CN107814890A - 一种疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，具体步骤如下：在非离子型表面活性剂存在条件下，向反应装置中加入一定比例丙烯酰胺单体、阳离子单体、低分子量阴离子聚合物和去离子水搅拌至完全均匀形成胶束共聚合体系，之后往该胶束共聚合体系中添加少量增溶剂和光敏引发剂搅拌均匀，待装置内氧气排尽后密封装置并放置于紫外光反应装置中进行光引发胶束共聚和反应，得到疏水缔合型嵌段结构阳离子聚丙烯酰胺胶体，最后将所得胶体进行提纯精炼和干燥造粒得到最终产物。本发明制备的产品兼有疏水缔合性、阳离子基团集中分布、电中和能力强分子量高等优点，絮凝性能良好，可广泛应于多种污水处理和污泥脱水工艺。
Description
技术领域
本发明属于环境废水水处理领域，具体涉及一种疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺的制备方法。
背景技术
絮凝工艺因其简便经济的特点得到广泛应用。絮凝工艺的核心在于絮凝剂的选择。阳离子聚丙烯酰胺（英文为Cationicpolyacrylamide，缩写为CPAM）是一种线性高分子聚合物，其分子链上随机分布有正电荷活性基团，能与废水中带负电荷的胶体颗粒发生电中和和吸附架桥作用，使体系中胶体颗粒脱稳、聚集、沉降进而达到固液分离的目的。对CPAM进行疏水改性能够有效提高其絮凝性能。在阳离子聚丙烯酰胺链上引入少量疏水基团在水溶液中可发生分子间缔合作用，形成空间网状结构，显著提高吸附架桥和卷扫网捕能力，同时加强与胶体颗粒中憎水组分的相互作用，有效提高固液分离效率。对更加高效、经济、适用范围更广的疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺的研究和应用具有广阔的前景。
现有的阳离子聚丙烯酰胺合成方法主要是通过“曼尼奇反应”或羟甲基反应实现，该方法合成条件难以控制，且形成的产品中，阳离子单元在高分子链上随机分布，相近的阳离子单元对胶体颗粒表面同一阴离子点形成多点吸附，造成高分子链的不充分利用。如公开号为CN1814638A的专利“阳离子聚丙烯酰胺的制备方法”是将带有双键的季铵盐和丙烯酰胺单体加水形成水溶液体系，在10℃~40℃的条件下加螯合剂和引发剂聚合2~3个小时，反应后得到的胶块经造粒、烘干、粉碎得到阳离子聚丙烯酰胺。这种方法的不足是合成的产品中，阳离子在分子链上随机分布，且该类阳离子聚丙烯酰胺产品无法与处理对象中的憎水组分发挥作用，絮凝效率和处理对象范围均受到很大局限。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，以解决现有的阳离子聚丙烯酰胺中阳离子随机分布，且无法与处理对象中的憎水组分发挥作用，絮凝效率和处理对象范围均受到很大局限的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）向反应装置中加入丙烯酰胺单体、阳离子单体、疏水单体、阴离子型低聚物和非离子型表面活性剂，以去离子水作溶剂加以搅拌至单体完全溶解形成均匀胶束体系，其中阴离子型低聚物为模板，丙烯酰胺单体与阳离子单体总量记为总单体量，总单体质量分数占反应体系10%~40%，阳离子单体占总质量的1%~28%，丙烯酰胺单体占总质量的3%~36%，控制阴离子型低聚物与阳离子单体摩尔比为1:1，疏水单体占总质量的0.1%~2%；非离子型表面活性剂占总质量的1%~4%；
2) 向上述单体胶束体系中加入尿素作为增溶剂，以无机酸水溶液作pH调节剂调节体系pH值为3~6；往反应装置中通入高纯氮气以驱除装置中空气20min以上，然后向胶束体系中加入偶氮引发剂，持续通氮10min以上，待反应装置中空气被完全排除，密封反应装置；所述尿素的加入量占总质量的0.05%~1.2%，所述偶氮引发剂的加入量占总质量的0.002%~0.8%；
3）在室温条件下将步骤2）中的密封反应装置放置入紫外光反应装置中，在紫外光照射条件下开始光引发胶束共聚合反应，照射时长40~90min后取出，在室温环境中静置熟化2h，制得透明胶状疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺；
4）将步骤3）制得的胶状样品经搅拌完全溶于去离子水中，利用无机酸作为pH调节剂调节溶液至pH＜2后加入丙酮和无水乙醇反复提纯精制，然后将所得白色脱水产品至于真空干燥箱中连续鼓风干燥48小时，干燥温度为50-90℃，最后将得到干燥产品进行研磨造粒，最终得到粉末状疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺产品。
