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有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺

来源:美源净水材料 作者:Admin 日期:16-07-12 浏览:

    有机高分子絮凝剂用于污水处理始于20世纪50年代末,与无机絮凝剂相比,这种絮凝剂具有用量小、产生的污泥量少、不易受水中共存盐类、PH值及温度的影响,絮凝物沉降速度快、污泥易于脱水等特点。因此该类絮凝剂是近年来国内外普遍重视、发展速度最快的一类水处理剂,目前已由一般的工业废水处理应用发展到用于生活饮用水方面。近年来,有机高分子絮凝剂的新产品不断向世,产品类型、规格更加齐全,功能也逐步多样化,它们不仅具有普通有机高分子絮凝剂的吸附架桥絮凝悬浮物的功能,而且具有电性中和等特殊表面活性作用的破乳除油功能以及通过不同分子间静电相吸、破坏胶粒的稳定性使胶粒互相聚结和絮凝卷扫作用而去除有机污染物的功能等。这使有机高分子絮凝剂,从单纯的污水处理达标回注与回用,发展到达标外排的程度,从而具有更加广阔的应用前景。有机高分子絮凝剂大致可分为天然高分子絮凝剂和合成高分子絮凝剂。迄今为止,有机高分子絮凝剂的工业品种仍以合成聚合物为主。

    合成有机高分子絮凝剂。目前,合成有机高分子絮凝剂主要可分为非离子型、阴离子型、阳离子型和两性离子型絮凝剂等。研究较多的主要后3中、种类型。非离子型高分子絮凝剂大多只有架桥作用,而阳离子、阴离子型高分子絮凝剂除了架桥作用外,还具有电性中和作用,能够吸附带有相反电荷的微粒。

    1.非离子型有机高分子絮凝剂。非离子型有机高分子絮凝剂主要为聚丙烯酰胺。PAM的优点在于其官能团多、相对分子质量大。、稳定性好,吸附架桥能力高、絮凝效果好,同时投加量少,具有适用范围广、产生污泥少等优点。但其脱水性能较差,因此近年来对PAM的研究较少,有逐渐被淘汰的趋势。

    2.阴离子型有机高分子絮凝剂。在有机高分子絮凝剂,阴离子聚丙烯酰胺的发展历史最长、技术最成熟、应用范围最广泛,因而也最受人们的关注。其优点是明显的:一是成本远远低于阳离子有机高分子絮凝剂和两性离子型有机高分子絮凝剂,絮凝效果好,工艺成熟;二是由于其高分子链上所带的活性酰氨基团等,可以和多种物质发生物理、化学反应,使其除具备高分子链的特性外,也具有了优异的表面活性,因而被广泛的应用于造纸、选矿、采油、冶金、建材生产、食品加工、水处理等行业。

    阴离子聚丙烯酰胺的合成方法主要有均聚法和共聚法。目前,国内的聚丙烯酰胺工业生产大都采用均聚共水解或均聚后水解工艺。其缺点在于工艺复杂,水解度难以控制;生产过程中放出大量的氨,腐蚀设备,污染环境。而共聚法没有水解工序,生产周期短,无污染;特别是近年来,随着丙烯酸生产成本的降低和质量的提高,使得用丙烯酰胺与丙烯酸共聚生产阴离子聚丙烯酰胺成为当前研究的重点。

    3.阳离子性有机高分子絮凝剂。由于胶体和悬浮颗粒多带负电荷,使用阳离子絮凝剂可中和悬浮颗粒所带电荷,达到絮凝的目的。因此,阳离子型高分子絮凝剂已成为合成有机高分子絮凝剂的特点。在日、美等国阳离子型有机高分子絮凝的用量约占合成絮凝剂总量的60%,每年还以10%以上的速度增长。阳离子型有机高分子絮凝剂主要是季铵盐类和聚胺类,其中阳离子改性聚丙烯酰胺占有较大比例。阳离子改性聚丙烯酰胺一般通过共聚或曼尼奇反应获得,主要产品有季铵盐化阳离子聚丙烯酰胺、丙稀酰胺-N,N-二甲基氨基丙稀酰胺共聚物。

    此外,二甲基二烯丙基氯化铵的均聚物和共聚物在国外早已工业化,由于它的大分子链上所带的正电荷密度高、水溶性好、分子量适中,具有絮凝和消毒的双重功能,已在国外的饮用水处理领域被大量应用。因阳离子型有机高分子絮凝剂活性基团多,相对分子质量大,具有用量小。浮渣产量少、絮凝能力强、絮体容易分离、除油及除悬浮物效果好等特点,在处理炼油废水、其他工业废水、高悬浮物废水及固液分离中有着广泛的用途。

    然而,阳离子有机高分子絮凝剂也有它的缺点:反应步骤多、工艺复杂、产品收率低、生产成本高;反应中使用的原料大多有毒,操作条件比较苛刻,而且如果没有好的办法除去产品中未反应的游离单体,则它的应用会受到很大的限制,而且产品的相对分子质量分布范围宽,溶解性能不佳。

    4.两性离子型有机高分子絮凝剂。两性离子型有机高分子絮凝剂一般由含有阴、阳离子基团的乙烯类单体,通过自由基共聚反应以及高分子改性得到。其中,阴离子基团为羟基、磺酸基、硫酸基,阳离子基团为季铵盐、吡啶鎓离子基或喹啉鎓离子基。其高分子链节上同时含有正负两种电荷基团,与仅含一种电荷的阴离子或阳离子聚合物相比,它的性能较为独特。它不仅可用作絮凝剂。污泥脱水混凝剂。吸附剂及金属离子螯合剂等,还由于两性离子型有机高分子絮凝剂具有阴、阳离子基团的特点,使其具有电中和、吸附架桥的作用以及分子间的缠绕包裹作用,从而具有较好的脱水性能以及金属离子去除性能。该类絮凝剂的PH值适用范围宽,应用范围广泛,使其成为国内外研究的特点。

    在处理成分复杂的工业废水方面,两性聚丙烯酰胺具有一定的研究应用价值。若能加强两性高分子的结构与应用性能的关系及两性离子型有机高分子絮凝剂的应用性能与作用机理之间关系的研究,为新产品的开发与应用提供理论指导,将有助于稳定产品质量,促进产品的工业化。


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