)果。也有必要考慮外加碳源的成本和有效性。如果碳源是化學混合物（乙醇、甲醇和乙酸），它能以一定市場價格得到。如果計劃建工業(yè)規(guī)模處理廠，外加碳源應該是便宜的，并且能產(chǎn)生足夠的數(shù)量保證污水處理廠連續(xù)運行。使用含碳副產(chǎn)品能滿足這些要求，它們被由工廠普遍產(chǎn)生的，但不認為是廢物產(chǎn)品。本論文主要研究兩階段污泥法硝化和反硝化階段，目的為了確定MNR和MDR.。另外，溫度對反硝化過程的影響，和研究不同外加碳源對反硝化的影響。2 材料和方

4、法2.1 廢水說明除了高濃度氨氮廢水（N-廢水），工藝還包括處理另一種工業(yè)廢水，主要含有有機物（COD廢水），它有利于反硝化。然而，這種有機物不足夠反硝化所有生成的硝酸鹽。因此，要使用外加碳源。 表格2說明了兩種實際工業(yè)廢水基本組成?？梢钥吹?，在含氮廢水中氨氮濃度范圍為40006000mgNH4+/L，而含COD廢水中COD濃度范圍為13001500mgCOD/L。大多數(shù)這種有機物質(zhì)是乙醇，因此很容易生物降解。含氮廢水也包含了高濃度氯化物和硫酸鹽陰離子。2.2 外加碳源概述兩種外加碳源使用兩工業(yè)加工副產(chǎn)品。第一種副產(chǎn)品是酒精飲料生產(chǎn)的混合廢物。第二種副產(chǎn)品是化工廠的廢物，甲醇、異丙基乙醇和丙酮

5、構(gòu)成。它主要成分是甲醇。表格3顯示了兩種副產(chǎn)品的成分。貫穿這篇論文，它們稱為“乙醇混合物”（酒精飲料廢物形成的）和“甲醇混合物”（化學廢物形成的）。 處理廠每一個反應器都有在線傳感器（溶解氧（DO）、pH、ORP、溫度）連接到探測控制器上。所有控制器和水廠機械元件與一臺PC相連接，盡管不同數(shù)據(jù)獲取卡（先進技術(shù)PCL726、PCL813和PCLD885）。為了自動控制所有法，用C語言設(shè)計專門軟件。根據(jù)以前軟件設(shè)計，包括圖形監(jiān)控、數(shù)據(jù)備份、和關(guān)鍵工藝參數(shù)的控制（流量、pH、DO和溫度）。pH控制根據(jù)ON/OFF法則扮演可靠的藥劑師作用增加碳酸鈉。DO控制根據(jù)計算機里設(shè)計的數(shù)值PID法則，它能修改空

6、氣流量，使用了一個大的流量計（Bronkhorst Hi-Tec，020Ln/min）。處理廠位于室內(nèi)，通過加熱、通風和空調(diào)來調(diào)節(jié)溫度。2.4 實驗設(shè)置實驗工作在兩級污泥中進行，處理廠分兩個獨立的階段：硝化和反硝化。圖1顯示了處理平面圖。含氮廢水流進硝化活性污泥法，一個27L好氧反應池和一個沉淀池構(gòu)成。好氧反應池自動控制pH在7.5。DO通過PID控制器保持在3mgO2/L。保持溫度在20300天，然后改變溫度在1530天，最害將溫度控制在25。污泥停留時間（SRT）大約為25天。 水和污泥線 空氣線 控制線 圖1 處理廠布置圖硝化活性污泥法的流出量是反硝化活性污泥法的流進量1/3倍（圖1）。

7、其它兩個是含COD 廢水和外加碳源。反硝化階段由一個27L缺氧反應池、一個15L曝氣池和一個沉淀池構(gòu)成。氮氣在缺氧池生成，在曝氣池中吹脫，因此有利于下一步沉淀。溫度和好氧反應池相同。pH不用控制，它的值大約為8.09.0。SRT在15天左右。氮負荷率（NLR），硝化和反硝化率定義為HRT是水力停留時間，VSSreactor是生物量濃度，N-NH4+in是流進氨氮濃度，N-NH4+out是流出氨氮濃度，N-NOX-in是流進氮氧化物濃度以及N-NOX-out是流出氮氧化物濃度。2.5 分析方法總懸浮固體（TSS）、揮發(fā)性懸浮固體（VSS）、污泥體積指數(shù)（SVI）、堿度和氨氮按照APHAS標準方法

