娄清香[1]2002年在《阳离子聚电解质与阴离子表面活性剂复合溶液性能的研究》文中研究指明本文首先以过硫酸铵-亚硫酸钠-偶氮剂形成的复合体系，引发丙烯酰胺(AM)与阳离子单体丙烯酰氧乙基叁甲基氯化铵(MC-80)在水溶液中进行自由基共聚合成纯阳离子聚电解质——阳离子聚丙烯酰胺。并实验考察了反应条件，如单体浓度、单体配比、引发剂配比、反应温度等对溶液中自由基共聚合反应的影响，在最佳工艺条件下合成了分子量在100万～600万、阳离子度1％～60％的一系列产品。随后在此基础上，着重对合成的阳离子聚电解质与阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)形成的复合体系的配伍性、稳定性、表观粘度、电导率、流变性等性能进行了较为系统地研究。 实验结果表明：①阳离子型聚电解质(CPAM)与阴离子表面活性剂(SDS)形成复合体系时，存在配伍性问题，即若使CPAM与SDS形成稳定的复合溶液，则依CPAM阳离子度的不同，二者有不同的配比范围，在低于等电荷当量比的一个较小的浓度范围内，SDS可提高聚电解质体系的粘度，并且形成的复合溶液具有较好的稳定性。②由于CPAM与SDS带有相反电荷，二者可形成聚合物／表面活性剂大分子复合物，并且大分子复合物的形成主要取决于两种化合物的静电作用和部分疏水作用，即取决于聚电解质的带电荷密度，而与聚电解质的分子量关系不大。当聚电解质的阳离子度(CD)在12％以下时，SDS与CPAM的配比与理论等电荷当量比偏离较大；CD大于20％时，与理论等电荷当量比接近；高密度电荷(CD≥45％)，又有新的偏离，体现出高密度电荷聚电解质具有超容量容纳带有相反电荷表面活性剂的特性。③CPAM／SDS复合体系的表观粘度随剪切速率的增大而下降，即具有剪切变稀行为的特性，表现为拟塑性流体：CPAM的阳离子度越高，它与SDS形成复合体系剪切变稀的行为越明显，但体系的流动类型不发生变化，仍为拟塑性；随着CPAM分子量的提高，复合体系的非牛顿性增强；温度的升高将导致复合体系的粘度显着降低，非牛顿性减弱；对于SDS用量低于等电荷当量的复合体系，pH值的变化对其流变性的影响不显着。
韩晶[2]2012年在《阳离子纤维素与磺酸型单/双基表面活性剂相互作用的研究》文中指出本文通过浊度滴定、表面张力、电导率、荧光、流变、透射电镜等手段研究了阳离子纤维素与阴离子表面活性剂的相互作用。考察了阳离子纤维素/十二烷基苯磺酸钠(SDBS)体系的聚集特性、微观结构和相行为等，并对磺酸盐型Gemini表面活性剂及其相应的单基表面活性剂与阳离子纤维素的相互作用进行了对比研究。在此基础上进一步探索了阳离子纤维素/阴离子表面活性剂复合体系在农药释控和碳纳米管分散方面的应用。主要内容如下：1.阳离子纤维素(H-PQ-10或L-PQ-10)/SDBS体系的微极性与聚集数结果相对应，微极性曲线下降部分对应聚集数增长区域，而当微极性保持不变时聚集数基本为常数。说明类胶束聚集体内部疏水性随其尺寸的增大而增强，导致复合溶液微极性下降。2.利用流变和TEM观察了H-PQ-10或L-PQ-10/SDBS复合物的微观结构，结果表明复合物结构随表面活性剂浓度的变化可划分为叁个区间(临界点由η_0～C和τ～C曲线确定，C_1(C_1')为η_0(τ)随SDBS浓度增大开始迅速上升的临界浓度，C_2(C_2')为η_0(τ)取得最大值时所对应的SDBS浓度)：当C <C_1(C_1')时，只有少量聚合物链通过SDBS胶束缔结在一起，并未形成网络结构，聚合物链的运动不受胶束限制；当C_1(C_1')<C <C_2(C_2')时，复合体系中形成网络结构且网络结构不断完善；当C> C_2(C_2')时，网络结构坍塌。