合成有機高分子絮凝劑

時間：2023-03-24 19:09:04來源：food欄目：食品快速檢測閱讀：

合成有機高分子絮凝劑

[db:作者] / 2022-12-27 00:00

合成高分子絮凝劑在廢(污)水處理中占有重要的位置。近30年來，有機高分子絮凝劑的生產(chǎn)速度增長很快，平均年增長速度為12%～15%，從美國在水和廢水處理中使用的水處理化學品的情況看，合成高分子絮凝劑的消費量增長速度比無機絮凝劑要快得多，而且很多合成高分子絮凝劑的研制技術已較成熟，并已形成規(guī)模生產(chǎn)。在我國聚丙烯酰胺及其衍生物約占合成高分子絮凝劑總量的85%，目前我國生產(chǎn)PAM的廠家有40余家，總生產(chǎn)能力約8000t/a，但與發(fā)達國家相比，我國PAM及其衍生物在質(zhì)量上還存在差距。

合成高分子絮凝劑盡管有很多優(yōu)點，但仍存在著儲存期短、單體含量偏高或分子量不夠理想等問題。因此，合成高分子絮凝劑的發(fā)展趨勢如下。

(1)向超高分子量和低單體含量發(fā)展

由于藥劑分子量大，對水中膠體、懸浮顆粒的吸附“架橋”能力強，故能達到用藥量少而絮凝性能好的應用效果。目前我國優(yōu)質(zhì)聚丙烯酰胺(PAM)的相對分子質(zhì)量大于1000萬，與國外同類產(chǎn)品(相對分子質(zhì)量大于1500萬)比較，性能差距在縮小。為減少PAM應用過程對人體的毒性，我國對降低PAM單體含量已取得了很大進展，如長春應化所的研究，藥劑相對分子質(zhì)量大于1200萬，游離單體含量小于0.05%，產(chǎn)品溶解性能好。

(2)加速發(fā)展龍頭產(chǎn)品一陽離子高分子絮凝劑

目前我國生產(chǎn)的聚丙烯酰胺的陽離子衍生物，取代度還不夠高，制備過程藥劑的相對分子質(zhì)量降低，與國外陽離子聚丙烯酰胺相對分子質(zhì)量已達到1000萬相比差距還很大。鑒于陽離子聚丙烯酰胺在污泥脫水處理中是不可缺少的藥劑，美、日等國陽離子型絮凝劑已占合成絮凝劑總量的近60%，而這幾年仍然以10%以上的速度增長，但我國目前陽離子型絮凝劑只占6%左右，且大多數(shù)是低檔產(chǎn)品，已成為制約我國廢(污)水處理，特別是污泥脫水發(fā)展的“瓶頸”。我國已加強陽離子聚丙烯酰胺的技術攻關，如浙江化工研究院等單位研制了甲基丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷鹽(DMC)類單體與丙烯酰胺的共聚物(DMC-AM)等產(chǎn)品有良好的應用性能。

(3)開發(fā)兩性/兩親高分子絮凝劑

兩性高分子絮凝劑是指大分子鏈上同時含有陰、陽離子基團的聚合物，其中陰離子基團為羧酸、磺酸、硫酸，陽離子基團為叔胺、季銨鹽。而兩親高分子絮凝劑是指大分子鏈上同時含有親水、親油基團的聚合物。兩性高分子絮凝劑的合成一般是利用含有陰、陽離子基團的乙烯類單體通過自由基聚合反應來完成，也可以通過化學改性來達到目的。兩親高分子絮凝劑的制備則比較復雜，一般分為共聚合法(包括非均相共聚、均相共聚、膠束共聚)和大分子反應法等。

