您好,欢迎来到巩义市美源净水材料有限公司!
聚丙烯酸胶类阳离子絮凝剂使用现状和发展前景
加入时间:2012/1/9 9:42:36 浏览
 本为主要了解关于聚丙烯酰胺中阳离子絮凝剂应用分析。同时在使用过程中存在哪些问题,从而推出聚丙烯酰胺阳离子絮凝剂在以后的发展前景。

阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂(CPAM)是一类高分子聚电解质,其水溶液带正电荷,它可与水中带负电荷微粒起中和及吸附架桥作用,使体系中的微粒脱稳、絮凝,从而有利于沉降和过滤脱水,并且具有脱色功能,更适合于有机质含量高的废水如染色、造纸、纸张着品、水产品加工等工业废水,以及城市污水处理工艺中的污泥脱水等。近年来,CPAM的发展越来越快,已约占絮凝剂总量的60%。特别是其共聚型产品因电荷度可控、电荷分布均匀、制造工艺简单而备受瞩目。现就近年来国内外阳离子丙烯酰胺类絮凝剂的研究进展作简单概述,并对今后的发展方向进行探讨。

聚丙烯酰胺的阳离子改性法 聚丙烯酸胺PAM的阳离子改性法就是对PAM进行改性,制取获得CPAM。在早期的美国专利中就有报道,用PAM与阳离子化的氨基-醛类树脂反应制取CPAM,它的优点是可以得到价廉的制品,絮凝效果也较好,但其有个致命的弱点,即存放时间有限。PAM也可和次氯酸盐(如NaClO)在碱性条件下反应得到阳离子型的聚乙烯亚胺。聚乙烯亚胺为阳离子聚电解质,也可看作是丙烯酰胺和乙亚胺的共聚物。其缺点也是存放时间不长。 目前, 采用最多的方法是对非离子PAM进行曼尼其(Mannich)反应改性,或生成聚乙烯亚胺来完成的。

Mannich反应是将均聚生成的聚丙烯酰胺进行胺甲基化,即将PAM和甲醛、仲胺进行反应,产物为二甲胺基- N-甲基丙烯酰胺聚合物。 如果再与硫酸二甲酯反应,就生成季胺盐。另外,PAM 也可和聚乙撑亚胺(PET) 反应,和肼反应获得CPAM,但其产品价格较高,且有毒, 目前发展不快。杨旭等利用聚丙烯酰胺与甲醛和二甲胺发生Mannich反应,生产叔胺阳离子聚丙烯酰胺,再与硫酸二甲酯或盐酸反应生成阳离子聚丙烯酸胺,李明用非离子型聚丙烯酰胺、甲醛、二甲胺等,通过ManniCh反应,合成N- 氨甲基聚丙烯酰胺的阳离子絮凝剂,所得产品对污水具有较强的絮凝、助凝力。李卓美介绍, 采用二氰二胺对PAM进行改性,获得了一种新型的CPAM,它对印染废水的活性艳红X-33有良好的脱色絮凝作用,其净化效果可达99%。 通过对聚丙烯酸胺进行改性,可以得到性能良好的阳离子絮凝剂,不仅有助于絮体的长大, 用于污染处理时,有利于改善水质。但Mannich反应产生的阳离子絮凝剂由于毒性问题,不能用于水处理。

丙烯酰胺单体与阳离子单体共聚 用丙烯酰胺(AM)单体与阳离子共聚合成CPAM。从合成的溶剂环境考虑,可以采用水溶液聚合和悬浮液聚合。另外,还可采用辐射聚合、热引发聚合、光引发聚合、沉淀聚合、胶囊聚合等。 AM单体与阳离子二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAA) 单体共聚合成,可制得性能优良的CPAM类絮凝剂。

聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAA)是一种水溶性阳离子聚合物,其均聚物或共聚物具有正电荷高水溶性好、相对分子质量易于控制腐效无毒、造价低廉等优点。因而被广泛应用于石油开采、造纸及印染纺织污水处理等领域, 具有广阔的应用前景。如:将DMDAA的一些均聚物或共聚物用干水处理,能获得比目前较常用的无机絮凝剂和有机絮凝剂更好的处理效果。陆兴章等利用AM与二甲基二烯丙基氯化胺共聚,合成了具有五员环结构的二甲基二烯丙多季胺盐均聚物与共聚物- HC型阳离子高分子絮凝剂。

该类絮凝剂经急性毒性实验证实无毒性,可用于给水的处理。 近几年出现的反相悬浮聚合以及反相微浮液聚合逐渐得到重视,其优点是由于有悬浮介质的存在,导热方便,产品形态易于控制。用反相乳液聚合方法制备的PDMDAA/AM是一种带有阳离子基团的线型高聚物,它的大分子链上所带的正电荷密度高,水溶性好,絮凝能力强,在污水处理中用量少,不污染环境。吴全才用此法得到的聚合物相对分子质量高,水溶性好,残留单体含量低。该产品可单独使用,也可与无机絮凝剂复合使用。当与无机絮凝剂复合使时,会实现优势互补,降低成本,而絮凝效果则比原单独使用更好。对一些阳离子度低、相对分子质量较高的DMDAA聚合物絮凝剂, 这一点尤其重要。张跃军等采用AM和DMDAAC共聚合得到聚丙烯酸胶阳离子絮凝剂(PDA) ,将该产品用于废纸再生造纸废水的处理,比较了无机絮凝剂聚合氯化铝或有机阳离子聚丙烯酸胺单独使用时和无机絮凝剂与有机絮凝剂配合使用时处理废水的效果。