3.阳离子纤维素H-PQ-10与叁种Gemini表面活性剂(8Ph-1-Ph8、8Ph-2-Ph8、12Ph-1-Ph12)的相互作用要比其与各自相应的单基表面活性剂辛烷磺酸钠(OAS)、十二烷基磺酸钠(SDS)的相互作用强；表面活性剂疏水链越长、(Gemini表面活性剂)连接基越短，与阳离子纤维素相互作用越强。4. H-PQ-10/SLS载药微胶囊中烯丙苯噻唑的释放遵循零级释放速率方程。H-PQ-10/SLS体系中C+/C-为9:13时，烯丙苯噻唑的释放速率最慢，最终累积释放量最高。5. H-PQ-10/12Ph-1-Ph12复合体系对碳纳米管的分散效果要比单独表面活性剂或聚合物的好。且表面活性剂疏水性越强，与H-PQ-10所形成复合体系对碳纳米管的分散效果越好。
黄婧[3]2015年在《两亲性阴离子二元梳形共聚物和阳离子叁元嵌段共聚物的合成、界面活性及应用研究》文中认为两亲性聚合物表面活性剂比小分子表面活性剂具有更低的临界胶束浓度和更强的表/界面吸附驱动力,且迁移速率更慢,所形成的胶束或表／界面吸附层的稳定性更高,因而常常表现出独特的性能,在水煤浆添加剂和油水乳化剂等领域应用前景巨大。本论文通过对马来酸酐-苯乙烯无规共聚物(SMA)的侧链接枝改性,合成了两种阴离子梳形共聚物,并利用甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DMA)、聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(PMA)和甲基丙烯酸月桂酯(LMA)的叁步RAFT可控聚合制备了叁嵌段共聚物。分别研究了两种类型共聚物在水煤浆和油水乳化液中的界面活性和分散稳定性能,比较了不同分子结构组成下共聚物的性能差异,以及环境因素对共聚物性能的影响,进而探索了不同共聚物的作用机理。主要工作总结如下：1.合成了具有氨基萘磺酸单侧链结构的SMANS系列和具有氨基萘磺酸和聚乙二醇单甲醚(mPEG)双侧链结构的SMANP系列阴离子梳形共聚物,并通过叁步RAFT反应制备得到了叁嵌段共聚物PDMA-PPMA-PLMA。其中叁嵌段共聚物的聚合过程表现出拟一级动力学特性,聚合产物具有分子结构可控、分子量分布窄的特点。由于叔氨基团的存在,叁嵌段共聚物在水溶液中具有明显的pH响应性,能够通过调节溶液pH诱导其形成不同的胶束结构。2.重点从流变学角度,研究了SMAN系列阴离子梳形共聚物对于神府煤水煤浆的分散稳定性能,并利用zeta电位、紫外/可见光吸收光谱以及接触角等手段,研究了两种阴离子共聚物对水煤浆的作用机理及其异同。结果表明,氨基萘磺酸侧链能够使煤粒间产生静电斥力效应,但离子强度对其作用效果具有明显影响。分子结构中额外引入的mPEG侧链不仅能够在煤粒间提供有效的空间位阻效应,并产生较厚的水化膜,同时还能够提高共聚物在煤粒表面的吸附层密度,从而使水煤浆的分散稳定性进一步增强,使其最大成浆浓度由66叭%升高至71wt%。3.分别研究了SMAN系列和PDMA-PPMA-PLMA系列共聚物的正十二烷/水界面活性、界面吸附性能以及乳化稳定性能,并考察了共聚物分子结构和环境因素(盐浓度或pH)对不同共聚物作用性能的影响,明确了各类共聚物的乳化稳定机理。与在水煤浆中类似,SMANP分子结构中适宜比例的mPEG侧链也能使得共聚物在油滴表面的吸附层密度和厚度增大、吸附膜强度提高,并有效增强体系的耐盐性,从而发挥更有效的乳化稳定作用。由于嵌段共聚物具有更大的分子体积以及更加规整的亲疏水嵌段结构,其分子能够更牢固地吸附在油水界面,并形成更致密的吸附层结构,因此其降低界面张力的效果略高于SM AN系列共聚物,具有更好的乳化稳定性能。