进一步，在步骤1）中，所述阳离子单体为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵； 所述疏水单体为丙烯酸甲酯MA、丙烯酸丁酯BA或丙烯酸十二酯LA类带疏水长链丙烯酸酯类物质；所述阴离子型低聚物为聚丙烯酸钠溶液，其分子量为3000~20000；所述非离子型表面活性剂为多元醇型非离子型表面活性剂吐温类。
进一步，在步骤2）中所述的偶氮引发剂为偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐VA-044或偶氮二异丁脒盐酸盐V-50。
进一步，在步骤3）中紫外光反应装置中的紫外光由100~1000W高压汞灯产生，其光强范围为100~2000uw/cm2，产生紫外光主要波长为365nm。
进一步，在步骤2）和步骤4）中所述的无机酸均为盐酸。
本发明向反应体系中加入一种线性低分子阴离子聚合物作为模板，构成模板共聚合体系，这种阴离子型低聚物主要通过范德华力和静电引力与阳离子单体在共聚合反应开始前发生相互作用，改变聚合单体在聚合体系中的分布情况，进而改变共聚合反应中单体竞聚率、反应速率，并最终改变聚合产物阳离子单元序列分布、分子量分布。
本发明中的胶束共聚合通过在反应体系中加入一种表面活性剂实现，针对本发明的共聚合体系注意选择非离子型表面活性剂，以避免表面活性剂自带电荷属性与阳离子单元或模板低聚物产生相互作用干扰模板共聚合体系。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明采用模板共聚合法和胶束共聚合法相结合的方法合成得到带疏水缔合型嵌段结构阳离子聚丙烯酰胺，通过该方法制备的阳离子型聚丙烯酰胺分子量较高，阳离子单元集中分布，在絮凝过程中展现出更强的电中和性能；另外，通过胶束共聚合法向聚合物分子链上引入少量疏水单元，使产品兼有一定的疏水性，能够有效提高其固液分离性能。
2、本发明制备的嵌段结构疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺兼有疏水缔合性和阳离子单元集中分布的特点，在絮凝过程中吸附架桥、增强型电中和和疏水缔合作用发挥协同作用，絮凝性能良好，可广泛用于多种不同性质污水处理和污泥脱水工艺。
3、本发明在制备过程中，所有试剂均一次性投加，不需要在反应过程中连续投加，降低了反应器复杂程度和成本，对反应器的投资相应降低。
4、本发明在制备过程均在室温条件下进行，无需对反应温度进行控制，对反应器要求更低，且本发明所用波段的紫外光具有较强的穿透能力，能完全穿透混合液使其充分发生聚合，提高反应效率，该紫外光反应装置实用安全、节能环保、操作方便。
5、本发明提供的合成方法所选用的主要原材料均为工业级市售材料，购买方便价格低廉，共聚反应对原料纯度要求低，因此，反应操作简便，生产成本低廉。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。本实施案例在以本发明技术为前提下进行实施，现给出详细的实施方式和具体的操作过程，本发明的保护范围不限于以下的实施例。其中聚丙烯酸钠（PAAS）的纯度为30%，丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC）的纯度为85%，丙烯酸十二酯（LA）的纯度为95%，丙烯酸甲酯（MA）的纯度为95%，丙烯酸丁酯（BA）的纯度为95%，所采用的原料均为市售产品。
实施例1：一种疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，包括如下步骤：
第一步：向反应装置中加入去离子水15.1ml；分子量为3400的聚丙烯酸钠（PAAS）6.47g；丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC）4.71g（nDAC：nPAAS=1:1）；丙烯酰胺（AM）单体12.0g；丙烯酸十二酯（LA）0.337g；非离子型表面活性剂Tween80 1.3g搅拌均匀至单体完全溶解形成均匀胶束溶液，该胶束共聚合体系中AM单体和DAC单体为总单体，则该反应体系中总单体质量分数为40%。
第二步，向上述单体胶束溶液中加入0.07g尿素作为增溶剂，以HCl作为pH调节剂调节胶束共聚合体系pH值至4，向反应装置中连续通入高纯氮气15min，加入0.0104g引发剂偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐VA-044，然后持续通氮10min，待反应装置中氧气被彻底排除，密封反应装置。
