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第 1 期 郭 睿，等: HPCS-AM-DAC 共聚物的合成及其絮凝性能 ·157·

水资源短缺已经成为全球普遍难题，废水的回 粒度表面电位分析仪，英国 Malvern 公司。
收与利用也越来越被重视。絮凝沉降法是应用最广 1.2 方法
[1]
泛、成本较低的污水处理方法之一 。目前，广泛 将 1 g HPCS 加入通有 N 2 且装有 25 mL 蒸馏水
使用的絮凝剂是无机絮凝剂，但无机絮凝剂受 pH 变 的三口烧瓶中，搅拌使其溶解，30 min 后加入 1.7%
化影响较大，生成的絮体易碎，且处理后的水体中 （以 HPCS 质量为基准，下同）的硝酸铈铵溶液 5
含有较多的金属离子，有机絮凝剂的开发弥补了无 mL，升温至 70 ℃，引发 20 min 后，通过恒压滴液
机絮凝剂的不足，但其价格昂贵，对絮凝的胶体选 漏斗缓慢滴加 3.5 g DAC 与 1 g AM 混合单体，完成
择性大，不易降解，且会对人体产生致畸和致癌 后再滴加 1 g AM 单体，35 min 滴加完后继续反应 4 h，
[2]
作用 。 反应结束后加入丙酮，抽滤得到滤饼，将滤饼放入
壳聚糖作为一种新型天然高分子水处理剂，得 乙醇中浸泡，脆化，50 ℃烘干，以乙醇作为溶剂索
到了越来越多的关注 [3-4] ，其来源广泛、安全无毒、 氏抽提，抽提完成后 50 ℃干燥，得到精制的黄色
易于生物降解，是一种可持续发展的资源，但其水 HPCS-AM-DAC 三元共聚物。
溶性差，只能溶于酸性溶液中，所以，改性壳聚糖 1.3 阳离子度的测定 [12]
已成为国内外研究热点 [5-7] 。壳聚糖季铵盐及壳聚糖 称取 0.1000 g 充分干燥的产物于锥形瓶中，加
丙烯酰胺共聚物是壳聚糖改性常见的两种产物 [8-10] ， 50 mL 水充分溶解。滴加 2~3 滴质量分数为 5%的铬
壳聚糖季铵盐中氮正离子的接入稳定了壳聚糖正电 酸钾水溶液指示剂，摇匀。用 0.1 mol/L 硝酸银标准
荷，增强了絮凝性能，但其相对分子质量无大幅度 水溶液滴定至溶液刚出现砖红色沉淀即为滴定终
提高，吸附架桥能力无明显改善；而壳聚糖丙烯酰 点，产物消耗硝酸银体积为 V 2 （mL），不添加 HPCS-
胺共聚物正电荷密度有限，限制了絮凝性能，且壳 AM-DAC 的空白样消耗硝酸银体积为 V 1 （mL），每
聚糖在共聚过程中易凝胶，水溶性大幅度降低。 组实验平行滴定 3 次。阳离子度按式（1）进行计算。
V 
基于以上问题，本文以可溶性的羟丙基壳聚糖  2 V 1  c
% 阳离子度  100 （1）
（HPCS）、丙烯酰胺（AM）、丙烯酰氧乙基三甲基 m /354
氯化铵（ DAC）为原料 合成三元高 分子共聚物 式中 :c 为硝 酸银标准 溶 液 浓度， mol/L ； m 为
（HPCS-AM-DAC），考察了反应温度、引发剂用量、 HPCS-AM-DAC 样品质量，g；354 为羟丙基壳聚糖
单体滴加时间、DAC 用量对阳离子度及特性黏数的 季铵盐单元的摩尔质量，g/mol。
影响。同时，考察了 HPCS-AM-DAC 对高岭土模拟 1.4 特性黏数测定 [13]
废水的最佳絮凝条件，简单探讨了絮凝过程机理。 称取0.06 g充分干燥的HPCS-AM-DAC溶于50 mL
CH 3 COOH-NaCl 混合溶液中（CH 3 COOH 与 NaCl
1 实验部分 物质的量比为 2︰1），在 25 ℃下使用乌氏黏度计测
定空白溶剂及 HPCS-AM-DAC 混合溶液在管中流下
1.1 试剂与仪器 的时间，采用一点法〔式（2）〕计算 HPCS-AM-DAC
HPCS（相对分子质量为 270000），实验室自制 [11] ；
的特性黏数[η]，平行测定 3 次取平均值。采用式（3）
AM，AR，天津市科密欧化学试剂有限公司；DAC，
计算 HPCS-AM-DAC 相对分子质量 M w 。
AR，广东滃江化学试剂有限公司；硝酸铈铵，AR， 
上海山浦化工有限公司；丙酮、乙醇，AR，天津市       sp  3ln  r  / 4 （2）
富宇精细化工有限公司；硝酸银，AR，天津市河东   1.81 10 M    3 0.93 （3）
w
区红岩试剂厂；铬酸钾，AR，天津市盛奥化学试剂 式中：η r 为相对黏度，η r =t/t 0 (t 0 和 t 分别代表空白溶
有限公司；阳离子聚丙烯酰胺（CPAM，阳离子度 剂及 HPCS-AM-DAC 混合溶液在管中流下的时间)；
30%），上海阿拉丁生化科技股份有限公司；高岭土， η sp 为增比黏度，η sp =η r1 ；ρ为羟丙基壳聚糖溶液质
AR，天津市大茂化学试剂厂；超纯水。 量浓度，g/L；M w 为产物相对分子质量。
VECTOR-22 型傅里叶变换红 外光谱仪、 1.5 絮凝性能测定
ADVANCⅢ400 MHz 型核磁共振波谱仪(以 D 2 O 为 以浊度去除率为指标进行絮凝实验。采用高岭
溶剂，TMS 为内标)，德国 Burker 公司；Axis Supra 土模拟废水，配制原水浊度为 200 NTU 的废水，参
型 X 光电子能谱仪，英国 Kratos 公司；棕色酸式 照 GB13200—91 测试絮凝后上清液的浊度和 Zeta
滴定管、恒压滴液漏斗，上海启航玻璃仪器厂； 电位。
VEGA-3-SBH/ Octane Prime 型扫描 电镜， 捷克 浊 度去除率 /% =
TESCAN 公司；Ultima Ⅳ型 X 射线衍射仪，上海仁 空白 品 度-絮凝样浊 后上清液 浊度  100
特检测仪器有限公司；Zetasizer nano-ZS90 型纳米 空白品度浊
样