嵌段共聚物的界面活性具有pH响应性,pH的影响作用与其分子中的叔氨基团比例相关。通过胜利原油验证了共聚物的乳化降粘性能,其中SMANP和PDMA-PPMA-PLMA分别能将原油表观粘度从约34 Pa·s降至247 mPa·s (5 mg/mL)和350mPa·s (3 mg/mL)。4.利用阴离子SMANS和阳离子PDMA-PPMA-PLMA组成复合体系,考察形成的复合微粒结构随SMANS浓度、溶液pH及盐浓度的变化,研究两种聚电解质在溶液中的相互作用和自组装机理,并探索了复合微粒的界面活性和乳化稳定性能,以及不同条件下界面吸附层的结构变化。结果表明,在正负电荷的化学计量比为1时,两种聚电解质的相互作用最强,形成的复合物胶束的聚集数最大、结构最致密。相比于单组份体系,聚电解质复合物具有更高的油水界面活性和吸附性能,能够更高效地形成具有良好稳定性的O/W型乳化液。溶液pH的升高会降低嵌段共聚物的电荷密度,盐浓度的升高则对聚电解质问的静电作用具有屏蔽效应,两种因素都会削弱聚电解质的复合作用,并对复合物的结构、界面活性和乳化稳定性能产生不同的影响。
张松梅, 娄清香, 毛国梁, 吴韦[4]2005年在《阳离子聚电解质与阴离子表面活性剂大分子复合物的形成及其溶液流变性能》文中提出将不同阳离子电荷度的丙烯酰胺 丙烯酰氧乙基叁甲基氯化铵共聚物与反电性阴离子十二烷基硫酸钠复合,由电导率测定发现两者依靠静电引力结合的大分子复合物存在着非电荷化学计量比关系。低于临界沉淀浓度时,大分子复合物能够保持分散溶解状态,溶液属于假塑性流体,并且分子复合作用使溶液的抗剪切稀释能力增强。
徐赋海[5]2006年在《油田注聚后聚电解质复合技术进一步提高采收率研究》文中认为油田注聚后油藏中滞留大量聚合物，本文综合分析了注聚后滞留聚合物对油藏物性的影响和剩余油分布的特点，认为注聚后转后续水驱时油藏渗透率级差变大、窜流严重，而且油藏中滞留了大量聚合物(阴聚电解质)未发挥驱油作用，因此提出注入阳离子聚电解质使其交联地下带负电的滞留聚合物的聚电解质复合技术。 注聚后聚电解质复合技术是以水溶液为传递介质，注入的阳离子聚电解质与地下滞留聚合物(阴离子聚电解质)通过分子间库仑力相互作用发生缔合，形成均相增粘的聚电解质复合溶液，用于封堵滞留聚合物浓度较高的高渗透层，迫使后续注入水进入中、低渗透层，扩大后续水驱波及体积，从而达到滞留聚合物的再利用和提高注聚后后续水驱的开发效果，该技术为油田注聚后进一步提高采收率有着重要意义。 ①本文采用低温二次引发聚合的方法，以AM、DMDAAC／DAC、NAM为原料，采用正交设计法确定了最佳的合成条件，得到两种低阳离子度的阳聚电解质产品。产品P(AM-DMDAAC-NAM)的相对分子质量为0.58×10~7，阳离子度为6.14％(mol)，水解度为3.5％，性能优良、稳定性好；而产品P(AM-DAC-NAM)的相对分子质量高，但只能在pH≤4的溶液中稳定存在，因此P(AM-DAC-NAM)不能在油藏环境中使用。 ②P(DMDAAC-AM-NAM)与HPAM复配时，通过表观粘度的变化发现：阳离子度CD≤6.14％(mol)的阳聚电解质能够与HPAM(HD=25～28％)形成均匀稳定增稠的复合物溶液；阳离子度CD≥12.06％(mol)的阳聚电解质遇到HPAM即生成沉淀；但在SDS与NaCl混合溶剂中，NaCl屏蔽了复合物中的静电引力，削弱了正、负电荷之间的库仑作用力，可以阻碍聚电解质复合物沉淀的生成，SDS的离解和疏水作用也可以使聚电解质复合物沉淀溶解。 ③P(DMDAAC-AM-NAM)与SDS复配时发现：SDS在低于临界聚沉浓度(CAC)的一个较窄范围内，P(DMDAAC-AM-NAM)／SDS大分子复合物能够保持分散溶解状态，体系的表观粘度升高，并且具有较好的稳定性和抗剪切稀释能力。