合成有機(jī)高分子絮凝劑

時(shí)間：2023-03-24 19:09:04來源：food欄目：食品快速檢測(cè) 閱讀：

合成有機(jī)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(jī)高分子絮凝劑的生產(chǎn)速度增長(zhǎng)很快，平均年增長(zhǎng)速度為12%～15%，從美國(guó)在水和廢水處理中使用的水處理化學(xué)品的情況看，合成高分子絮凝劑的消費(fèi)量增長(zhǎng)速度比無機(jī)絮凝劑要快得多，而且很多合成高分子絮凝劑的研制技術(shù)已較成熟，并已形成規(guī)模生產(chǎn)。在我國(guó)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(guó)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(dá)國(guó)家相比，我國(guó)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(diǎn)，但仍存在著儲(chǔ)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(shì)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(duì)水中膠體、懸浮顆粒的吸附“架橋”能力強(qiáng)，故能達(dá)到用藥量少而絮凝性能好的應(yīng)用效果。目前我國(guó)優(yōu)質(zhì)聚丙烯酰胺(PAM)的相對(duì)分子質(zhì)量大于1000萬，與國(guó)外同類產(chǎn)品(相對(duì)分子質(zhì)量大于1500萬)比較，性能差距在縮小。為減少PAM應(yīng)用過程對(duì)人體的毒性，我國(guó)對(duì)降低PAM單體含量已取得了很大進(jìn)展，如長(zhǎng)春應(yīng)化所的研究，藥劑相對(duì)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(guó)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(duì)分子質(zhì)量降低，與國(guó)外陽離子聚丙烯酰胺相對(duì)分子質(zhì)量已達(dá)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(guó)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(zhǎng)，但我國(guó)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(guó)廢(污)水處理，特別是污泥脫水發(fā)展的“瓶頸”。我國(guó)已加強(qiáng)陽離子聚丙烯酰胺的技術(shù)攻關(guān)，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(yīng)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(shí)含有陰、陽離子基團(tuán)的聚合物，其中陰離子基團(tuán)為羧酸、磺酸、硫酸，陽離子基團(tuán)為叔胺、季銨鹽。而兩親高分子絮凝劑是指大分子鏈上同時(shí)含有親水、親油基團(tuán)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(tuán)的乙烯類單體通過自由基聚合反應(yīng)來完成，也可以通過化學(xué)改性來達(dá)到目的。兩親高分子絮凝劑的制備則比較復(fù)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(yīng)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(tuán)和帶電離子基團(tuán)，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(qiáng)疏水性質(zhì)，能改變?nèi)玖系乃苄原h(huán)境。我國(guó)一些研究部門已開發(fā)這類水處理劑，并有較好的應(yīng)用效果。而兩性高分子絮凝劑由于兼有陰、陽離子基團(tuán)的特點(diǎn)，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(duì)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(diǎn)是適用范圍廣，酸性介質(zhì)、堿性介質(zhì)中均可使用。對(duì)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(tuán)，則可以加快絮體的沉降速度，改善絮團(tuán)攪拌時(shí)的機(jī)械強(qiáng)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(qiáng)的吸附作用，還可以屏蔽分子鏈上正、負(fù)離子的靜電吸引，抑制分子線團(tuán)緊縮，使正、負(fù)離子充分發(fā)揮其功能。近幾年，日、德、美等國(guó)對(duì)兩性絮凝劑重新開展了實(shí)用性研究，相繼發(fā)表了一些專利。我國(guó)對(duì)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(shè)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(jiǎn)化流程、減少設(shè)備、方便操作、提高功效，一些專家學(xué)者逐漸開展了多功能水處理劑的研究。國(guó)外已有兼具絮凝、緩蝕、阻垢、殺菌等多種功能的水處理劑。國(guó)內(nèi)對(duì)多功能水處理劑的研究始于20世紀(jì)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(xué)改性，在大分子上引入—COO-、-SO3-、—PO43-等活性基團(tuán)，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(xué)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(jī)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(jī)高分子絮凝劑的一個(gè)主要發(fā)展趨勢(shì)。

(5)向有機(jī)-無機(jī)復(fù)合型絮凝劑方向發(fā)展

隨著水質(zhì)越來越復(fù)雜，單一絮凝劑已不能滿足水處理要求了，復(fù)合型絮凝劑的研究應(yīng)運(yùn)而生，并且發(fā)展很快。復(fù)合型絮凝劑不僅兼具二者的優(yōu)點(diǎn)，而且由于協(xié)同效應(yīng)還增強(qiáng)了絮凝性能。復(fù)合型絮凝劑的制備方法有兩種:物理混合和化學(xué)反應(yīng)合成。近年來科研工作者在有機(jī)-無機(jī)復(fù)合型絮凝劑的研究、開發(fā)和應(yīng)用取得了一些進(jìn)展，這些復(fù)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(fù)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(yīng)用在油田清水鉆井和低固相不分散鉆井液方面，同時(shí)也廣泛應(yīng)用于水法選礦領(lǐng)域，其技術(shù)難點(diǎn)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(yīng)用。

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