两级污泥法在高浓度氨氮工业废水中去生物氮的去除.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流两级污泥法在高浓度氨氮工业废水中去生物氮的去除.精品文档.两级污泥法在高浓度氨氮工业废水中去生物氮的去除1 概述各种各样人类活动产生大量氨氮废水：石化产品、化肥和食品工业、城市固体垃圾处理站点或者猪农场垃圾的沥出液。处理这类垃圾产生一系列环境问题，其中水生物是最大的受害者，因为溶解水里的自由氨。BNR工艺是去除废水中低浓度氨氮最普遍的方法，但是不适用于处理高浓度氨氮废水，使用更频繁的物化法，比如吹脱。生物处理高浓度工业废水主要问题是高浓度氨氮或者亚硝酸盐抑制硝化反应。但是从环境和经济观点来看，BNR工艺处理高浓度氨氮废水是一个引人注意的方法。在设计生物废水处理厂要求氮去除中硝化和反硝化速率是关键参数。考虑到这个原因，非常由必要通过实验确定最大硝化速率（MNR）和最大反硝化速率（MDR），实验条件按照工业比例与处理厂相似。本研究的目的是去确定对氨氮浓度5000mgN-NH4+/L实际工业废水的生物法处理法。这个浓度高于所查找的参考资料的浓度。为了减少法总体积同时保证两阶段污泥较适宜，BNR使用不同尺寸。本论文采用了两个独立阶段法中的一个；第一阶段是硝化活性污泥阶段和第二阶段是反硝化过程。每个阶段由一个反应池和沉淀池组成，产生两个不同微生物菌种生长：硝化微生物和反硝化微生物。为了处理低COD/N比率工业废水，有必要增加外加有机碳源。在反硝化过程中使用不同标准选择特殊外加碳源。首先，有必要考虑碳化合物产生最高MDR。已出版的参考资料给出了一些对照数据。一席作者提出乙酸比葡萄糖、甲醇、乙醇取得更高的速率。然而，其它作者用甲醇取得了与使用乙酸相接近的结果。一些参考资料显示乙酸比甲醇达到更高的速率，尽管其它论文显示相反的结果。也有必要考虑外加碳源的成本和有效性。如果碳源是化学混合物（乙醇、甲醇和乙酸），它能以一定市场价格得到。如果计划建工业规模处理厂，外加碳源应该是便宜的，并且能产生足够的数量保证污水处理厂连续运行。使用含碳副产品能满足这些要求，它们被由工厂普遍产生的，但不认为是废物产品。本论文主要研究两阶段污泥法硝化和反硝化阶段，目的为了确定MNR和MDR.。另外，温度对反硝化过程的影响，和研究不同外加碳源对反硝化的影响。2 材料和方法2.1 废水说明除了高浓度氨氮废水（N-废水），工艺还包括处理另一种工业废水，主要含有有机物（COD废水），它有利于反硝化。然而，这种有机物不足够反硝化所有生成的硝酸盐。因此，要使用外加碳源。表格2说明了两种实际工业废水基本组成。可以看到，在含氮废水中氨氮浓度范围为40006000mgNH4+/L，而含COD废水中COD浓度范围为13001500mgCOD/L。大多数这种有机物质是乙醇，因此很容易生物降解。含氮废水也包含了高浓度氯化物和硫酸盐阴离子。2.2 外加碳源概述两种外加碳源使用两工业加工副产品。第一种副产品是酒精饮料生产的混合废物。第二种副产品是化工厂的废物，甲醇、异丙基乙醇和丙酮构成。它主要成分是甲醇。表格3显示了两种副产品的成分。贯穿这篇论文，它们称为“乙醇混合物”（酒精饮料废物形成的）和“甲醇混合物”（化学废物形成的）。处理厂每一个反应器都有在线传感器（溶解氧（DO）、pH、ORP、温度）连接到探测控制器上。所有控制器和水厂机械元件与一台PC相连接，尽管不同数据获取卡（先进技术PCL726、PCL813和PCLD885）。为了自动控制所有法，用C语言设计专门软件。