8、進行分析。氯化物（Cl-）、硫酸鹽（SO42-）、亞硝酸鹽（NO2-）、硝酸鹽（NO3-）和氟化物（F-）用WATERS量子4000E CE根據(jù)毛細管電泳作用進行分析。分析條件為20溫度，15千伏負電源，在254納米間接用UV檢測和5分鐘分析。3 結(jié)果和討論目前研究硝化和反硝化反應池生物接種來源改進Ludzack-Ettinger反應器的初步研究，該反應器已經(jīng)處理工業(yè)廢水由一年多了。法用相同微生物菌啟動，然后朝著專業(yè)菌培養(yǎng)（由于特殊的實驗條件）。兩級污泥廠連續(xù)運行了450天，使用實際、高濃度工業(yè)廢水。3.1 硝化3.1.1 pH控制含氮廢水含有堿度比硝化根據(jù)化學計量所需堿度藥少。為了解決這個問

9、題，一套自動控制法通過增加固體碳酸鈉控制硝化反應池的pH。這個控制供應了必要的堿度，因此pH條件有利于反應。硝化反應最佳pH值范圍為7.58.5。本實驗選擇7.5值，由于高的pH氨氮物會轉(zhuǎn)化為氨，而氨會抑制反應。添加碳酸鈉提供了硝化細菌適宜的條件，避免了使用它們培養(yǎng)基之一的物質(zhì)無機碳，該物質(zhì)會產(chǎn)生潛在抑制。校正固體藥劑師供給碳酸鈉準確的數(shù)量（每劑量1.3gNa2CO3）。由于控制法記錄每天總的劑量，可以計算出每天使用碳酸鈉總量。在這個實驗中，檢驗碳酸鈉消耗量是否和堿度減少理論值相同，尋求硝化法適宜的設(shè)計值（每N-NH4+消耗7.1gCaCO3,或者4.26gCO32-/g N-NH4+）。所得

10、實驗值為消耗每gN-NH4+需要6.1±0.6g Na2CO3，與4.4±g CO32-/g N-NH4+(非常接近理論值)相一致。在運行140天后，反硝化法部分水回流到硝化法。通過該污水回流重新獲得了反硝化法產(chǎn)生的部分堿度，因此減少了碳酸鹽添加量。3.1.2 污泥培養(yǎng)硝化反應池開始生物量濃度大約為4000mgVSS/L。圖2顯示該反應池的VSS和TSS濃度和它的SVI。在整個研究中VSS濃度保持在3500±700mgVSS/L。VSS/TSS比率為48±8。但是，這個比率在200至250天時低于平均值；值降低是由于外加堿源引起的。最初碳酸鈉改變?yōu)榱硪环N

11、便宜的堿源氫氧化鈣；硝化反應池中添加鈣離子引起硫酸鹽和氯化沉淀。那些鹽分增加了污泥無機成分，VSS/TSS比率減少到3035。為了解決該問題，堿源再用碳酸鈉，VSS/TSS比率達到本研究的平均值。在整個研究中硝化污泥有好的沉淀性，VSI值低于50mL/g。3.1.3 氮的去除圖3顯示了在450天運行期間硝化法進水和出水所有氮化合物的濃度和氨氮去除百分比。有兩個周期，一個沒有堿回流，另一個有堿回流（反硝化法出水，如圖1）?；亓靼ㄏ趸ㄖ邢♂屵M水氨氮濃度，但沒有降低NLR。表格4顯示兩個運行的操作參數(shù)。在兩個運行平均硝化率非常高。在整個研究中氨氮去除率也非常高，范圍為90100。圖2 

12、 TSS，VSS，%VSS/TSS和整個研究中硝化法的SVI值圖3 在整個研究中硝化法進水和出水所有氮化合物的濃度和氨氮去除百分比表格4整個研究中硝化法操作參數(shù)比較進水氨氮濃度和出水氧化氮濃度（亞硝酸鹽和硝酸鹽），證實了氨氮去除是由于硝化發(fā)應，兩個濃度相等。另外，碳酸鹽消耗所得值和硝化化學計量值相等。那些結(jié)果否認了氨氮是通過吹脫或者其他微生物（如ANAMMOX處理）途徑去除的。3.1.4 最大硝化率和那些工業(yè)規(guī)模處理廠相似的條件下進行實驗確定MNR，連續(xù)等等。在進行那些實驗遇到的問題是含氮廢水中高濃度，因為如果NLR比MNR大，大量氨氮積累將會發(fā)生。積累抑制了反應，所觀察到的硝化速率不是最大值

