含氟改性聚合物是最近的研究熱點(diǎn)之一[l]，由于 其強(qiáng)烈的疏水性而被用于疏水締合聚合物的合成。 含氟改性聚合物具有優(yōu)異的耐鹽、耐高溫性能w，在 涂料、油氣開(kāi)采、污水處理等方面具有巨大的應(yīng)用潛 力。改性聚丙烯酰胺(PAM)絮凝劑被廣泛用于各種 廢水處理中…8]。Ren等[9]用AT，W-二戊烷改性的 PAM制成疏水性高分子絮凝劑，它對(duì)懸浮液中的高 嶺土微粒具有良好的絮凝效果。而國(guó)內(nèi)外對(duì)含氟改 性的PAM也有一定的研究，如步懷天等[|()]研究了含氟聚合物(FPAD)水溶液的溶液性質(zhì)。李剛輝等[11 ]也合成了 FPAD陽(yáng)離子型絮凝劑。

　　

　　本工作采用過(guò)硫酸鉀（KPS)與亞硫酸氫鈉 (SBS)的氧化-還原引發(fā)體系，以丙烯酰胺（AM)、 二甲基二烯丙基氯化銨（DMDAAC)為主要單體， 以含有氟碳長(zhǎng)鏈的全氟辛基乙基丙烯酸十二氟庚酯（PFMA)為改性單體，通過(guò)自由基膠束共聚法制 備了 FPAD絮凝劑，研究了 FPAD的溶液性能及其對(duì)造紙白水（簡(jiǎn)稱廢水）的絮凝效果。

　　

　　1實(shí)驗(yàn)部分1.1試劑和儀器AM、十六烷基三甲基溴化銨（CTAB)、KPS、 SBS、氨水（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30% )、丙酮、乙醇、氫氧化 鈉、鹽酸：分析純。DMDAAC和PFMA為化學(xué)純。 廢水取自西安某造紙廠，初始透光率為20%，初始 COD 為 282 mg/L。

　　

　　NDJ-1型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)：上海第二分析儀器廠; Ubbelohde型毛細(xì)管黏度計(jì)、PB - 21型pH計(jì)、 ALC - 110. 4型電子天平：賽多利斯科學(xué)儀器有限 公司;CTL-12型COD快速測(cè)定儀：承德華通環(huán)保 儀器廠;101型電熱鼓風(fēng)干燥箱：北京科偉永興儀器 有限公司;722型分光光度計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有 限公司。

　　

　　1.2FPAD的制備將裝有攪拌器、溫度計(jì)、回流冷凝管的三口燒 瓶置于恒溫水浴槽中，加人一定量的CTAB、PFMA 和去離子水，攪拌使之溶解，然后加入一定量的 AM、DMDAAC，再加入氨水調(diào)節(jié)至中性，加入一定 量引發(fā)劑(n(SBS):/KKPS) =1 :2)后于一定溫度 下恒溫聚合反應(yīng)8 h，出料，將聚合物干燥粉碎后 用丙酮-乙醇抽提純化12 h，真空干燥后得FPAD 固體粉末。

　　

　　1.3FPAD特性黏數(shù)和溶液表觀黏度的測(cè)定將FPAD配制成質(zhì)量濃度為1.0 g/L的溶液， 采用毛細(xì)管黏度計(jì)測(cè)定FPAD的特性黏數(shù)（[7J])， 采用旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測(cè)定FPAD溶液的表觀黏度(7?)。 1.4絮凝性能實(shí)驗(yàn)分別在6個(gè)150 raL的燒杯中加人一定量的 廢水試樣，以一定遞增量依次加入FPAD，先以 350 r/min轉(zhuǎn)速攪拌1 min，使FPAD充分分散，再 以120 r/min轉(zhuǎn)速攪拌5 min,停止攪拌后靜止沉降 10 min，取上清液在分光光度計(jì)上測(cè)定溶液透光 率，計(jì)算COD去除率。

　　

　　2結(jié)果與討論2.1PFMA合成條件的優(yōu)化2.1.1PFMA質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)FPAD的[77]和溶液7? 的影響PFMA質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)FPAD的[r；]和溶液77的 影響見(jiàn)圖1。由圖1可見(jiàn)：隨PFMA質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加， FPAD的[17]減小，這說(shuō)明疏水單體PFMA質(zhì)量分 數(shù)增加，F(xiàn)PAD分子內(nèi)發(fā)生了疏水締合作用；隨 PFMA質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，溶液的增大，這是因?yàn)榘l(fā)生 了 FPAD的分子間締合作用；當(dāng)PFMA質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 〇。 3%時(shí)，溶液的7/達(dá)到最大;隨PFMA質(zhì)量分?jǐn)?shù)繼 續(xù)增加，易于形成FPAD分子內(nèi)的疏水締合，分子 鏈發(fā)生卷曲，溶液的r?下降。故本工作適宜的 PFMA質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%。

　　