根据以前软件设计，包括图形监控、数据备份、和关键工艺参数的控制（流量、pH、DO和温度）。pH控制根据ON/OFF法则扮演可靠的药剂师作用增加碳酸钠。DO控制根据计算机里设计的数值PID法则，它能修改空气流量，使用了一个大的流量计（Bronkhorst Hi-Tec，020Ln/min）。处理厂位于室内，通过加热、通风和空调来调节温度。2.4 实验设置实验工作在两级污泥中进行，处理厂分两个独立的阶段：硝化和反硝化。图1显示了处理平面图。含氮废水流进硝化活性污泥法，一个27L好氧反应池和一个沉淀池构成。好氧反应池自动控制pH在7.5。DO通过PID控制器保持在3mgO2/L。保持温度在20300天，然后改变温度在1530天，最害将温度控制在25。污泥停留时间（SRT）大约为25天。 水和污泥线 空气线 控制线 图1 处理厂布置图硝化活性污泥法的流出量是反硝化活性污泥法的流进量1/3倍（图1）。其它两个是含COD 废水和外加碳源。反硝化阶段由一个27L缺氧反应池、一个15L曝气池和一个沉淀池构成。氮气在缺氧池生成，在曝气池中吹脱，因此有利于下一步沉淀。温度和好氧反应池相同。pH不用控制，它的值大约为8.09.0。SRT在15天左右。氮负荷率（NLR），硝化和反硝化率定义为HRT是水力停留时间，VSSreactor是生物量浓度，N-NH4+in是流进氨氮浓度，N-NH4+out是流出氨氮浓度，N-NOX-in是流进氮氧化物浓度以及N-NOX-out是流出氮氧化物浓度。2.5 分析方法总悬浮固体（TSS）、挥发性悬浮固体（VSS）、污泥体积指数（SVI）、碱度和氨氮按照APHAS标准方法进行分析。氯化物（Cl-）、硫酸盐（SO42-）、亚硝酸盐（NO2-）、硝酸盐（NO3-）和氟化物（F-）用WATERS量子4000E CE根据毛细管电泳作用进行分析。分析条件为20温度，15千伏负电源，在254纳米间接用UV检测和5分钟分析。3 结果和讨论目前研究硝化和反硝化反应池生物接种来源改进Ludzack-Ettinger反应器的初步研究，该反应器已经处理工业废水由一年多了。法用相同微生物菌启动，然后朝着专业菌培养（由于特殊的实验条件）。两级污泥厂连续运行了450天，使用实际、高浓度工业废水。3.1 硝化3.1.1 pH控制含氮废水含有碱度比硝化根据化学计量所需碱度药少。为了解决这个问题，一套自动控制法通过增加固体碳酸钠控制硝化反应池的pH。这个控制供应了必要的碱度，因此pH条件有利于反应。硝化反应最佳pH值范围为7.58.5。本实验选择7.5值，由于高的pH氨氮物会转化为氨，而氨会抑制反应。添加碳酸钠提供了硝化细菌适宜的条件，避免了使用它们培养基之一的物质无机碳，该物质会产生潜在抑制。校正固体药剂师供给碳酸钠准确的数量（每剂量1.3gNa2CO3）。由于控制法记录每天总的剂量，可以计算出每天使用碳酸钠总量。在这个实验中，检验碳酸钠消耗量是否和碱度减少理论值相同，寻求硝化法适宜的设计值（每N-NH4+消耗7.1gCaCO3,或者4.26gCO32-/g N-NH4+）。所得实验值为消耗每gN-NH4+需要6.1±0.6g Na2CO3，与4.4±g CO32-/g N-NH4+(非常接近理论值)相一致。在运行140天后，反硝化法部分水回流到硝化法。通过该污水回流重新获得了反硝化法产生的部分碱度，因此减少了碳酸盐添加量。3.1.2 污泥培养硝化反应池开始生物量浓度大约为4000mgVSS/L。图2显示该反应池的VSS和TSS浓度和它的SVI。