13、。因此，實驗逐漸地、控制 NLR增長的進行。緊緊當NLR稍微超過MNR時，法才有一些氨氮積累；但是，觀察到硝化率依然時最大值。三個實驗分別在15、20和25進行。圖4（a）顯示第一個實驗在溫度15時的結(jié)果。實驗開始時NLR為0.06gN-NH4+/gVSS-1d-1，沒有發(fā)生氨氮積累。在NLR增加到0.13mgN-NH4+/(gVSS.d)時，NLR明顯高于MNR，產(chǎn)生了150mg N-NH4+/L積累。測量了三個水力停留時間516天時段，可以知道計算除出作為平均值的MNR，其值為0.10±0.01g N-NH4+/(gVSS.d)。圖4（b）和圖4（c）分別顯示了第二個和第三個實驗

14、結(jié)果。兩個實驗的MNR計算和第一個實驗相同，第二個實驗（T=20）MNR的計算利用了測量了二個水力停留時間1320天時段，其值為0.21±0.01g N-NH4+/(gVSS.d)。第三個實驗（T=25）MNR的計算利用了測量了二個水力停留時間1220天時段，其值為0.37±0.03g N-NH4+/(gVSS.d)。那些數(shù)值說明了溫度對硝化率的影響。溫度系數(shù)是1.14±0.03，調(diào)節(jié)那些速率適應于方程（）。圖5將本實驗25時MNR值與不同處理高濃度、氨氮廢水法已出版的數(shù)據(jù)相比較。由于大多數(shù)早期數(shù)據(jù)在25取得的，因此MNR也選擇該溫度。本實驗MNR明顯高于BNR一

15、級污泥法MNR見表。這是合乎邏輯的結(jié)果，由于在一級污泥法進水COD/N比率對可完成的MNR的不良影響。更具體來說，進水COD/N比率3.4，MNR硝化系統(tǒng)獲得了0.37gN-NH4+/(gVSS.d)，是一級污泥系統(tǒng)處理相同廢水的12倍，其硝化反硝化速率為0.03 gN-NH4+/(gVSS.d)。為了使本研究MNR與生物膜硝化速率對比，硝化速率采用容積負荷而不是質(zhì)量負荷。在25做實驗，MNR容積負荷為1.3gNm-3d-1。本研究實驗數(shù)據(jù)與固定硝化生物膜系統(tǒng)比較，提供了十分不一致的結(jié)果。不同結(jié)果的原因也許是工業(yè)廢水不同成分。盡管它們都能用于高濃度氨氮廢水處理，但它們彼此有自己的特性，影響了生

16、物處理過程。工業(yè)廢水研究包括高濃度氨氮、高濃度硫酸鹽、氯化物和一定濃度氟化物（見表2）。那些成分會影響生物處理；例如，高濃度氯化物或者氟化物會抑制硝化處理。3.1.5 基質(zhì)對硝化的抑在第一次運行所取得的結(jié)果證實進水氨氮濃度5000mgN-NH4+L-1處理困難，由于小的去除百分比下降導致硝化反應器500 mgN-NH4+L-1積累。去除百分比下降的原因是NLR的增加超過了系統(tǒng)反硝化速率的直接結(jié)果。在500mgN-NH4+L-1,20和pH=7.5時，自由氨濃度大約7.7 mgN-NH4+L-1。自由氨引起氨氮氧化和亞硝酸氧化菌的抑制。抑制也導致1500N-NO2-L-1的積累和硝化速率從0.1

17、5下降到0.10 mgN-NH4+VSS-1d-1。為了減輕這個抑制，當硝化反應器中氨氮濃度接近300mg N-NH4+L-1數(shù)值時，NLR開始下降了。3.2 反硝化在不同階段硝化系統(tǒng)的出水在反硝化系統(tǒng)中處理，利用兩種不同外加碳源。為了研究兩種外加碳源對反硝化速率的影響，在穩(wěn)定狀態(tài)，系統(tǒng)的MDR被評價。3.2.1 乙醇混合物作為碳源的反硝化乙醇混合物作為第一種外加碳源用來做實驗。外加碳源作為COD-廢水主要含有相同有機物，工業(yè)產(chǎn)生的。進水和出水氮濃度（硝酸鹽加上亞硝酸鹽，盡管亞硝酸鹽的作用幾乎忽略）見圖5（a）。溫度保持20，外加碳源流量被調(diào)節(jié)保持COD/N比率為5gN-1，以確保系統(tǒng)不被有機