　　2.1.2反應(yīng)溫度對(duì)FPAD的[rj]和溶液77的影響 反應(yīng)溫度對(duì)FPAD的[刎和溶液^的影響見(jiàn) 圖2。由圖2可見(jiàn)：反應(yīng)溫度低于50 t時(shí)，隨反應(yīng) 溫度提高，F(xiàn)PAD的[劍和溶液7?均增大;反應(yīng)溫度 為50 t時(shí)，F(xiàn)PAD的[r;]和溶液7?均達(dá)到最大值; 反應(yīng)溫度高于50 t時(shí)，F(xiàn)PAD的[7?]和溶液r;均呈 下降趨勢(shì)。這是因?yàn)椋悍磻?yīng)溫度低于50 t時(shí)，溫度 升高有利于單體向活性鏈擴(kuò)散和提高聚合鏈引發(fā) 與增長(zhǎng)速率;反應(yīng)溫度高于50 t時(shí)不利于活性中心 的穩(wěn)定，引發(fā)劑分解速率提高，短時(shí)間內(nèi)體系中生 成的自由基數(shù)目增多，使FPAD的相對(duì)分子質(zhì)量下 降，致使FPAD的[7?]和溶液7?均下降。

　　

　　■900800700600500 1 ? dal2.1.3DMDAAC質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)FPAD的[7;]和溶 液77的影響DMDAAC質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)FPAD的[”]和溶液v 的影響見(jiàn)圖3。由圖3可見(jiàn)：隨DMDAAC質(zhì)量分?jǐn)?shù) 增加，F(xiàn)PAD的U]和溶液均增大，這是因?yàn)?DMDAAC在溶液中呈電陽(yáng)性，隨DMDAAC質(zhì)量分 數(shù)增加，共聚物鏈在靜電作用下更為伸展，F(xiàn)PAD 的分子間締合作用增強(qiáng)，F(xiàn)PAD的[77]和溶液77均 增大；但DMDAAC質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)15%后，F(xiàn)PAD 分子之間的氫鍵作用減弱，導(dǎo)致FPAD的[r;]和溶 液7；增幅減緩。綜合考慮，DMDAAC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 15%較適宜。 2.1.4引發(fā)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)FPAD的[77]和溶液T7 的影響引發(fā)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)FPAD的[T；]和溶液7?的 影響見(jiàn)圖4。

　　

　　由圖4可見(jiàn)，隨引發(fā)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，F(xiàn)PAD的 [T7]和溶液7；均減小，這是因?yàn)椋阂l(fā)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò) 大，導(dǎo)致體系在反應(yīng)初期產(chǎn)生大量自由基，提高了 共聚物的聚合反應(yīng)速率，會(huì)產(chǎn)生大量相對(duì)分子質(zhì)量 較低的共聚物，使FPAD的[r;]和溶液均較小; 引發(fā)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò)小，雖然FPAD的[T；]和溶液77 均較大，但反應(yīng)速率太低。綜合考慮，引發(fā)劑質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為0.3%較適宜。

　　

　　2.2FPAD的絮凝性能2.2.1FPAD加入量對(duì)廢水透光率和COD去除率 的影響在PFMA質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%、DMDAAC質(zhì)量分 數(shù)為15%、引發(fā)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為〇? 3%、反應(yīng)溫度為 50 t的最佳條件下制備了絮凝劑FPAD。FPAD加 人量對(duì)廢水透光率和COD去除率的影響見(jiàn)圖5。 由圖5可見(jiàn)，F(xiàn)PAD加人量為15 ~ 30 mg/L時(shí)，廢 水透光率較高且變化不大，說(shuō)明FPAD的最佳加入 量范圍較寬，絮凝效果好。由圖5還可見(jiàn)：隨FPAD 加入量增加，COD去除率升高；FPAD加人量為 15 mg/L時(shí)，COD去除率達(dá)最高;FPAD加入量繼續(xù) 增加，COD去除率略有下降。綜合考慮，F(xiàn)PAD最 佳加人量為15 mg/L。

　　

　　2.2.2絮凝體系pH對(duì)廢水透光率和COD去除率 的影響在室溫下，用氫氧化鈉和鹽酸調(diào)節(jié)絮凝體系 pH，絮凝體系pH對(duì)廢水透光率和COD去除率的 影響見(jiàn)圖6。由圖6可見(jiàn)，隨絮凝體系pH升高，廢 水透光率和COD去除率均先升高后下降，pH為6 ~ 9時(shí)廢水透光率和COD去除率均較高，pH為6時(shí) 廢水透光率達(dá)到最高值，為98. 7%。這是因?yàn)樾跄?體系pH較低時(shí)，溶液中大量的陽(yáng)離子屏蔽了高分 子鏈中的陽(yáng)離子基團(tuán)，分子鏈卷曲，不利于架橋， 絮凝能力不高。提高絮凝體系pH,高分子鏈逐漸 伸展，中和及架橋能力提高，且廢水中Al3+及Ca2+ 的存在形式從簡(jiǎn)單的金屬離子變?yōu)榻j(luò)合體，具有較 好的絮凝能力。

　　

　　圖6 絮凝體系pH對(duì)廢水透光率和COD去除率的影響?透光_ cor>丈除+3結(jié)論a)以PFMA為疏水單體，與AM和DMDAAC通過(guò)自由基膠束共聚法制得FPAD絮凝劑。最佳聚 合反應(yīng)工藝條件：PFMA質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 3%，引發(fā)劑 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%，DMDAAC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%，共 聚反應(yīng)溫度為50 t。

　　

　　b)用FPAD處理初始透光率為20%、初始 COD為282 mg/L的廢水，當(dāng)FPAD加人量為 15 mg/L、絮凝體系pH為6時(shí)，廢水透光率最高， 可達(dá)98.7% ;絮凝體系pH為6 ~9時(shí)廢水透光率和 COD去除率均較高。