因此，我们得到P(DMDAAC-AM-NAM)与SDS最佳配比的阳聚电解质共混剂体系配方CFZ-300。 ④对CFZ-300进行室内评价发现：CFZ-300溶液在不同pH值和温度下都稳定存在，高温下表现出反聚电解质的增稠特点，而且CFZ-300与HPAM在盐水中可任意比例复合，在静电作用下发生交联得到性能良好的均匀增稠复合液；注聚后CFZ-300与滞留聚合物作用可进一步提高采收率，达到滞留聚合物的再利用。 ⑤通过电镜分析发现：CFZ-300与HPAM交联后，生成空间网状结构的均相增粘复
张晓飞[6]2007年在《基于α，α-二甲基—间—异丙烯基苄基氨基甲酸酯的温敏性聚合物的合成及性能研究》文中指出以α，α-二甲基-间-异丙烯基苄基异氰酸酯(TMI)和壬基酚聚氧乙烯基醚(OP-10)为原料合成了大分子单体α，α-二甲基-间-异丙烯基苄基氨基甲酸酯(Macromer)。以Macromer为疏水单体，选用具有高反应活性的丙烯酰胺(AM)为共聚单体，通过自由基水溶液聚合方法制备出了二元温敏水溶性共聚物P(AM-Macromer)，并在P(AM-Macromer)结构中引入第叁单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)结构单元合成了叁元温敏水溶性共聚物P(AM-NIPAM-Macromer)。采用红外光谱、核磁共振氢谱及凝胶渗透色谱对大分子单体及共聚物结构进行了表征。研究了聚合反应温度、单体浓度、反应时间、引发剂浓度、疏水单体含量等对共聚反应产物溶液性能的影响；考察了P(AM-Macromer)和P(AM-NIPAM-Macromer)浓度、共聚单体组成、盐浓度及剪切速率等对共聚物溶液性能的影响。采用分光光度计法、粘度法、动态光散射法、动态流变测试以及表面张力测定法等手段研究了水溶液温敏性影响因素。对P(AM-Macromer)、P(AM-NIPAM-Macromer)与表面活性剂复合体系的溶液性能进行了研究。研究结果表明，聚合反应条件对共聚产物性能影响较大。反应温度、引发剂浓度、单体浓度及疏水单体含量都存在最佳值。不同共聚单体以及单体含量对二元共聚物增粘能力及叁元共聚物溶液低临界溶解温度(LCST)均有显着影响。无机盐的种类与含量对共聚物水溶液性能影响显着。对于二元共聚物，随无机盐(NaCl、CaCl_2、Na_2SO_4)浓度的增加，共聚物溶液表观粘度增大，表现出优良的盐增稠效应，并出现剪切增稠现象，在NaCl、CaCl_2、Na_2SO_4叁种无机盐中，Na_2SO_4增稠效果最佳，但其浓度过高会使聚合物从溶液中析出。对于叁元共聚物，由于其本身疏水性较强，NaCl、Na_2SO_4的加入使得聚合物从溶液中析出，导致粘度下降，但叁元共聚物溶液粘度则随CaCl_2含量的增加不断上升。P(AM-Macromer)、P(AM-NIPAM-Macromer)具有温度敏感性。当升高温度时，二元共聚物P(AM-Macromer)在水溶液中表现出优良的增粘性能，即使在较低的聚合物浓度下(如0.15％)，溶液表观粘度也随温度升高大幅度提高，升温增粘效应很明显。动态流变性能测试结果显示，溶液储能模量始终大于损耗模量，并随着温度升高不断增大，而损耗模量却随着温度升高有少许下降。与二元共聚物不同，叁元共聚物P(AM-NIPAM-Macromer)温敏性表现为存在低临界溶解温度(LCST)，溶液无升温增粘效应。小分子物质的加入对于P(AM-Macromer)、P(AM-NIPAM-Macromer)溶液温敏性能的影响也十分显着。