在整个研究中VSS浓度保持在3500±700mgVSS/L。VSS/TSS比率为48±8。但是，这个比率在200至250天时低于平均值；值降低是由于外加碱源引起的。最初碳酸钠改变为另一种便宜的碱源氢氧化钙；硝化反应池中添加钙离子引起硫酸盐和氯化沉淀。那些盐分增加了污泥无机成分，VSS/TSS比率减少到3035。为了解决该问题，碱源再用碳酸钠，VSS/TSS比率达到本研究的平均值。在整个研究中硝化污泥有好的沉淀性，VSI值低于50mL/g。3.1.3 氮的去除图3显示了在450天运行期间硝化法进水和出水所有氮化合物的浓度和氨氮去除百分比。有两个周期，一个没有碱回流，另一个有碱回流（反硝化法出水，如图1）。回流包括硝化法中稀释进水氨氮浓度，但没有降低NLR。表格4显示两个运行的操作参数。在两个运行平均硝化率非常高。在整个研究中氨氮去除率也非常高，范围为90100。图2  TSS，VSS，%VSS/TSS和整个研究中硝化法的SVI值图3 在整个研究中硝化法进水和出水所有氮化合物的浓度和氨氮去除百分比表格4整个研究中硝化法操作参数比较进水氨氮浓度和出水氧化氮浓度（亚硝酸盐和硝酸盐），证实了氨氮去除是由于硝化发应，两个浓度相等。另外，碳酸盐消耗所得值和硝化化学计量值相等。那些结果否认了氨氮是通过吹脱或者其他微生物（如ANAMMOX处理）途径去除的。3.1.4 最大硝化率和那些工业规模处理厂相似的条件下进行实验确定MNR，连续等等。在进行那些实验遇到的问题是含氮废水中高浓度，因为如果NLR比MNR大，大量氨氮积累将会发生。积累抑制了反应，所观察到的硝化速率不是最大值。因此，实验逐渐地、控制 NLR增长的进行。紧紧当NLR稍微超过MNR时，法才有一些氨氮积累；但是，观察到硝化率依然时最大值。三个实验分别在15、20和25进行。图4（a）显示第一个实验在温度15时的结果。实验开始时NLR为0.06gN-NH4+/gVSS-1d-1，没有发生氨氮积累。在NLR增加到0.13mgN-NH4+/(gVSS.d)时，NLR明显高于MNR，产生了150mg N-NH4+/L积累。测量了三个水力停留时间516天时段，可以知道计算除出作为平均值的MNR，其值为0.10±0.01g N-NH4+/(gVSS.d)。图4（b）和图4（c）分别显示了第二个和第三个实验结果。两个实验的MNR计算和第一个实验相同，第二个实验（T=20）MNR的计算利用了测量了二个水力停留时间1320天时段，其值为0.21±0.01g N-NH4+/(gVSS.d)。第三个实验（T=25）MNR的计算利用了测量了二个水力停留时间1220天时段，其值为0.37±0.03g N-NH4+/(gVSS.d)。那些数值说明了温度对硝化率的影响。温度系数是1.14±0.03，调节那些速率适应于方程（）。图5将本实验25时MNR值与不同处理高浓度、氨氮废水法已出版的数据相比较。由于大多数早期数据在25取得的，因此MNR也选择该温度。本实验MNR明显高于BNR一级污泥法MNR见表。这是合乎逻辑的结果，由于在一级污泥法进水COD/N比率对可完成的MNR的不良影响。更具体来说，进水COD/N比率3.4，MNR硝化系统获得了0.37gN-NH4+/(gVSS.d)，是一级污泥系统处理相同废水的12倍，其硝化反硝化速率为0.03 gN-NH4+/(gVSS.d)。为了使本研究MNR与生物膜硝化速率对比，硝化速率采用容积负荷而不是质量负荷。在25做实验，MNR容积负荷为1.3gNm-3d-1。