18、物抑制。200天外加碳源研究分成6個運行階段。表6概括了運行參數(shù)的數(shù)值和給出了每個運行階段的氮和生物濃度平均值，采用了標準偏差。反硝化速率的誤差根據(jù)消耗量來計算，誤差與每個濃度標準偏差。在運行1和2里，系統(tǒng)受硝化系統(tǒng)供應大量的氮抑制。為了使運行加快，在運行36固體硝酸鈉添加一定數(shù)量到反硝化反應器里。在運行3和4系統(tǒng)一直受到基質(zhì)的抑制，由于出水氮濃度在0和30mgN-NOx-L-1之間浮動。在運行4反應器中生物濃度增加到平均值9700mgVSSL-1。高濃度生物量產(chǎn)生了大量氮氣，引起了沉淀池上浮問題。在運行5這個問題被克服了，通過減少系統(tǒng)里生物濃度到平均值3600mgVSSL-1。在這個運行里，

19、反硝化不再受基質(zhì)抑制，由于出水氮濃度一直超過60mgN-NOx-L-1。在那些條件下取得反硝化速率是MDR：0.64±0.10g N-NOx-gVSS-1d-1。這個速率保持了21天，因此它被認為穩(wěn)定狀態(tài)被取得了。在如此高的速率運行導致操作問題，由于大量氮氣產(chǎn)生。由于這個原因，進水濃度降低了。在新的反應條件下反硝化速率下降到0.22±0.07 N-NOx-gVSS-1d-1，該數(shù)值保持了55天高性能水平，沒有引起任何大的操作困難。最后運行說明了本系統(tǒng)可以在高反硝化速率運行比較長的階段。在反硝化階段使用乙醇混合物消耗的COD/N比值是4.3±0.4gCODgN-1。

20、表7對本研究取得的MDR和幾個已經(jīng)出版的論文進行了比較?？梢钥吹奖狙芯縈DR高于一級污泥系統(tǒng)（硝化反硝化）所取得的MDR。原因是在本系統(tǒng)沒有通氧氣到缺氧池，因此沒有好氧硝化有機物質(zhì)。在本系統(tǒng)產(chǎn)生了高百分比反硝化菌。但是，在序批式反應器里純培養(yǎng)反硝化細菌，其MDR大于本研究的MDR.3.2.2 甲醇作為外加碳源的反硝化運行200天后，外加碳源改變?yōu)榧状蓟旌衔铩Ｓ米詠硭♂?，為了維持與乙醇有相同HRTs。圖5（b）顯示了甲醇作為外加碳源時反硝化系統(tǒng)進水和出水氮濃度（硝酸鹽加上亞硝酸鹽，盡管亞硝酸鹽作用可以忽略）。溫度保持在25，進水COD/N比值為5gCODgN-1,為了確保本系統(tǒng)不會受有機物限制

21、。以這種外加碳源運行了140天，分成了三個階段。表8概括了每個階段運行參數(shù)和顯示了氮平均值和生物濃度，和標準偏差。反硝化速率誤差計算采取誤差與每個濃度有一定的關(guān)系為標準誤差。用這種碳源，沒有顯示氮受限制的跡象，因此沒有必要添加固體硝酸氮取得MDR。在80天內(nèi)反硝化速率從0.04±0.03gN-NOx-gVSS-1d-1增加到0.17±0.06 gN-NOx-gVSS-1d-1。這個增加是由于反硝化生物適應甲醇混合物需要一段時間。有報道說適應甲醇的時間在50和100天。利用甲醇混合物做碳源時COD/N比值是3.9±0.5gCODgN-1。表9對比了利用甲醇混合物為碳

22、源取得的MDR和不同已經(jīng)出版了用純甲醇為碳源的研究。一級污泥硝化和反硝化系統(tǒng)的反硝化速率是很大的，有比本研究更高和更低值。反硝化污泥系統(tǒng)和純培養(yǎng)的結(jié)果比所有目前研究都要高。更低速率是由于碳源使用在本目前研究，純的甲醇不能利用。圖5 反硝化系統(tǒng)進水和出水氮濃度，（a）乙醇混合物作為碳源，（b）甲醇混合物作為碳源3.2.3 比較最大反硝化速率為了比較使用兩種碳源所取得的MDR，有必要修正甲醇混合物的MDR，由于該速率是在25測得而乙醇是在20測得的。相同微生物通過實驗確定溫度系數(shù)是1.10。通過修正后，甲醇混合物在20的MDR大約為0.11gN-NOx-gVSS-1d-1，然而乙醇混合物是0.64