目前，絮凝劑的研究正朝脫除水溶性污染物發(fā)展。以水溶性染料的脫除為例，染料一般都含有苯環(huán)疏水基，在絮凝劑的合成中如引入疏水基團和帶電離子基團，則通過螯合作用、靜電相互作用、疏水締合作用，破壞染料親水基，增強疏水性質(zhì)，能改變?nèi)玖系乃苄原h(huán)境。我國一些研究部門已開發(fā)這類水處理劑，并有較好的應用效果。而兩性高分子絮凝劑由于兼有陰、陽離子基團的特點，在不同介質(zhì)條件下，其所帶離子類型可能不同，適于處理帶不同電荷的污染物，特別對污泥脫水，不僅有電性中和，吸附架橋，而且有分子間的“纏繞”包裹作用，使處理的污泥顆粒粗大、脫水性好。它的另一優(yōu)點是適用范圍廣，酸性介質(zhì)、堿性介質(zhì)中均可使用。對廢水中由陰離子所穩(wěn)定的各種表面活性劑所穩(wěn)定的懸浮液、乳濁液及各類污泥或由陰離子所穩(wěn)定的各種膠態(tài)分散液，均有良好的絮凝及泥脫水功效。此外在絮凝劑中引入疏水基團，則可以加快絮體的沉降速度，改善絮團攪拌時的機械強度。如果在兩性絮凝劑中引入不帶電的側(cè)基不僅自身具有較強的吸附作用，還可以屏蔽分子鏈上正、負離子的靜電吸引，抑制分子線團緊縮，使正、負離子充分發(fā)揮其功能。近幾年，日、德、美等國對兩性絮凝劑重新開展了實用性研究，相繼發(fā)表了一些專利。我國對這類絮凝劑的研究開發(fā)起步較晚。

(4) 開發(fā)多功能高分子絮凝劑

工業(yè)用水與廢水處理過程不僅涉及水質(zhì)凈化，也有設備管道的保養(yǎng)問題，因此凈化、緩蝕、阻垢、殺菌等問題都十分重要，傳統(tǒng)做法是分別使用多種水處理劑。為了簡化流程、減少設備、方便操作、提高功效，一些專家學者逐漸開展了多功能水處理劑的研究。國外已有兼具絮凝、緩蝕、阻垢、殺菌等多種功能的水處理劑。國內(nèi)對多功能水處理劑的研究始于20世紀80年代中期，主要以天然高分子為原料，通過醚化、接枝等化學改性，在大分子上引入—COO-、-SO3-、—PO43-等活性基團，制得兼具絮凝、緩蝕、阻垢等多功能水處理劑，如華南理工大學開發(fā)的CG-A系列在油田污水處理中具有良好的絮凝-緩蝕雙重功能。因此，開發(fā)多功能有機高分子絮凝劑，使研制出的絮凝劑兼具凈化、緩蝕、阻垢、殺菌等多種功能亦是合成有機高分子絮凝劑的一個主要發(fā)展趨勢。

(5)向有機-無機復合型絮凝劑方向發(fā)展

隨著水質(zhì)越來越復雜，單一絮凝劑已不能滿足水處理要求了，復合型絮凝劑的研究應運而生，并且發(fā)展很快。復合型絮凝劑不僅兼具二者的優(yōu)點，而且由于協(xié)同效應還增強了絮凝性能。復合型絮凝劑的制備方法有兩種:物理混合和化學反應合成。近年來科研工作者在有機-無機復合型絮凝劑的研究、開發(fā)和應用取得了一些進展，這些復合型絮凝劑用于處理各種廢水均取得了較滿意的效果。

(6)開發(fā)選擇性絮凝劑

選擇性絮凝劑是最新的研究課題。它們可用于復雜的膠體系統(tǒng)，使一部分微粒絮凝沉降，另一部分保持穩(wěn)定分散。目前常用的產(chǎn)品有HPAM和聚醋酸乙烯酯-馬來酸酐共聚物，主要應用在油田清水鉆井和低固相不分散鉆井液方面，同時也廣泛應用于水法選礦領域，其技術難點在于絮凝劑選擇性吸附的控制上，這也限制了選擇性絮凝劑在工業(yè)中的推廣應用。

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