本研究实验数据与固定硝化生物膜系统比较，提供了十分不一致的结果。不同结果的原因也许是工业废水不同成分。尽管它们都能用于高浓度氨氮废水处理，但它们彼此有自己的特性，影响了生物处理过程。工业废水研究包括高浓度氨氮、高浓度硫酸盐、氯化物和一定浓度氟化物（见表2）。那些成分会影响生物处理；例如，高浓度氯化物或者氟化物会抑制硝化处理。3.1.5 基质对硝化的抑在第一次运行所取得的结果证实进水氨氮浓度5000mgN-NH4+L-1处理困难，由于小的去除百分比下降导致硝化反应器500 mgN-NH4+L-1积累。去除百分比下降的原因是NLR的增加超过了系统反硝化速率的直接结果。在500mgN-NH4+L-1,20和pH=7.5时，自由氨浓度大约7.7 mgN-NH4+L-1。自由氨引起氨氮氧化和亚硝酸氧化菌的抑制。抑制也导致1500N-NO2-L-1的积累和硝化速率从0.15下降到0.10 mgN-NH4+VSS-1d-1。为了减轻这个抑制，当硝化反应器中氨氮浓度接近300mg N-NH4+L-1数值时，NLR开始下降了。3.2 反硝化在不同阶段硝化系统的出水在反硝化系统中处理，利用两种不同外加碳源。为了研究两种外加碳源对反硝化速率的影响，在稳定状态，系统的MDR被评价。3.2.1 乙醇混合物作为碳源的反硝化乙醇混合物作为第一种外加碳源用来做实验。外加碳源作为COD-废水主要含有相同有机物，工业产生的。进水和出水氮浓度（硝酸盐加上亚硝酸盐，尽管亚硝酸盐的作用几乎忽略）见图5（a）。温度保持20，外加碳源流量被调节保持COD/N比率为5gN-1，以确保系统不被有机物抑制。200天外加碳源研究分成6个运行阶段。表6概括了运行参数的数值和给出了每个运行阶段的氮和生物浓度平均值，采用了标准偏差。反硝化速率的误差根据消耗量来计算，误差与每个浓度标准偏差。在运行1和2里，系统受硝化系统供应大量的氮抑制。为了使运行加快，在运行36固体硝酸钠添加一定数量到反硝化反应器里。在运行3和4系统一直受到基质的抑制，由于出水氮浓度在0和30mgN-NOx-L-1之间浮动。在运行4反应器中生物浓度增加到平均值9700mgVSSL-1。高浓度生物量产生了大量氮气，引起了沉淀池上浮问题。在运行5这个问题被克服了，通过减少系统里生物浓度到平均值3600mgVSSL-1。在这个运行里，反硝化不再受基质抑制，由于出水氮浓度一直超过60mgN-NOx-L-1。在那些条件下取得反硝化速率是MDR：0.64±0.10g N-NOx-gVSS-1d-1。这个速率保持了21天，因此它被认为稳定状态被取得了。在如此高的速率运行导致操作问题，由于大量氮气产生。由于这个原因，进水浓度降低了。在新的反应条件下反硝化速率下降到0.22±0.07 N-NOx-gVSS-1d-1，该数值保持了55天高性能水平，没有引起任何大的操作困难。最后运行说明了本系统可以在高反硝化速率运行比较长的阶段。在反硝化阶段使用乙醇混合物消耗的COD/N比值是4.3±0.4gCODgN-1。表7对本研究取得的MDR和几个已经出版的论文进行了比较。可以看到本研究MDR高于一级污泥系统（硝化反硝化）所取得的MDR。原因是在本系统没有通氧气到缺氧池，因此没有好氧硝化有机物质。在本系统产生了高百分比反硝化菌。但是，在序批式反应器里纯培养反硝化细菌，其MDR大于本研究的MDR.3.2.2 甲醇作为外加碳源的反硝化运行200天后，外加碳源改变为甲醇混合物。用自来水稀释，为了维持与乙醇有相同HRTs。图5（b）显示了甲醇作为外加碳源时反硝化系统进水和出水氮浓度（硝酸盐加上亚硝酸盐，尽管亚硝酸盐作用可以忽略）。