第三步，在室温条件下，将第二步中密封反应装置放置入紫外光反应装置中，紫外光主要波长为365nm，由1000W高压汞灯产生，光强为1999uw/cm2，在该光强条件下照射进行光引发胶束共聚合反应90min后，关闭紫外灯，静置熟化2小时，制得疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺，产物性状为白色半透明胶状体。
第四步，将第三步得到的白色半透明胶状产物剪碎，溶于去离子水，待产物完全溶解后使用HCl调节溶液至pH＜2，然后加入无水乙醇和丙酮反复提纯、精炼三次，将得到白色固体放入真空烘箱中连续鼓风干燥48小时，干燥温度为50-90℃，取出进行研磨造粒，最终得到粉末状疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺产品。
根据中国国家标准GB/T12005.1-1989聚丙烯酰胺特性粘数测定方法测得疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺特性黏度为7.96dL·g-1。对市政污水处理厂剩余活性污泥脱水处理，脱水处理前污泥含水率为99%，处理后污泥含水率达到71.3%。
实施例2：一种疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，包括如下步骤：
第一步，向反应装置中加入去离子水24.24ml；分子量为3400的聚丙烯酸钠（PAAS）溶液4.05g；丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC）2.94g（nDAC：nPAAS=1:1）；丙烯酰胺（AM）单体7.5g；丙烯酸十二酯（LA）0.211g；非离子型表面活性剂Tween80 0.8 g搅拌均匀至单体完全溶解形成均匀胶束溶液，该胶束共聚合体系中AM单体和DAC单体为总单体，则该反应体系中总单体质量分数为25%。
第二步，向上述单体胶束溶液中加入0.26g尿素作为增溶剂，以HCl作为pH调节剂调节胶束共聚合体系pH值至4，向反应装置中连续通入高纯氮气15min，加入0.0032g引发剂偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐VA-044，然后持续通氮10min，待反应装置中氧气被彻底排除，密封反应装置。
第三步，在室温条件下，将第二步中密封反应装置放置入紫外光反应装置中，紫外光主要波长为365nm，由1000W高压汞灯产生，光强为1999uw/cm2，在该光强条件下照射进行光引发胶束共聚合反应60min后，关闭紫外灯，静置熟化2小时，制得疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺，产物性状为白色半透明胶状体。
第四步，将第三步得到的白色半透明胶状产物剪碎，溶于去离子水，待产物完全溶解后使用HCl调节溶液至pH＜2，然后加入无水乙醇和丙酮反复提纯、精炼三次，将得到白色固体放入真空烘箱中连续鼓风干燥48小时，干燥温度为50-90℃，取出进行研磨造粒，最终得到粉末状疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺产品。
根据中国国家标准GB/T12005.1-1989聚丙烯酰胺特性粘数测定方法测得疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺特性黏度为8.27dL·g-1。对市政污水处理厂剩余活性污泥脱水处理，脱水处理前污泥含水率为99%，处理后污泥含水率达到70.7%。
实施例3：一种疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，包括如下步骤：
第一步，向反应装置中加入去离子水17.82ml；分子量为5700的聚丙烯酸钠（PAAS）9.71g；丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC）7.06g（nDAC：nPAAS=1:1）；丙烯酰胺（AM）单体4.0g；丙烯酸甲酯（MA）0.53g；非离子型表面活性剂Tween80 0.8g搅拌均匀至单体完全溶解形成均匀胶束溶液，该胶束共聚合体系中AM单体和DAC单体为总单体，则该反应体系中总单体质量分数为25%。
