Chi-g-CPAM絮凝高岭石的原位动力学和絮体形态研究

本研究开发了一种高效絮凝剂——壳聚糖接枝阳离子型聚丙烯酰胺(Chi-g-CPAM)，并比较了其与商用阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)对高岭石悬浊液的絮凝行为，分析了絮凝过程动力学以及相应的絮凝层形态变化规律。本文采用原子转移自由基聚合法(ATRP)在硅片上修饰了Chi-g-CPAM和CPAM，采用耗散型石英晶体微量天平进行了原位絮凝行为研究。结果表明Chi-g-CPAM絮凝高岭石的平衡时间仅是CPAM的0.46倍，且高岭石层的总质量更大。Chi-g-CPAM对高岭石的絮凝行为可较好的用动力学拟一阶模型模拟；CPAM絮凝高岭石的过程无法用单一模型来拟合，其初始阶段符合Elovich这一经验方程，反映了絮凝过程中活化能变化较大，这与CPAM的长链分子的架桥、卷扫作用有关。絮体形态研究表明，Chi-g-CPAM和高岭石形成的絮凝层较为致密(K₁ = 0.3513)且不随时间改变，CPAM初始阶段絮凝层构象松散(K₁ = 0.4663)，在800 min后观察到絮凝层构象逐渐塌陷(K₂ = 0.2026)。采用两种絮凝剂进行沉降实验，在用量为75 g/t时，Chi-g-CPAM处理的高岭石悬浊液上清液浊度和CPAM处理的相同，但沉降层厚度小于CPAM，说明Chi-g-CPAM和高岭石的絮凝絮团更致密，这和构象研究分析表现出一致性。该研究有助于更好地了解絮凝剂的絮凝行为，有助于开发用于选矿和尾矿处理的高效絮凝剂。