开题报告

安徽理工大学本科毕业设计（论文）开题报告姓名马祥伟专业班级化工07-1班指导教师聂容春副教授一、课题的名称、来源1.课题名称光引发合成共聚阴离子型PAM的研究2.课题来源生产科研教学其他二、研究意义、研究现状、研究内容、拟采用的研究思路与方法(可附页)2.1研究意义聚丙烯酰胺(Polyacrylamide，简称PAM)，也称三号絮凝剂。它的产量占高分子混凝剂生产总量的80%,是一种最重要的和使用最多的高分子混凝剂。根据PAM长链结构可分为阴离子型、阳离子型、非离子型和两性离子型。聚丙烯酰胺是一种线性水溶性聚合物，为水溶性聚合物中应用前景最为广泛的品种之一，其分子量高(103～107)，水溶性强，同时可以引进多种离子基团并调节分子量从而得到特定的性能，对许多固体表面和溶解物质具有良好的粘附力。聚丙烯酰胺产品按其分子量的高低可用作絮凝剂、增强剂和分散剂。目前，我国的化工、冶金、造纸、印染、制糖、煤矿等行业均在不同程度地使用聚丙烯酰胺作为絮凝剂，享有“百业助剂”“万能产品”之称[1，2]，而且聚丙烯酰胺是目前世界上应用最广，效能最高的高分子有机合成絮凝剂。随着国家节能减排污水工作的开展，全行业资源节约和环境保护意识越来越强的增强；以及油田开采快到后期，采油率降低。在各方面努力，印染技术，设备，辅助设备和废水处理，一个低投入不断涌现，低运行成本，高效率的节能减排技术和先进典型。聚丙烯酰胺的合成方法有：水溶液均相聚合、分散相聚合、辐射聚合法等[3]，一般采用化学引发剂引发聚合，其工艺成熟，已有好几十年的生产历史。但这些方法也有缺陷，主要是产品质量欠稳定，且生产成本较高等，影响了PAM作为絮凝剂在环保方面的广泛使用。作为絮凝剂使用的PAM除了要求分子量大、溶解速度快以外，还要求合成工艺简单易操作、成本价格较低等。因而研究更先进、更简单、能耗低的PAM合成新方法尤为重要。√√√√√√√√√√2.2研究现状2.2.1聚丙烯酰胺的历史PAM最早是在1893年由Moumeu用丙烯酰氯与氨在低温下反应制得的，1955年才获得工业化。1952年美国氢氨公司首先进行了PAM工业生产的开发研究，两年后即正式投入大规模工业生产。1952年美国道化学公司(DowChemiealComperny)。获得了聚丙烯酰胺的专利权，并于1954年开始工业化生产，80年代初，美国道化学公司已有万吨级生产线。一些具有特殊性能的衍生物也己实现工业化生产。我国聚丙烯酰胺产品的开发是与20世纪50年代末期。1962年上海天原化工厂建成我国第一套PAM生产装置，生产水溶胶产品[4]。随后吉化公司研究院、中国科学院广州化学研究所也研制成功聚丙烯酰胺并投入生产。聚丙烯酰胺作为一种水溶性线型高分子物质，具有优良的增稠、絮凝、沉降、过滤、增粘、助留、净化等多项功能，广泛用于石油开采、水处理、纺织、造纸、选矿、医药、农业等行业中。2.2.2国内现状及趋势国内生产现状我国聚丙烯酰胺产品的开发起步较晚。1962年上海天原化工厂建成第一套聚丙烯酰胺生产装置,生产水溶胶产品。随着今后大型装置的建设,这些小装置都将面临淘汰的可能。目前聚丙烯酰胺的主要应用领域为石油开采、水处理、造纸、高吸水树脂、冶金和洗煤等。1998年国内总消费量为7139万t。目前油田开采用量约占总消费量的81%,水处理占9%,造纸占5%,矿山占2%,其他占3%。311石油开采石油开采是目前国内聚丙烯酰胺最大的市场,其消费量占国内总消费量的81%。我国大型油田包括大庆、胜利、中原、华北、辽河、大港等已进入开采中后期,采出油综合含水率日渐提高,为了稳定我国东部先进的只有大庆油田化学助剂厂一家。