在P(AM-Macromer)溶液中加入NaCl后，升温增稠效应在较低的温度出现并在很宽的温度范围内保持，P(AM-NIPAM-Macromer)溶液LCST随盐浓度的增大不断下降，非离子型表面活性剂的加入对LCST无太大影响，但离子型表面活性剂的加入却使的LCST向高温方向移动。P(AM-Macromer)、P(AM-NIPAM-Macromer)在水溶液中的微观结构形态与聚合物浓度、无机盐浓度有关。P(AM-Macromer)、P(AM-NIPAM-Macromer)在溶液中的线团尺寸随NaCl含量的增加而增大。共聚物在溶液中线团尺寸随温度的变化情况与聚合物浓度有关。聚合物浓度较低时，线团尺寸随温度升高而减小；聚合物浓度较高时，有线团尺寸随温度升高而增加的情况出现。在P(AM-Macromer)、P(AM-NIPAM-Macromer)与表面活性剂复合体系中，表面活性剂对共聚物溶液粘度的影响与共聚物结构、浓度及溶液中微观缔合形式密切相关。对于二元共聚物溶液，随着SDS、CTAB和OP-10加量的增加，不同浓度聚合物溶液的表观粘度表现出不同的变化趋势，加入适量的表面活性剂可获得高粘度的复合体系，表面活性剂对对P(AM-Macromer)或P(AM-NIPAM-Macromer)溶液性能的影响强弱顺序为：SDBS＞CTAB＞OP-10。
赵少静[7]2013年在《Gemini阴离子表面活性剂水溶液聚集性质及与阳离子纤维素相互作用研究》文中认为本文以二苯乙烷为原料合成一系列疏水链不同的阴离子Gemini表面活性剂(Gm-2-m),并通过稳态荧光、透射电镜、动态光散射等技术测定其在水溶液中的聚集性能。同时,以壬基酚为原料合成一些系连接基不同的Gemini阴离子表面活性剂(9-n-9)及相应的单基表面活性剂(9-2),并通过表面张力、浊度、稳态荧光、稳态流变、透射电镜、动态光散射研究了其与阳离子纤维素的相互作用。主要结论如下:1.Gemini表面活性剂(Gm-2-m)同相应的单基表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)相比,在水溶液中更容易发生自组装形成胶束。随着表面活性剂浓度的增加,微极性减小,胶束聚集数增大,胶束半径增大。随Gemini表面活性剂疏水链的增加,在相同标准化浓度时聚集数减小,但是其形成囊泡的趋势增大。氯化钠的加入,能够降低溶液中的微极性,同时增大聚集数,尤其是表面活性剂浓度比较高时,氯化钠对聚集数影响更为显着。2.利用表面张力和稳态荧光测得的表面活性剂/JR400复合体系的CAC和CMC具一致性,均小于相应的纯表面活性剂的CMC,且9-n-9/JR400复合体系比9-2/JR400复合体系拥有更低CAC和CMC值。3.复合体系浊度最大值起始点C2,与浊度消失点C3均随阳离子纤维素的电荷密度增大而增大;阳离子纤维素浓度相同时,随溶液中电荷密度减小C2增大C3减小。4.复合体系的粘度曲线分为叁个区域(间隔点为C1和C2),C<C1时,表面活性剂胶束吸附于阳离子纤维链上,没有形成网络结构,零剪切粘度基本无变化;C1<C<C2时形成网络结构零剪切粘度上升;C>C2时网络结构坍塌,零剪切粘度下降。Gemini表面活性剂9-n-9连接基越长其相应复合体系最大零剪切粘度越大。