第二步，向上述单体胶束溶液中加入0.069g尿素作为增溶剂，以HCl作为pH调节剂调节胶束共聚合体系pH值至6，向反应装置中连续通入高纯氮气15min，加入0.0128g引发剂偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐VA-044，然后持续通氮10min，待反应装置中氧气被彻底排除，密封反应装置。
第三步，在室温条件下，将第二步中密封反应装置放置入紫外光反应装置中，紫外光主要波长为365nm，由700W高压汞灯产生，光强为1200 uw/cm2，在该光强条件下照射进行光引发胶束共聚合反应60min后，关闭紫外灯，静置熟化2小时，制得疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺，产物性状为白色半透明胶状体。
第四步，将第三步得到的白色半透明胶状产物剪碎，溶于去离子水，待产物完全溶解后使用HCl调节溶液至pH＜2，然后加入无水乙醇和丙酮反复提纯、精炼三次，将得到白色固体放入真空烘箱中连续鼓风干燥48小时，干燥温度为50-90℃，取出进行研磨造粒，最终得到粉末状疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺产品。
根据中国国家标准GB/T12005.1-1989聚丙烯酰胺特性粘数测定方法测得疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺特性黏度为6.59dL·g-1。对城镇生活污水（CODCr：117~136 mg/L;浊度54~73 NTU; pH：8.21~8.87）浊度去除率：97.34%；对CODCr去除率：73.66%。
实施例4：一种疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，包括如下步骤：
第一步：向反应装置中加入去离子水2.56ml；分子量为13000的聚丙烯酸钠（PAAS）18.13g；丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC）13.18g（nDAC：nPAAS=1:1）；丙烯酰胺（AM）单体4.8g ；丙烯酸丁酯（BA）0.34g ；非离子型表面活性剂Tween60 0.7g搅拌均匀至单体完全溶解形成均匀胶束溶液，该胶束共聚合体系中AM单体和DAC单体为总单体，则该反应体系中总单体质量分数为40%。
第二步，向上述单体胶束溶液中加入0.32g尿素作为增溶剂，以HCl作为pH调节剂调节胶束共聚合体系pH值至6，向反应装置中连续通入高纯氮气15min，加入0.0064g引发剂偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐VA-044 ，然后持续通氮10min，待反应装置中氧气被彻底排除，密封反应装置。
第三步，在室温条件下，将第二步中密封反应装置放置入紫外光反应装置中，紫外光主要波长为365nm，由300W高压汞灯产生，光强为800uw/cm2，在该光强条件下照射进行光引发胶束共聚合反应40min后，关闭紫外灯，静置熟化2小时，制得疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺，产物性状为白色半透明胶状体。
第四步，将第三步得到的白色半透明胶状产物剪碎，溶于去离子水，待产物完全溶解后使用HCl调节溶液至pH＜2，然后加入无水乙醇和丙酮反复提纯、精炼三次，将得到白色固体放入真空烘箱中连续鼓风干燥48小时，干燥温度为50-90℃，取出进行研磨造粒，最终得到粉末状疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺产品。
根据中国国家标准GB/T12005.1-1989聚丙烯酰胺特性粘数测定方法测得疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺特性黏度为5.97dL·g-1。对市政污水处理厂剩余活性污泥脱水处理，脱水处理前污泥含水率为99%，处理后污泥含水率达到74.2%。
实施例5：一种疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，包括如下步骤：
第一步：向反应装置中加入去离子水13.65ml；分子量为7200的聚丙烯酸钠（PAAS）7.77g；丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC）5.65g（nDAC：nPAAS=1:1）；丙烯酰胺（AM）单体11.2g；丙烯酸丁酯（BA）0.84g；非离子型表面活性剂Tween40 0.6 g搅拌均匀至单体完全溶解形成均匀胶束溶液，该胶束共聚合体系中AM单体和DAC单体为总单体，则该反应体系中总单体质量分数为40%。
