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生产过程绿色化是聚丙烯酰胺行业未来的发展趋势?

来源:美源净水材料 作者:Admin 日期:17-06-28 浏览:

聚丙烯酰胺

    近几年我国的雾霾是越来越严重,因此国家环保部门对环境的监管和治理工作越来越重视。随着相关政策的下达,治理措施更是一个比一个还要规范。所以,显而易见的是将聚丙烯酰胺产品用于污水处理技术的绿色化进程将会加快,开发研制适合环境保护需求的低磷、非氮和可生物降解的多功能绿色水处理剂,将成为工业水处理和群众生活污水处理领域中最主流的研究方向。

    生产过程绿色化 绿色化学的思路是从根本上消除污染源,使废物不再产生或得到控制,从源头彻底控制污染。因此,在研究绿色水处理剂和生产工艺中,应该努力实现生产过程的绿色化,在生产过程中控制污染物的产生。生产过程的绿色化,主要体现在采用可以减少或消除对人体健康或环境有害的原料、产物、副产物、溶剂、试剂等的使用或产生的化学工艺和方法。

    (1)分子结构新设计。由于绿色水处理剂及其清洁化生产工艺还处在初步研究阶段,为了节约探索时间,可以通过计算机模拟,进行“虚拟”反应,从而筛选最佳的原料和设备最优的合成路线。目前,采用分子模拟进行分子结构设计和“剪裁”及对用于工业生产的预期指标进行的研究,主要包括磷酸盐和聚合物类阻垢剂。通过生物降解性实验发现,增加聚羧酸阻垢剂分子结构中羧基的数目、酯基支链以及向主链中插入氮、氧元素的方法,均可提高其生物降解性。虽然传统的聚丙烯酸类阻垢剂效果好,但难以生物降解。聚环氧琥珀酸就是经过计算机进行分子设计和“剪裁”后,通过向分子链中插入氧原子,获得了既有优良阻垢性能又容易生物降解的产品。同样的分子设计也应用在了聚天冬氨酸上,通过向其侧基上引入羟基、醚、羟烷基胺、羟基烷氧基烃、羧基、磺烷基、磷酸基等基团,来提高聚合物的储存稳定性以及基体线形结构,从而提高分子的生物可降解性。还可通过将甘氨酸等天然氨基酸与聚天冬氨酸共聚,使聚合物具有高度的生物一致性及可降解性。

    (2)原子经济性反应。选择天然产物为原料,同时在合成路线上实现原子经济性。以聚天冬氨酸的合成为例,原料是从自然中提取;合成路线若以磷酸为催化剂可以制得相对分子质量高的线性高分子,但存在副产物的分离和排放问题。而Donlar的工艺是通过干的固体聚合反应将天冬氨酸转化成聚丁二酰亚胺。在转化过程中,不使用有机溶剂,缩合反应的副产物是水且反应过程的效率很高,产率一般可达97%。将聚丁二酰亚胺进一步碱水解,即可得到聚天冬氨酸。这是个典型的高效而无废物产生的转化过程,实现了原子经济性反应。

    (3)生产工艺的改进。从绿色理念出发,重视生产过程中对环境的影响,改进水处理的生产工艺,如催化剂、反应溶剂等,在选择技术方案、工程项目设计以及技术改造过程中,采纳清洁生产的思榻,研究开发和采用清洁工艺的流程。

    如两性聚丙烯酰胺,是具有特殊功能的絮凝剂和当前最好的污泥脱水剂,在处理一些难度大的污水时,显示出其独特的优良性能,可以提高悬浮液的凝聚、澄清、沉降速度等。其制备过程,通常可采用反相乳液聚合,得到相对分子质量高和产品,但存在有机溶剂污染问题;采用以水为溶剂的溶液聚合法,则可避免废液排放,但是这种方法在生产过程中要经过造粒干燥粉碎工序,干燥过程中会消耗大量能源,粉碎过程则会产生粉尘污染,对工作人员的健康可能造成一定的影响。不过,新型的“水包水”浮液聚合法则有望避免这些缺点,并可减少设备投资,降低能耗和成本,避免了聚合物在干燥过程中的降解,是一种良好的绿色工艺。


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