李志臻[8]2015年在《电吸引缔合聚合物压裂液稠化剂的合成及配方研究》文中指出压裂液在油气田田田开发、开采过程当中取得了大量的应用和发展,是压裂施工的重要工作介质,有着举足轻重的位置,而压裂液稠化剂的研究也越来越突显出了其重要性。但是目前所应用的压裂液稠化剂都或多或少的存在一定的缺陷,如胍胶压裂液破胶后残渣较多,对地层伤害较大,使用化学交联,交联速度快且不可逆,泵注摩阻较高,价格不稳定;清洁压裂液抗温性较差、滤失量较大且成本较高;传统合成聚合物压裂液多使用化学交联进行增粘,抗剪切性较差,并且增大了泵注摩阻,破胶不完全,且破胶残渣不易降解,对地层的伤害较大;疏水缔合聚合物压裂液中聚合物稠化剂溶解速率较慢等。因此本文采用人工合成的方法研制出一种聚合物稠化剂,提出了一种交联方式——电吸引缔合交联,并在此基础上对压裂液体系配方及增粘机理进行了研究。该体系稠化剂为一种中低分子量的阳离子丙烯酰胺聚合物,分子量不高可以使得破胶后残渣较低,对地层伤害程度不高;通过分子间静电吸引进行物理交联,该种交联为可逆交联,具有剪切恢复性,可以降低在泵注过程中的摩阻,并提高了体系的抗剪切性;稠化剂为阳离子聚合物,并在其中引入抗温基团,提高了体系的抗温性;作为稠化剂的丙烯酰胺类聚电解质溶解性良好;此外,其合成工艺简单,原料易得且价格较低,具有突出的优点。因此,可以看出该稠化剂及其压裂液体系可以解决目前压裂液体系所存在的诸多问题。文中以丙烯酰胺为主要原料,二甲基二烯丙基氯化铵为共聚单体制备聚合物稠化剂,通过单因素实验结合正交试验得到了最佳合成条件,并通过测试聚合物稠化剂的溶解速度和增粘效果可以看出聚合物稠化剂具有良好的溶解性和增粘性,对聚合物稠化剂进行红外光谱和核磁共振表征证实了所合成的产物为目标产物。通过配方筛选实验,确定了该压裂液体系的最终配方,根据石油天然气行业标准和相关企业的企业标准对该稠化剂和使用该聚合物稠化剂所配制的压裂液体系进行评价,通过测试发现使用本研究聚合物稠化剂所配制的电吸引自缔合聚合物压裂液体系的性能可以充分满足标准要求,以及压裂施工的条件,并且通过与当前较常用的几种压裂液体系进行对比可以看出本课题所研究体系优点突出,解决了当前压裂施工中在压裂液抗温性和地层伤害性等诸多方面的问题。最后通过对不同表面活性剂加量下聚合物稠化剂溶液的表面张力、Zeta电位和溶液中粒子等效球直径的测试,并与溶液粘度——表面活性剂加量曲线图进行对比,对压裂液体系的增粘机理进行分析。此外,还通过对聚合物稠化剂分子、交联液和破胶液的红外光谱谱图和1H-NMR谱图的对比分析,确定了该体系所使用增粘机理为物理交联而非化学交联。最后根据测试结果,对聚合物稠化剂分子与表面活性剂分子间的电吸引缔合作用进行微观模拟解释,直观的描述了这一增粘过程。
吕文杰[9]2016年在《污泥化学调理及旋流脱水研究》文中进行了进一步梳理随着我国城镇化水平不断提高,污水处理设施建设得到了高速发展,城镇污水处理厂数超过3900座,预计全国年污泥总产生量很快突破4000万吨,而80%以上的污泥并未得到有效且安全的处理和处置,成为水环境中重要的二次污染源,污泥的快速有效处理已经刻不容缓。减量是污泥处理过程中最基础的步骤,其目的是降低污泥含水率、减小污泥体积。污泥脱水技术正经历着从单一技术到多技术联合使用的过程,多技术联合使用本质上属于多场的联合作用,污泥脱水过程的理论核心是作用场之间以及作用场与污泥之间的相互作用,目前的研究对作用场与污泥直接以及作用场之间的相互作用缺乏透彻的理解,污泥脱水过程中多场的耦合作用研究几乎处于空白。本文基于污泥减量的的研究思路,创新性的提出通过表面活性剂调理及旋流作用强化污泥脱水的思路,在污泥调理及脱水过程实现污泥减量,降低污泥处置成本。自合成偶联表面活性剂,通过实验和分子动力学模拟研究,寻求活性污泥与表面活性剂之间的对应关系,从微观尺度理解表面活性剂在污泥处理过程中应用的分子机理。通过实验研究剪切力场下污泥破解过程,定量化表征污泥絮体的变化规律,探讨旋流剪切场中污泥破解机制。采用PIV技术对旋流分离器内流场进行测试,采用高速数字摄像技术对旋转流场中的颗粒转动特性进行测量。