温度保持在25，进水COD/N比值为5gCODgN-1,为了确保本系统不会受有机物限制。以这种外加碳源运行了140天，分成了三个阶段。表8概括了每个阶段运行参数和显示了氮平均值和生物浓度，和标准偏差。反硝化速率误差计算采取误差与每个浓度有一定的关系为标准误差。用这种碳源，没有显示氮受限制的迹象，因此没有必要添加固体硝酸氮取得MDR。在80天内反硝化速率从0.04±0.03gN-NOx-gVSS-1d-1增加到0.17±0.06 gN-NOx-gVSS-1d-1。这个增加是由于反硝化生物适应甲醇混合物需要一段时间。有报道说适应甲醇的时间在50和100天。利用甲醇混合物做碳源时COD/N比值是3.9±0.5gCODgN-1。表9对比了利用甲醇混合物为碳源取得的MDR和不同已经出版了用纯甲醇为碳源的研究。一级污泥硝化和反硝化系统的反硝化速率是很大的，有比本研究更高和更低值。反硝化污泥系统和纯培养的结果比所有目前研究都要高。更低速率是由于碳源使用在本目前研究，纯的甲醇不能利用。图5 反硝化系统进水和出水氮浓度，（a）乙醇混合物作为碳源，（b）甲醇混合物作为碳源3.2.3 比较最大反硝化速率为了比较使用两种碳源所取得的MDR，有必要修正甲醇混合物的MDR，由于该速率是在25测得而乙醇是在20测得的。相同微生物通过实验确定温度系数是1.10。通过修正后，甲醇混合物在20的MDR大约为0.11gN-NOx-gVSS-1d-1，然而乙醇混合物是0.64 gN-NOx-gVSS-1d-1。因此使用乙醇混合物的MDR大约是使用甲醇混合物的MDR的6倍。这个比率高于其他参考资料数值，使用乙醇的MDR大约是使用甲醇的MDR1.53.5倍。这个不同是由于乙醇混合物使用组分，它包括了丙酮（10）和异丙基乙醇（10）。4 结论本论文的结果说明了含有氨氮浓度高达5000mgN-NH4+L-1、高浓度硫酸盐和氯化物的工业废水可以使用生物。两级污泥硝化反硝化系统去除。活性污泥系统取得的硝化速率非常高。取得的MNR在15、20、25分别为0.10、0.21和0.37gN-NH4+gVSS-1d-1。在整个实验中硝化污泥有非常好的沉淀性能，SVI值小于50mLg-1。不论进水浓度有多大，氨氮去除百分比是非常高（90100）。处理这种高浓度氨氮工业废水主要问题是硝化处理受基质抑制。活性污泥反硝化系统处理硝化系统出水，在不同阶段使用两种不同外加碳源。第一种碳源主要是乙醇，第二种碳源是甲醇（60）、丙酮（10）和异丙基乙醇（10）的混合物。为了研究两种外加碳源对反硝化速率的影响，MDR在稳定状态估算的。第一种碳源在20取得的MDR大约为0.64 gN-NOx-gVSS-1d-1，然而第二种碳源在25是0.17 gN-NOx-gVSS-1d-1。如果温度系数考虑的话，使用乙醇的反硝化速率大约高于使用甲醇的反硝化速率6倍。两性聚丙烯酰胺的制备及其性能研究两性聚丙烯酰胺（AmPAM)的分子结构较为独特，因而具有特殊的性质1。它是一种人工合成的多功能高分子聚电解质，分子链上同时含有阴、阳离子基团，具有很好的水溶性、很高的分子量和良好的粘性容量。其阴离子基团通常有羧基、硫酸基或磷酸基, 阳离子基团通常有季铵盐基、吡啶嗡离子基或喹啉嗡离子基。阴离子基团可以通过酰胺基水解制得, 也可以通过酰胺基的反应接枝聚合, 阳离子基团一般是通过接枝获得，也可以通过酸胺基团的反应活性接枝聚合上去。从20世纪90年代起，国外(如日本、美国和法国)对AmPAM的研究已趋于活跃，中国对APAM的研究起步较晚。