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4.3 合成有机高分子絮凝剂 有机高分子絮凝剂同无机高分子絮凝剂相比,具有用量少、絮凝速度快、受共存盐类、pH值及温度影响小、生成污泥量少、并且容易处理等优点,因而有着广阔的应用前景。目前使用的有机高分子絮凝剂主要有合成和改性高分子絮凝剂两种类型。 合成有机高分子絮凝剂分为非离子型、阳离子型、阴离子型和两性四种,分子量在50—600万之间。聚丙烯酰胺(PAM)是应用最多的合成有机高分子絮凝剂,占合成高分子絮凝剂总量的80%左右。Mouren于1893年最早制得PAM。1954年首先在美国实现商业化生产。60年代我国开始研制有机高聚物,但种类很少,当时作为商品出售的只有聚丙烯酰胺和羧甲基纤维素等几个种类,且基本局限于阴离子型和非离子型。 近20年来,有机高分子絮凝剂的增长速度为12%一15%。自70年代中期美国的Merck公司和Halliburton公司首先研制出阳离子PAM以来,阳离子型絮凝剂就一直呈明显增长势头。在美国、日本合成有机高分子絮凝剂的市场占有率均大于80%。 4.3.1 概况 常用的有机絮凝剂有:聚丙烯酰胺(PAM,主要为非离子型品种)、聚氧乙烯(非离子型)、聚乙烯胺(阳离子型)、部分水解的聚丙烯酰胺(HPAM,阴离子型)、聚乙烯磺酸盐(阴离子型) 阴离子有机絮凝剂研制开发较早,技术较成熟,但由于受应用范围的限制,现在有关阴离子有机高聚物新产品的研究报告已很少. 阳离子有机高聚物的研制开发,一直呈上升趋势。阳离子聚合物的絮凝性能不仅表现在可通过电荷中和及吸附架桥作用使悬浮胶粒絮凝,还可与带负电荷的溶解物进行反应,生成不溶性的盐,而且不论分子量大小,均起絮凝作用.所以人工合成的阳离子聚电解质在废水污水处理中的应用越来越广泛.表3列出了聚电解质在污水处理中的部分使用情况.可以看出,阳离子型聚电解质的使用范围非常广泛. 4.3.2 阳离子有机絮凝剂 日本自七十年代后期以来.阳离子型絮凝剂一直呈明显增长势头,在废水处理中的用量目前已超过了阴离子型和非离子型絮凝剂.西方一些发达国家在废水处理中也大量使用阳离子絮凝剂,所以关于人工合成阳离子型絮凝剂的研制值得注意. 由于合成阳离子聚电解质的应用性能很好,因而这方面的研究十分广泛,品种也很多.研究较普遍的主要有聚丙烯酰胺的改性、环氧氯丙烷与胺类的反应产物、聚亚胺、聚季胺. 聚丙烯酰胺的改性 环氧氯丙烷与胺类的反应产物 聚亚胺 聚季胺 在国外,对这些类型聚合物的研究已比较成熟,大部分已成为广泛应用的商品:美国氰胺公司生产的聚(甲基丙烯酸N,N一二甲基氨基乙酯),聚N一(二甲基氨基甲基)一丙烯酰胺,聚(二烯丙基二甲基氯化铵)等均是高效阳离子型聚电解质。 4.3.3 两性高分子絮凝剂 随着水污染的日趋严重和水中污染物的复杂化,人们又研制出了两性高分子絮凝剂。 两性高分子絮凝剂是指在同一高分子链上台正负两种电荷的聚电解质产品。它同时具备阴、阳离子型絮凝剂的特性。因为分子链带有正负两种电荷,故它可同时吸附水中的阴阳离子和胶团,加之较长的分子链能形成架桥、网捕的作用,可使水中的杂质微粒迅速团聚沉降,并具有较高的滤水量和较低的滤饼含水率。 两性高分子絮凝剂可在大范围pH值使用。用来处理印染废水、造纸废水、炼钢厂废水、毛纺厂废水等均有良好效果,而且可以减少污泥量并有利于污泥脱水。 聚丙烯酰胺改性与共聚两性高分子絮凝剂 ?两性聚丙烯酰胺(APAM) 将一定量的PAM与适量碳酸钠溶液水解半小时,将pH值调至6—7,再加入适量的甲醛和二甲胺,在一定的温度下反应2h,自然冷却,加入定量的硫酸二甲酯季铵化,半小时后出料,即得无色透明的两性聚丙烯酰胺。 ?AMPS-MAD共聚物 将2- 丙烯酰胺基- 2 -甲基丙基磺酸钠(AMPS)和2 -丙烯酰胺- 2 -甲基丙基三甲基氯化铵,在水溶液中聚合制得共聚物(AMPS -MAD),分子量≥106 ?AM-AMPS-MAD 将丙烯酰胺、2 -丙烯酰胺- 2 -甲基丙基磺酸钠和2 -丙烯酰胺-2 -甲基丙基三甲基氯化铵在0.5mg/LNaCl水溶液中自由基聚合,制得低电荷密度的三元共聚物,分子量为2.78~6.77×106 ?甜菜碱型丙烯酰胺共聚物 丙烯酰胺与新型羧基甜菜碱2 -(2 -丙烯酰胺基- 2- 甲基丙基二甲胺)乙酸进行自由基聚合,用小角激光散射测定聚合物的分子量为6.3~10.4×106。 PAN- DCD型两性高分子絮凝剂 PAN -DCD型两性高分子近年来在国外发展迅速,其中美国、德国和日本等国家进行了不少的研究开发工作,据悉,PAN -DCD在德国的产量仅次于产量最高的聚丙烯酰胺。 基本制备工艺是将聚丙烯腈或腈纶废丝(PAN)与双腈双胺(DCD)在N,
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