最后研究旋流分离器大规模并列放大过程中流量、压降分布特性。所完成的研究工作和取得的创新性研究成果如下：(1)自合成了偶联表面活性剂12-3-12,2Br,并与单链表面活性剂DTAB进行对比实验,投加两种不同的表面活性剂对活性污泥对进行调理,表面活性剂的调理会对污泥絮体特性、污泥脱水宏观指标、污泥沉降指标产生显着影响。12-3-12,2Br的调理对污泥絮体特性的影响较DTAB更为显着；12-3-12,2B-调理后的污泥过滤性能、滤饼含水率等效果更佳；DTAB的加入能够持续降低污泥体积,12-3-12,2Br-在低投加量时,沉降性能改善明显,投加量过大,污泥沉降效果反而变差。(2)采用粗粒化的分子动力学模拟方法,研究了偶联表面活性剂和聚电解质链的相互作用过程及偶联表面活性剂与聚电解质链形成复合物的结构。模拟发现,表面活性剂的数量和聚电解质链的亲疏水性对相互作用过程及最终形成复合物的结构有直接影响；吸附经历“瓶刷”、“串珠”、“串珠”长大、复合物胶束四个过程,最终形成比较稳定的复合物胶束。对于亲水性聚电解质链,吸附驱动力主要为静电吸引,最终形成棒状胶束。对于疏水性聚电解质链,吸附驱动力为静电吸引与疏水缔合的协同作用,最终形成球状胶束。表面活性剂联结基团长度对吸附过程影响不显着；电荷密度对亲水聚电解质链的吸附产生协同作用,而疏水聚电解质链的吸附几乎不受电荷密度的影响。偶联表面活性剂与聚电解质物质之间的强烈相互作用,能够破坏污泥絮体结构并释放内部的自由水,提高污泥的脱水速率。同时偶联表面活性剂的存在,阻断了水分子与聚电解质物质的结合,释放出部分结合水,提高污泥的脱水程度。(3)实验研究了旋流分离器内剪切力场下的污泥破解过程,对比表面活性剂调理前后,旋流剪切作用的不同,从污泥絮体特性、污泥脱水性能和污泥沉降性能叁个方面考察了旋流剪切对污泥脱水的影响。研究表明,在旋流分离器内存在因速度梯度产生的强剪切应力,以及强湍流流动和局部压力脉动,会对污泥絮体絮体特性产生重要的影响。在旋流作用下,污泥絮体结构会发生破解,絮体表面杂质被磨损移除而显得细腻；絮体破解同时释放有机质至水中,上清液中多糖与蛋白质浓度增加显着,随着旋流剪切作用时间增加,多糖与蛋白质浓度增加减缓；絮体的破解导致污泥的絮凝性能大大降低,使得污泥的过滤性能变差；剪切作用同时也会导致滤饼含水率的降低。旋流分离器作为污泥破解的动力源,除了提供剪切作用外,还会使污泥固液分离、粒度分级。未经表面活性剂调理的污泥,对剪切作用更为敏感,而调理后的污泥9脱水效果更好一些,就脱水性而言,表面活性剂调理与旋流剪切双重作用效果良好。(4)采用PIV和高速数字摄像技术对污泥旋流分离器内流场及颗粒转动特性进行了测试研究。流场及颗粒运动研究表明,内部的流场流态取决于旋流分离器的结构参数；轴向速度分布受旋流分离器单进口及空气柱影响,并非完全轴对称结构；径向速度沿轴向分布呈现出运动方向交替变换的规律。测试颗粒除了绕旋流分离器中心轴线作公转运动外,还绕自身轴线作自转运动,以及随机性更强的翻转运动。颗粒公转、自转、翻转运动受进口流量影响显着,线速度、角速度及分离因数均随进口流量增大而增大。颗粒的公转、自转规律性更明显,翻转运动随机性更强。颗粒自转角速度明显大于公转和翻转角速度,自转分离因数是公转分离因数的10～15倍,这表明在旋流分离器内,颗粒自转的强度要远大于公转强度,这是之前研究所不曾关注的。(5)以U-U型并列配置为研究对象,建立中试和工程化装置,进行大规模污泥旋流分离设备并列的流量、压力分布特性研究。12倍并列放大中试装置,流量和压降分布在P=0.10MPa时最为均匀,最大的波动值分别为3.6%和7.2%；流量和压降的实验测量值与理论计算值能够很好的吻合。300倍并联放大工程化装置,沿轴向从下至上,旋流分离器流量分配呈递减的趋势,沿周向流量分布相对均匀；沿轴向压降分布波动较大,沿周向波动则相对平缓。在低进口压力下,流量和压降分布相对误差较大,分别为11.0%和8.5%。随着进口压力增大,流量和压降的实验测量值与理论计算值吻合的很好,表明流量与压降分布能够达到预期。