APAM独特的化学结构而导致的独特性质使其在石油开采、污水处理、造纸助剂等方面具有广泛应用前景，因此研究和开发AmPAM对国民经济发展和环境保护有着极其重要的意义。1 实验部分1.1 仪器三口烧瓶，水浴锅，721 型分光光度计，乌氏粘度计，量筒，磁力搅拌器，真空烘箱。1.2 试剂丙烯酰胺（AM），分析纯，天津福晨化学试剂厂欢装罚?CH3)2NH），化学纯，上海凌峰化学试剂公司；甲醛（HCHO），分析纯，广东汕头西陇化工厂；过硫酸胺（NH4）2S2O8），分析纯，上海试剂一厂；亚硫酸氢钠(NaHSO3)，化学纯，上海试剂总厂；丙烯酸(AA),化学纯，国药集团化学试剂有限公司。1. 3 实验方法1. 3. 1丙烯酰胺和丙烯酸的共聚反应将丙烯酸和丙烯酰胺单体配成一定浓度水溶液，用10%的氢氧化钠溶液调节pH值，在氮气保护下，于60以适量过硫酸钾脲作氧化还原型引发剂，引发共聚3 h ，得丙烯酸丙烯酰胺共聚物。该共聚物为阴离子型聚丙烯酸类水溶性高分子2。1. 3. 2 Mannich改性将一定浓度的聚丙烯酰胺溶液加入到恒温水浴中的四口烧瓶中,加温到一定温度后,加入甲醛和二甲胺(摩尔比为11.2)的预混液,反应一定时间后取出备用。将共聚物在pH10 和50下进行Mannich 反应，即用共聚物中丙烯酸摩尔数1.1倍的甲醛和二甲胺改性，得叔胺型两性聚丙烯酸类水溶性高分子3-5 。1.4性能测试与结果表征1.4.1 分子量的测定按GB12005.1-8 9和G/T12005.10-92用乌氏粘度计测定。再按下式计算平均相对分子量MV。1.4.2胺化度测定6 准确称取干燥的APAM 0.1g（正确至0.001g），用蒸馏水溶解后，加嗅甲酚绿一甲基红指示剂67滴，然后用0.05mol/L的标准盐酸溶液滴定溶液至橙色。式中：C标准盐酸的摩尔浓度；V样品消耗盐酸的体积，mL；V0空白试验消耗盐酸的体积，mL；W样品质量，g；128N-二甲胺基甲基丙烯酰胺的分子量。注：计算中假定只有丙烯酰胺和N-二甲胺基甲基丙烯酰胺两种链节。1.4.3絮凝性能测定将2高岭土悬浊液充分振荡均匀后，量取100mL置于具塞量筒中，加入一定量的絮凝剂后，翻转量筒数次，直到药剂混合均匀为止。将量筒竖放，静置一段时间后用721分光光度计在640nm下测定上清液吸光率值 7，然后用下式计算沉降率。式中，A0为空白溶液的吸光率值。1.4.4 两性型PAM的红外光谱表征用傅立叶红外光谱仪测定两性型聚丙烯酰胺的结构。2 结果与讨论2.1丙烯酰胺丙烯酸共聚物合成2.1.1引发剂浓度的影响图1 引发剂浓度对分子量的影响按自由基聚合规律，引发剂浓度增加，在同样温度下，体系中的自由基浓度增加，引发速率加快，提高引发剂用量有利于提高聚合物的粘度，即提高分子量8，但是引发剂用量增加到一定用量时，继续增大引发剂用量，会发生交联，聚合物的分子量反而下降。由图1可知，将引发剂的浓度应以0.6%为宜。2.1.2单体浓度的影响图3 单体浓度对分子量的影响从图2可以看出，随着单体浓度的增加，分子量不断增加，但当单体浓度达到30%后，分子量增加趋势减缓，因此控制单体浓度在30%。2.1.3 pH值的影响图4  pH值对分子量的影响在聚合中，介质的pH值影响反应和聚合物的结构性质，较低pH值下（<7）聚合易伴生分子内和分子间的酰亚胺化反应，形成支链或交联型产物；在较高pH值下（>7），单体分子或聚合物变成含有羧基的共聚物。因为本实验采用共聚法要制得一定水解度的产品，因而我们在酸性条件下聚合。