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什么是有机高分子絮凝剂?
 

有机絮凝剂的优点是比较经济、用法简单;但用量大、絮凝效果低,而且存在成本高、腐蚀性强的缺点。有机高分子絮凝剂是在20世纪60年代后期才发展起来的一类新型废水处理剂。跟传统絮凝剂相比较,它能够成倍的提高效能,且价格较低,因此有逐步的成为主流药剂的趋势。再加上产品的质量比较稳定,有机聚合类絮凝剂的生产已占絮凝剂总产量30%~60%。
某些天然的高分子有机物比如含羧基较多的多聚糖和含磷酸基较多的淀粉都有絮凝性能。用化学的方法在大分子中引入活性基团可提高这种性能,例如将一种天然多糖进行醚化反应引入羧基、酰胺基等活性的基团后,絮凝性能较好,可加速蔗汁沉降。
把天然的高分子物质如淀粉、纤维素、壳聚糖等跟丙烯酰胺进行接枝共聚,聚合物有着良好的絮凝性能,或兼有某些特殊的性能。国内所研制的一些产品,主要应用于污水处理和污泥脱水。
由于大多数有机高分子絮凝剂本身或其水解、降解产物有毒,且合成用丙烯酰胺单体有毒,能麻醉人的中枢神经,应用领域受到一定限制,迫使絮凝剂向廉价实用、无毒高效的方向发展。
品种分类
有机絮凝剂有不少品种。它们都是含有大量活性基团的高分子有机物,主要有三大类:
1、以天然的高分子有机物为基础,经过化学处理增加它的活性基团含量而制成。
2、用现代的有机化工方法合成的聚丙烯酰胺系列产品。
3、用天然原料和聚丙烯酰胺接枝(或共聚)制成。
有机高分子絮凝剂有天然高分子和合成高分子两大类。从化学结构上可以分为以下3种类型:(1)聚胺型-低分子量阳离子型电解质;(2)季铵型-分子量变化范围大,并具有较高的阳离子性;(3)丙烯酰胺的共聚物-分子量较高,可以几十万到几百万、几千万,均以乳状或粉状的剂型出售,使用上较不方便,但絮凝性能好。根据含有不同的官能团离解后粒子的带电情况可以分为阳离子型、阴离子型、非离子型3大类。有机高分子絮凝剂大分子中可以带-COO-、-NH-、-SO3、-OH等亲水基团,具有链状、环状等多种结构。因其活性基团多,分子量高,具有用量少,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。
聚丙烯酰胺
在国内水处理当中使用最为广泛的絮凝剂,是合成的聚丙烯酰胺系列的产品,主要分为阴离子型与阳离子型,非离子型跟两性离子型。聚丙烯酰胺,常简写为PAM(过去也有简写为PHP)水处理所使用的各种PAM,实质上是用一定比例的丙烯酰胺和丙烯酸钠经过共聚反应生成的高分子产物,有一系列的产品。
聚丙烯酰胺按分子量的大小可分为超高相对于分子量聚丙烯酰胺、高相对分子量的聚丙烯酰胺、当中中相对分子量聚丙烯酰胺和低相对分子量聚丙烯酰胺。超高相对分子量聚丙烯酰胺主要是用于油田的三次采油,高相对分子量的聚丙烯酰胺主要是用做絮凝剂,当中中相对分子量聚丙烯酰胺主要用做纸张的干强剂,低相对分子量聚丙烯酰胺主要是用做分散剂。
聚丙烯酰胺是属于高分子聚合物。专业针对各种难以处理的废水的处理以及污泥脱水的处理。(污泥脱水一般采用阳离子聚丙烯酰胺)在市政污水以及造纸印染行业的污泥处理中,应用广泛。
丙烯酰胺的分子式为:CH2 = CH-CONH2
丙烯酸钠的分子式为:CH2 = CH-COONa
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是聚丙烯酰胺。它由丙烯酰胺聚合而得。
阴离子型有机高分子絮凝剂
聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钙以及聚丙烯酰胺的加碱水解物等聚合物。
苯乙烯磺酸盐、木质磺酸盐、丙烯酸、甲基丙烯酸等共聚物。
阳离子型有机高分子絮凝剂
2.4.1季铵化的聚丙烯酰胺
季铵化的聚丙烯酰胺阳离子均是将-NH2经过羟甲基化和季铵化而得,可以分为聚丙烯酰胺阳离子化和阳离子化丙烯酰胺聚合。
聚丙烯酰胺(PAM)先与甲醛水溶液反应,酰胺基部分羟甲基化,其次与仲胺反应进行烷胺基化,然后与盐酸或胺基化试剂反应使叔胺季铵化。
在碱性条件下,先由丙烯酰胺与甲醛水溶液反应,然后与二甲胺反应,冷却后加盐酸季铵化。产物经蒸发浓缩、过滤,得季铵化丙烯酰胺单体。
聚丙烯酰胺的阳离子衍生物
这类产品多是由丙烯酰胺与阳离子单体共聚合得到的。
两性聚丙烯酰胺聚合物
以部分水解聚丙烯酰胺加入适量甲醛和二甲胺,通过曼尼兹反应合成出具有羧基和胺甲基的两性型聚丙烯酰胺絮凝剂。
丙烯酰胺接枝共聚物
因为淀粉价廉来源丰富,其本身也是高分子化合物,它具有亲水的刚性链,以这种刚性链为骨架,接上柔性的聚丙烯酰胺支链,这种刚柔相济的网状大分子除了保持原聚丙烯酰胺的功能之外,还具有某些更为优异的性能。