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，并已形成規模生產。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PAM的廠家有40余家，總生產能力約8000t/a，但與發達國家相比，我國PAM及其衍生物在質量上還存在差距。

合成高分子絮凝劑盡管有很多優點，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展趨勢如下。

(1)向超高分子量和低單體含量發展

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。目前我國優質聚丙烯酰胺(PAM)的相對分子質量大于1000萬，與國外同類產品(相對分子質量大于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，藥劑相對分子質量大于1200萬，游離單體含量小于0.05%，產品溶解性能好。

(2)加速發展龍頭產品一陽離子高分子絮凝劑

目前我國生產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量降低，與國外陽離子聚丙烯酰胺相對分子質量已達到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，且大多數是低檔產品，已成為制約我國廢(污)水處理，特別是污泥脫水發展的“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)等產品有良好的應用性能。

(3)開發兩性/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展。以水溶性染料的脫除為例，染料一般都含有苯環疏水基，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，能改變染料的水溶性環境。我國一些研究部門已開發這類水處理劑，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。它的另一優點是適用范圍廣，酸性介質、堿性介質中均可使用。對廢水中由陰離子所穩定的各種表面活性劑所穩定的懸浮液、乳濁液及各類污泥或由陰離子所穩定的各種膠態分散液，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，相繼發表了一些專利。我國對這類絮凝劑的研究開發起步較晚。

(4) 開發多功能高分子絮凝劑

工業用水與廢水處理過程不僅涉及水質凈化，也有設備管道的保養問題，因此凈化、緩蝕、阻垢、殺菌等問題都十分重要，傳統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展趨勢。

(5)向有機-無機復合型絮凝劑方向發展

隨著水質越來越復雜，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，并且發展很快。復合型絮凝劑不僅兼具二者的優點，而且由于協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，使一部分微粒絮凝沉降，另一部分保持穩定分散。目前常用的產品有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中的推廣應用。

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