P(AM-DMDAAC)设计合成及其对微细高岭石颗粒絮凝性能研究

摘要

为实现煤泥水等尾矿水中微细黏土矿物颗粒的高效絮凝，以微细高岭石颗粒为研究对象，通过分子动力学模拟计算了不同阳离子单体絮凝剂在高岭石（001）面吸附性能的差异，并优选出二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）为最佳阳离子聚合单体，采用超声辅助自由基共聚法制备聚合物P（AM-DMDAAC）,简称为PDA.采用正交试验优化了合成条件，借助傅里叶变换红外光谱（FTIR）、核磁共振氢谱（¹H NMR）、热重分析（TGA）和扫描电镜（SEM）对合成的聚合产物进行了表征，通过絮凝沉降试验研究了不同盐度条件下PDA的絮凝性能.结果表明：PDA能够降低高岭石（001）面水分子密度，并削弱两者之间相互作用，提升对微细高岭石悬浮液的絮凝效果.超声时间和引发剂用量对PDA的性能有高度显著影响，且超声时间>二者间交互作用>引发剂用量.FTIR和¹H NMR结果表明聚合物PDA被成功制备，最佳合成条件为超声时间25 min,引发剂用量700μL.TGA表明PDA在室温下稳定不易分解，SEM观测到PDA具有多孔和空间立体网状结构.在离子浓度低于0.1 mol/L范围内，金属阳离子通过电中和作用促进高岭石颗粒形成微聚体，缩短絮团的形成时间并增强絮团的密实性，从而协同增强PDA的絮凝性能，效果顺序为AlCl₃>MgCl₂>NaCl.研究结果可以丰富絮凝理论和指导新型絮凝剂的设计合成.

关键词

分子动力学模拟 / 二甲基二烯丙基氯化铵 / 絮凝剂 / 正交试验 / 超声