从图4可以看出，pH值从4到6.5范围内，随pH值升高，分子量增加较快；pH值在3时，分子量也较大。但由于pH值过低，对反应设备和贮存设备要求较高，而且交联严重，因而我们选用pH值在6.5左右。2.2曼尼奇反应2.2.1物料配比的影响表1 物料配比对丙烯酰胺和丙烯酸共聚物胺化度的影响 AM:HCHO:(CH3)2NH（mol比） 胺化度(%) AM HCHO (CH3)2NH 1 0.5 1 14.6 1 0.8 1.1 17.5 1 0.8 1.2 22.4 1 1 1.1 19.8 1 1 1.2 25.5使用甲醛和二甲胺改性时，常采用胺/醛（摩尔比）大于1，即胺相对于醛过量。因为此反应在碱性条件下才能进行，这样可保证体系的pH>7。随着二甲胺用量的增加碱性增加 ,反应产物的胺化度增加，而且可以减少游离醛和羟甲基丙烯酰胺的含量，有利于产物的稳定，但二甲胺用量过多，不仅生产成本增加 ,还会影响产品的质量，因此本实验选定甲醛和二甲胺摩尔比为 1:1.2。2.2.2反应温度的影响图5 反应温度对胺化度的影响从图5可以看出，聚丙烯酰胺胺化度随反应温度的升高而增加，但温度达到50后，胺化度提高不明显，并且在高温条件下,加快了交联反应速度,导致交联产物增加,因而一般控制温度在50。2.2.3反应时间的影响图6反应时间对胺化度的影响从图6中可以看出，随着反应时间的延长，产物的胺化度提高，当反应至3 h，胺化度已达22.5，继续反应胺化度增加不明显，有时甚至下降，这是因为长时间在较高温度下反应,加速了羟甲基团间交联反应和产品水解所致。从经济的角度考虑，将反应时间定为3 h。2.3对高岭土悬浊液的絮凝性能2.3.1絮凝剂用量的影响图7 絮凝剂用量对悬浊液去除率的影响从图7可以看出，沉降率随着絮凝剂浓度的增加先增后减，当絮凝剂浓度为10mg/L时，沉降率达到最大值92.6。2.3.2 pH值的影响图8  pH值对悬浊液去除率的影响高岭土悬浊液pH值的变化对悬浊液絮凝性能的影响如图8所示。从图8可以看出，与阳离子聚丙烯酰胺和阴离子聚丙烯酰胺相比，两性型聚丙烯酰胺在pH=210范围内絮凝效果都很好，即pH适用范围较宽，而且两性型聚丙烯酰胺的絮凝效果受pH值变化的影响较小，因而在实际应用中适应性也较强。2.5两性聚丙烯酰胺的红外光谱分析9,10图9 AmPAM红外谱图 表2  AmPAM乳液的红外谱图分析结果 官能团 振动形式 吸收峰位置（cm-1） 强度 -CONH2 C=O 1654.48 s -CH2- CH 2949.83 m -CH3 CH 1450.17 s -COOH CO OH 1200.911405.22 ss -COO- CO 1405.22 sAmPAM 的红外线光谱分析如图9，谱图分析结果如表2所示。从红外谱图及分析结果可知阳离子聚丙烯酰胺乳液含有酰胺基团、亚甲基基团和羧基二聚体，这些基团为两性聚丙烯酰胺的特征基团。 3 结论1.丙烯酰胺单体和丙烯酸单体共聚反应，单体浓度30，采用氧化还原引发体系，pH值6.5左右，制得阴离子丙烯酰胺共聚体。2.丙烯酸丙烯酰胺共聚反应中，当引发剂浓度为0.6%，单体浓度为30%，pH值为6.5，分子量可达到400万以上。3.Manich反应中，当原料配比（mol比）PAM:HCHO:(CH3)2NH为1:1:1.2，反应温度50，反应时间3小时，胺化度可达25.8。4.傅立叶红外表征结果表明：两性型PAM具有羧基、羟基、酰亚胺和酰胺基团，红外表征结果完全符合PAM乳液的基团征。