国内主要的聚丙烯酰胺主要生产厂家有大庆油田化学助剂厂、广州聚丙烯酰胺工程技术中心、天津化工研究设计院、北京朝阳水处理厂、齐鲁石化公司丙烯腈厂、衡阳市钛白粉厂[5]。2.2.3国外现状及趋势目前世界上聚丙烯酰胺的总生产能力约55万t/a，总产量约为50万t/a。美国、日本、欧洲是聚丙烯酰胺的主要生产国家和地区，其生产能力约占世界总生产能力的75%。生产厂家主要有美国汽巴特种化学品公司(生产能力为1.2万t/a)，道化学公司(生产能力为3.5万t/a)，赛特公司(生产能力为4.0万t/a)，英国的汽巴特种化学品公司(生产能力为4.0万t/a)，法国的SNF公司(生产能力为7.0万t/a)等。法国SNF公司年产7.0万t聚丙烯酰胺的装置是目前世界上最大的聚丙烯酰胺生产装置。2.3研究内容2.3.1课题的主要内容本试验合成聚丙烯酰胺是使用均相聚合法，采用光引发剂、均聚前水解的条件下讨论AA与AM的单体配比、总单体浓度、引发剂用量、pH等因素对APAM的影响。2.3.2拟解决的主要技术问题1）不同因素使用的最佳值2）不同影响因素对APAM特性粘数的影响3）絮凝实验时絮凝剂加入的量2.4完成课题的条件2.4.1仪器非稀释型乌氏粘度计、水浴锅、可见光分光光度计JH·721-100721、富里叶变换红外光谱仪MAGNA-IR750、真空干燥箱DZF-6050、磁力加热搅拌器、电子天平、表面皿、秒表等2.4.2试剂各种类型聚丙烯酸、碳酸钠、丙烯酰胺、氯化钠、煤泥水2.5具体技术路线2.5.1固含量的检测固含量（s）：即从聚丙烯酰胺中除去水分等挥发物后，固体物质的百分含量。固含量的计算公式：式中：s——固含量，%；1m——干燥前试样的质量，g；2m——干燥后试样的质量，g。%10021mms2.5.2特性粘度的检测特性粘数是聚合物溶液的粘数在无限稀释情况下的极限值，用[η]表示，单位:ml/g。方法原理：用一点法，试样以lmol/LNaCl为载体，用非稀释型式乌氏粘度计分别测定溶剂（t0）和溶液的流经液柱的时间（t），根据测得的值计算相对特性粘度，并计算特性粘度。2.5.3阴离子度的检测阴离子度：在AmPAM聚合物中，参加反应的阳离子单体占整个聚合产物的摩尔百分数。阴离子度的计算公式如下（理论值）：2.5.4絮凝性能测定将合成的聚合物用于煤泥水絮凝试验,采用可比性试验,测定煤泥水絮凝澄清后的上层清液的透光率和沉降时间来比较絮凝剂的作用效果。透光率越大,沉降时间越短,澄清沉淀效果越好。实验步骤:取500mL煤泥水试样装入量筒,加入一定量的药剂,并双向翻转量筒5回合,测定沉降高度从450降到200所用时间,8分钟后用光电比色计测上层清液的透光率(澄清度,%),以此评价其絮凝性能。%100AAnAMnAAn三、参考文献[1]严瑞瑄.水溶性聚合物[M].北京:化学工业出版社,1988.70～71.[2]严瑞瑄.水溶性高分子[M].北京:化学工业出版社,1998:3,91,102,143.[3]汪多仁.聚丙烯酰胺的合成进展与应用[J],造纸品化学,1998.[4]崔小明.聚丙烯酰胺的生产应用及市场前景[J],四川化工与腐蚀控制,2000.[5]张达生,朱圣贤.聚丙烯酰胺的生产现状[J].油气田地面工程,2004,23(8):60~61.四、进度安排2011年3月5日至3月29日：选择课题,并着手于相关数据及文献的收集,完成开题报告,确定论文题目；2011年4月3日至5月24日：完成聚丙烯酰胺的制备、性能检测及絮凝效果研究；2011年5月30日：对论文进行修改，最终完成毕业论文的定稿；2011年6月1日至6月5日：准备答辩。五、指导教师意见指导教师签名：日期：年月日六、所在系意见负责人签名（签章）：日期：年月日注：此件由学生本人填写，一式二份，院（部）、指导教师各存一份。