李婷[10]2017年在《淀粉基阳离子包合物/聚电解质复合物在造纸中的应用研究》文中进行了进一步梳理淀粉常被赞誉为“取之不尽,用之不竭”的天然可再生资源。淀粉及其衍生物是一类重要的生物基造纸助剂,其高效应用符合可持续发展和绿色产业经济的理念。在此背景下,本课题以淀粉包合物和淀粉基聚电解质复合物的生成理论为基础,围绕其在造纸湿部的应用展开研究。主要研究内容和设想包括:(1)基于原淀粉和阳离子淀粉均可与客体分子形成包合物的基本原理,将原淀粉与少量阳离子淀粉配合,构建具有阳离子特性的淀粉/脂肪酸包合物,使其包覆于填料粒子表面,进而改善填料粒子与纸浆纤维的相互作用;(2)基于表面活性剂的两亲性分子结构特征,将原淀粉与阳离子表面活性剂复合,使阳离子表面活性剂的疏水端进入淀粉大分子螺旋结构,阳离子基团则裸露在外,构建具有阳离子特性的原淀粉/表面活性剂包合物,进而改善原淀粉与其他纸料组分的相互作用;(3)基于阳离子淀粉可与阴离子淀粉形成聚电解质复合物的基本原理,依次采用阴离子淀粉和阳离子淀粉对原淀粉颗粒进行表面修饰,使聚电解质复合物包覆于淀粉颗粒表面,进而改善淀粉颗粒与其他纸料组分的相互作用。有关淀粉/脂肪酸包合物的研究结果表明,当将原淀粉与少量阳离子淀粉配合使用时,可生成具有阳离子特性的淀粉/脂肪酸包合物,且此包合物可沉积至填料粒子表面,实现填料粒子的有效表面修饰。在填料修饰过程中,淀粉沉积效率与阳离子淀粉用量密切相关。当阳离子淀粉用量为3%(以原淀粉和阳离子淀粉的总绝干质量为基准)时,淀粉沉积效率高达90%以上,但较高的阳离子淀粉用量可对淀粉沉积效率产生负面影响。基于阳离子包合物的填料粒子表面修饰可显着提高填料结合因子、填料留着率和淀粉留着率。有关淀粉/表面活性剂包合物的研究结果表明,原淀粉与十六烷基叁甲基氯化铵(一种阳离子表面活性剂)在含水体系中可产生有效包合作用,包合后淀粉蓝值降低。当十六烷基叁甲基氯化铵用量为6%(以原淀粉绝干质量为基准)时,淀粉/表面活性剂包合物的湿部添加可显着提高填料留着率和填料结合因子。当包合物用量超过1%时,其对填料结合因子的改善作用在同等条件下优于所选用的一种商业化阳离子木薯淀粉(取代度约为0.036)。阴离子淀粉和阳离子淀粉在含原淀粉颗粒的体系中可生成聚电解质复合物,该复合物可在含水体系中发生沉积,进而实现淀粉颗粒的有效表面修饰。当阴离子淀粉用量为10%(以阴阳离子淀粉的总绝干质量为基准)时,淀粉颗粒的表面修饰使淀粉总留着率接近100%。经淀粉基聚电解质复合物修饰的淀粉颗粒的湿部添加还可显着提高填料留着率和填料结合因子。
参考文献：
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[6]. 基于α，α-二甲基—间—异丙烯基苄基氨基甲酸酯的温敏性聚合物的合成及性能研究[D]. 张晓飞. 四川大学. 2007
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[8]. 电吸引缔合聚合物压裂液稠化剂的合成及配方研究[D]. 李志臻. 西南石油大学. 2015
[9]. 污泥化学调理及旋流脱水研究[D]. 吕文杰. 华东理工大学. 2016
[10]. 淀粉基阳离子包合物/聚电解质复合物在造纸中的应用研究[D]. 李婷. 东北林业大学. 2017