第二步，向上述单体胶束溶液中加入0.32g尿素作为增溶剂，以HCl作为pH调节剂调节胶束共聚合体系pH值至4.5，向反应装置中连续通入高纯氮气15min，加入0.0064g引发剂偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐VA-044，然后持续通氮10min，待反应装置中氧气被彻底排除，密封反应装置。
第三步，在室温条件下，将第二步中密封反应装置放置入紫外光反应装置中，紫外光主要波长为365nm，由800W高压汞灯产生，光强为1700uw/cm2，在该光强条件下照射进行光引发胶束共聚合反应75min后，关闭紫外灯，静置熟化2小时，制得疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺，产物性状为白色半透明胶状体。
第四步，将第三步得到的白色半透明胶状产物剪碎，溶于去离子水，待产物完全溶解后使用HCl调节溶液至pH＜2，然后加入无水乙醇和丙酮反复提纯、精炼三次，将得到白色固体放入真空烘箱中连续鼓风干燥48小时，干燥温度为50-90℃，取出进行研磨造粒，最终得到粉末状疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺产品。
根据中国国家标准GB/T12005.1-1989聚丙烯酰胺特性粘数测定方法测得疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺特性黏度为7.63dL·g-1。对模拟含油进行处理，其最大除油率和除浊率分别可达84.7%和56.1%。
由上述5个实施例可以得出：采用本发明的方法合成的疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺不论是应用在处理市政污水处理厂剩余活性污泥脱水方面还是应用在处理对城镇生活污水和模拟含油的水方面都取得了良好的处理效果，这主要是基于本发明制备的嵌段结构疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺兼有疏水缔合性和阳离子单元集中分布的特点，在絮凝过程中吸附架桥、增强型电中和和疏水缔合作用发挥协同作用，使得其絮凝性能良好。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围的，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）向反应装置中加入丙烯酰胺单体、阳离子单体、疏水单体、阴离子型低聚物和非离子型表面活性剂，以去离子水作溶剂加以搅拌至单体完全溶解形成均匀胶束体系，其中阴离子型低聚物为模板，丙烯酰胺单体与阳离子单体总量记为总单体量，总单体质量分数占反应体系10%~40%，阳离子单体占总质量的1%~28%，丙烯酰胺单体占总质量的3%~36%，控制阴离子型低聚物与阳离子单体摩尔比为1:1，疏水单体占总质量的0.1%~2%，非离子型表面活性剂占总质量的1%~4%；
2) 向上述单体胶束体系中加入增溶剂，以无机酸水溶液作pH调节剂调节体系pH值为3~6；往反应装置中通入高纯氮气以驱除装置中空气20min以上，然后向胶束体系中加入偶氮引发剂，持续通氮10min以上，待反应装置中空气被完全排除，密封反应装置；所述增溶剂为尿素，其加入量占总质量的0.05%~1.2%，所述偶氮引发剂的加入量占总质量的0.002%~0.8%；
3）在室温条件下将步骤2）中的密封反应装置放置入紫外光反应装置中，在紫外光照射条件下开始光引发胶束共聚合反应，照射时长40~90min后取出，在室温环境中静置熟化2h，制得透明胶状疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺；
4）将步骤3）制得的胶状样品经搅拌完全溶于去离子水中，利用无机酸作为pH调节剂调节溶液至pH＜2后加入丙酮和无水乙醇反复提纯精制，然后将所得白色脱水产品至于真空干燥箱中连续鼓风干燥48小时，干燥温度为50-90℃，最后将得到干燥产品进行研磨造粒，最终得到粉末状疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺产品。