23、 gN-NOx-gVSS-1d-1。因此使用乙醇混合物的MDR大約是使用甲醇混合物的MDR的6倍。這個比率高于其他參考資料數(shù)值，使用乙醇的MDR大約是使用甲醇的MDR1.53.5倍。這個不同是由于乙醇混合物使用組分，它包括了丙酮（10）和異丙基乙醇（10）。4 結(jié)論本論文的結(jié)果說明了含有氨氮濃度高達5000mgN-NH4+L-1、高濃度硫酸鹽和氯化物的工業(yè)廢水可以使用生物。兩級污泥硝化反硝化系統(tǒng)去除?；钚晕勰嘞到y(tǒng)取得的硝化速率非常高。取得的MNR在15、20、25分別為0.10、0.21和0.37gN-NH4+gVSS-1d-1。在整個實驗中硝化污泥有非常好的沉淀性能，SVI值小于50mLg-

24、1。不論進水濃度有多大，氨氮去除百分比是非常高（90100）。處理這種高濃度氨氮工業(yè)廢水主要問題是硝化處理受基質(zhì)抑制?；钚晕勰喾聪趸到y(tǒng)處理硝化系統(tǒng)出水，在不同階段使用兩種不同外加碳源。第一種碳源主要是乙醇，第二種碳源是甲醇（60）、丙酮（10）和異丙基乙醇（10）的混合物。為了研究兩種外加碳源對反硝化速率的影響，MDR在穩(wěn)定狀態(tài)估算的。第一種碳源在20取得的MDR大約為0.64 gN-NOx-gVSS-1d-1，然而第二種碳源在25是0.17 gN-NOx-gVSS-1d-1。如果溫度系數(shù)考慮的話，使用乙醇的反硝化速率大約高于使用甲醇的反硝化速率6倍。兩性聚丙烯酰胺的制備及其性能研究兩性聚丙

25、烯酰胺（AmPAM)的分子結(jié)構(gòu)較為獨特，因而具有特殊的性質(zhì)1。它是一種人工合成的多功能高分子聚電解質(zhì)，分子鏈上同時含有陰、陽離子基團，具有很好的水溶性、很高的分子量和良好的粘性容量。其陰離子基團通常有羧基、硫酸基或磷酸基, 陽離子基團通常有季銨鹽基、吡啶嗡離子基或喹啉嗡離子基。陰離子基團可以通過酰胺基水解制得, 也可以通過酰胺基的反應接枝聚合, 陽離子基團一般是通過接枝獲得，也可以通過酸胺基團的反應活性接枝聚合上去。從20世紀90年代起，國外(如日本、美國和法國)對AmPAM的研究已趨于活躍，中國對APAM的研究起步較晚。APAM獨特的化學結(jié)構(gòu)而導致的獨特性質(zhì)使其在石油開采、污水處理、造紙助劑

26、等方面具有廣泛應用前景，因此研究和開發(fā)AmPAM對國民經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護有著極其重要的意義。1 實驗部分1.1 儀器三口燒瓶，水浴鍋，721 型分光光度計，烏氏粘度計，量筒，磁力攪拌器，真空烘箱。1.2 試劑丙烯酰胺（AM），分析純，天津福晨化學試劑廠歡裝罰?CH3)2NH），化學純，上海凌峰化學試劑公司；甲醛（HCHO），分析純，廣東汕頭西隴化工廠；過硫酸胺（NH4）2S2O8），分析純，上海試劑一廠；亞硫酸氫鈉(NaHSO3)，化學純，上海試劑總廠；丙烯酸(AA),化學純，國藥集團化學試劑有限公司。1. 3 實驗方法1. 3. 1丙烯酰胺和丙烯酸的共聚反應將丙烯酸和丙烯酰胺單體配成一定濃度

27、水溶液，用10%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值，在氮氣保護下，于60以適量過硫酸鉀脲作氧化還原型引發(fā)劑，引發(fā)共聚3 h ，得丙烯酸丙烯酰胺共聚物。該共聚物為陰離子型聚丙烯酸類水溶性高分子2。1. 3. 2 Mannich改性將一定濃度的聚丙烯酰胺溶液加入到恒溫水浴中的四口燒瓶中,加溫到一定溫度后,加入甲醛和二甲胺(摩爾比為11.2)的預混液,反應一定時間后取出備用。將共聚物在pH10 和50下進行Mannich 反應，即用共聚物中丙烯酸摩爾數(shù)1.1倍的甲醛和二甲胺改性，得叔胺型兩性聚丙烯酸類水溶性高分子3-5 。1.4性能測試與結(jié)果表征1.4.1 分子量的測定按GB12005.1-8 9和G/T12