2.根据权利要求1所述疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于：在步骤1）中，所述阳离子单体为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵； 所述疏水单体为丙烯酸甲酯MA、丙烯酸丁酯BA或丙烯酸十二酯LA类带疏水长链丙烯酸酯类物质；所述阴离子型低聚物为聚丙烯酸钠溶液，其分子量为3000~20000；所述非离子型表面活性剂为多元醇型非离子型表面活性剂吐温类。
3.根据权利要求1所述疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于：在步骤2）中所述的偶氮引发剂为偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐VA-044或偶氮二异丁脒盐酸盐V-50。
4.根据权利要求1所述疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于：在步骤3）中紫外光反应装置中的紫外光由100~1000W高压汞灯产生，其光强范围为100~2000uw/cm2，产生紫外光主要波长为365nm。
5.根据权利要求1所述疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于：在步骤2）和步骤4）中所述的无机酸均为盐酸。
6.根据权利要求2所述疏水缔合型阳离子聚丙烯酰胺的制备方法，其特征在于：所述的吐温类包括吐温40、吐温60或者吐温80。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109453752A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-03-12 | 重庆大学 | 一种阳离子型磁性纳米颗粒及其制备方法和应用 |
| CN111690106A (zh) * | 2020-07-09 | 2020-09-22 | 重庆工商大学 | 一种多嵌段结构絮凝剂的制备方法 |
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| CN114409846A (zh) * | 2022-02-28 | 2022-04-29 | 南京瑞迪高新技术有限公司 | 一种光聚合疏水改性聚丙稀酰胺的合成方法 |
| WO2022233094A1 (zh) * | 2021-05-07 | 2022-11-10 | 南京大学 | 一种疏水改性阳离子淀粉絮凝剂及其制备方法和应用 |
| CN116948089A (zh) * | 2023-09-21 | 2023-10-27 | 河南博源新材料有限公司 | 一种阳离子型聚丙烯酰胺系三元共聚物及其制备方法 |
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 顾颖鹏: ""紫外光引发模板聚合HACPAM及其污泥脱水性能研究"", 《重庆大学硕士学位论文》 * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109453752A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-03-12 | 重庆大学 | 一种阳离子型磁性纳米颗粒及其制备方法和应用 |
| CN111690106A (zh) * | 2020-07-09 | 2020-09-22 | 重庆工商大学 | 一种多嵌段结构絮凝剂的制备方法 |
| WO2022233094A1 (zh) * | 2021-05-07 | 2022-11-10 | 南京大学 | 一种疏水改性阳离子淀粉絮凝剂及其制备方法和应用 |
| CN113845618A (zh) * | 2021-10-09 | 2021-12-28 | 中科乐美科技集团有限公司 | 一种疏水缔合型阳离子水溶性高分子的胶束聚合制备方法 |
| CN113845618B (zh) * | 2021-10-09 | 2022-04-08 | 中科乐美科技集团有限公司 | 一种疏水缔合型阳离子水溶性高分子的胶束聚合制备方法 |
| CN114409846A (zh) * | 2022-02-28 | 2022-04-29 | 南京瑞迪高新技术有限公司 | 一种光聚合疏水改性聚丙稀酰胺的合成方法 |
| CN116948089A (zh) * | 2023-09-21 | 2023-10-27 | 河南博源新材料有限公司 | 一种阳离子型聚丙烯酰胺系三元共聚物及其制备方法 |
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