28、005.10-92用烏氏粘度計測定。再按下式計算平均相對分子量MV。1.4.2胺化度測定6 準確稱取干燥的APAM 0.1g（正確至0.001g），用蒸餾水溶解后，加嗅甲酚綠一甲基紅指示劑67滴，然后用0.05mol/L的標準鹽酸溶液滴定溶液至橙色。式中：C標準鹽酸的摩爾濃度；V樣品消耗鹽酸的體積，mL；V0空白試驗消耗鹽酸的體積，mL；W樣品質(zhì)量，g；128N-二甲胺基甲基丙烯酰胺的分子量。注：計算中假定只有丙烯酰胺和N-二甲胺基甲基丙烯酰胺兩種鏈節(jié)。1.4.3絮凝性能測定將2高嶺土懸濁液充分振蕩均勻后，量取100mL置于具塞量筒中，加入一定量的絮凝劑后，翻轉(zhuǎn)量筒數(shù)次，直到藥劑混合均勻為止。

29、將量筒豎放，靜置一段時間后用721分光光度計在640nm下測定上清液吸光率值 7，然后用下式計算沉降率。式中，A0為空白溶液的吸光率值。1.4.4 兩性型PAM的紅外光譜表征用傅立葉紅外光譜儀測定兩性型聚丙烯酰胺的結(jié)構(gòu)。2 結(jié)果與討論2.1丙烯酰胺丙烯酸共聚物合成2.1.1引發(fā)劑濃度的影響圖1 引發(fā)劑濃度對分子量的影響按自由基聚合規(guī)律，引發(fā)劑濃度增加，在同樣溫度下，體系中的自由基濃度增加，引發(fā)速率加快，提高引發(fā)劑用量有利于提高聚合物的粘度，即提高分子量8，但是引發(fā)劑用量增加到一定用量時，繼續(xù)增大引發(fā)劑用量，會發(fā)生交聯(lián)，聚合物的分子量反而下降。由圖1可知，將引發(fā)劑的濃度應以0.6%為宜。2.1.

30、2單體濃度的影響圖3 單體濃度對分子量的影響從圖2可以看出，隨著單體濃度的增加，分子量不斷增加，但當單體濃度達到30%后，分子量增加趨勢減緩，因此控制單體濃度在30%。2.1.3 pH值的影響圖4  pH值對分子量的影響在聚合中，介質(zhì)的pH值影響反應和聚合物的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，較低pH值下（<7）聚合易伴生分子內(nèi)和分子間的酰亞胺化反應，形成支鏈或交聯(lián)型產(chǎn)物；在較高pH值下（>7），單體分子或聚合物變成含有羧基的共聚物。因為本實驗采用共聚法要制得一定水解度的產(chǎn)品，因而我們在酸性條件下聚合。從圖4可以看出，pH值從4到6.5范圍內(nèi)，隨pH值升高，分子量增加較快；pH值在3時，分子量也

31、較大。但由于pH值過低，對反應設(shè)備和貯存設(shè)備要求較高，而且交聯(lián)嚴重，因而我們選用pH值在6.5左右。2.2曼尼奇反應2.2.1物料配比的影響表1 物料配比對丙烯酰胺和丙烯酸共聚物胺化度的影響 AM:HCHO:(CH3)2NH（mol比） 胺化度(%) AM HCHO (CH3)2NH 1 0.5 1 14.6 1 0.8 1.1 17.5 1 0.8 1.2 22.4 1 1 1.1 19.8 1 1 1.2 25.5使用甲醛和二甲胺改性時，常采用胺/醛（摩爾比）大于1，即胺相對于醛過量。因為此反應在堿性條件下才能進行，這樣可保證體系的pH>7。隨著二甲胺用量的增加堿性增加 ,反應產(chǎn)物的胺化度增加，而且可以減少游離醛和羥甲基丙烯酰胺的含量，有利于產(chǎn)物的穩(wěn)定，但二甲胺用量過多，不僅生產(chǎn)成本增加 ,還會影響產(chǎn)品的質(zhì)量，因此本實驗選定甲醛和二甲胺摩爾比為 1:1.2。2.2.2反應溫度的影響圖5 反應溫度對胺化度的影響