结果表明,无机絮凝剂与有机絮凝剂配合使用时有很好的处理效果。另外,田华以SPAN+TWEEN为复合乳化剂,进行A-M反相微乳液聚合,得到了较大相对分子质量、较高阳离子度和很好稳定性的聚合物。盘思伟等以AM、丙烯酰氧基乙基二甲基氯化铵、聚氧乙烯大单体和 N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为单体,进行反相做乳液共聚合,制备出新型含PEO支链的阳离子微粒絮凝剂,然后用该絮凝剂分别对针叶木纸浆和特白水进行了助留和絮凝性能的研究,结果表明,该新型微粒具有能单独使用、絮凝效果好和抗剪切性能强等优点。 马青山等采用A-M与丙烯酸乙酯基氯化铵共聚合得到一种阳离子絮凝剂,效果良好。AM也可与甲基丙烯酰胺乙酯(DM)共聚得到阳离子高分子絮凝剂。该产品对造纸厂中段白水进行了絮凝沉降试验,结果表明其最佳用量、沉降速度、絮凝后的透光率均随聚合物的相对分子质量、投加量及水体系pH值等因素的改变而改变。

该产品在处理造纸中段白水时兼具有电荷中和及吸附架桥作用。相对分子质量增大可增加吸附架桥作用,使微粒增大而有利于絮凝沉降。另外该阳离子絮凝剂在酸性条件下絮凝效果比碱性条件下好,这是因为AM与DM的共聚物中含有叔胺结构。此类阳离子单体价格太高,在一定程度上限制了它的应用。

天然高分子接枝PDA 天然高分子改性阳离子絮凝剂具有无毒、可生物降解、价廉等显著特点,近年来得到国内外学者的重视。其中淀粉接技聚丙烯酸胺得到阳离子絮凝剂的研究引起人们的关注, 该共聚物与均聚物PAM相比,具有絮凝能力强、分子链稳定性增加、 适用范围广、阳离子化反应更容易和价廉等优点。因此,接枝型PAM是一类应用前景良好,价廉物美的新型阳离子改性絮凝剂。赵彦生等用硝酸饰钦为引发剂,使玉米淀粉与AM接枝共聚,再加入甲醛与二甲胺进行阳离子化制得一种新型的阳离子聚丙烯酸胺絮凝剂(CSGM)。 轻工废水具有排放量大,成分复杂,色度和有机污染浓度高,可生化性差,对人体和环境的危害较大,成为废水处理中的一大难题。杨通等采用辐射的方法合成了淀粉与AM接枝共聚物,然后再与甲醛与二甲胺反应得到阳离子絮凝剂,在对轻工废水进行处理时,具有投药量少,产生的污泥少,处理效果高等特点。

尹华、彭辉等以淀粉为基本原料,通过化学改性研制出了一种阳离子高分子絮凝剂(FNQE),该药剂具有独特的分子结构和较高的分子量,通过该产品对高岭土悬浮液、城市污水、饮食业污水絮凝实验,表明FNQE的絮凝性能优于均聚丙酰烯胺。FNQE是一种制备简单,成本低,原料来源充足的。高效阳离子絮凝剂,具有良好的应用价值。 杨波、王槐三等利用辐射聚合再阳离子化的方法合成了阳离子絮凝剂,并用它对活性污泥进行了处理。研究发现其特性粘数为12.5,阳离子度为40%,絮凝剂最佳用量为40mg/L,控制接枝率为60%,脱水效果最佳;在污水处理厂的带式压滤机上使用,出水和脱水污泥的相关指标达到城市污水污泥排放标准。并探讨了阳离子化接校共聚物内部结构对絮凝效果的影响。

总结以上叙述,可以知道聚丙烯酰胺类阳离子絮凝剂是高效有机高分子絮凝剂,其应用领域正逐步扩大。但无论产品的质量还是产品的种类及应用与发达国家相比都存在一定的差距,为了尽快缩短差距,笔者认为今后聚丙烯酸胶类阳离子絮凝剂的研究应着重以下三点:

(1)在阳离子聚丙烯酸胶类絮凝剂中,由于DMDAA聚合物具有高效无毒,正电荷密度高, 价格低廉等特点,所以应重点开展AM与DMDAA的聚合研究,优化合成工艺,寻找产品最佳适用条件以及与其它化学试剂配合等方面的研究,从而使开发的产品效果更好,成本更低,应用面更广。

(2) 反相悬浮聚合和反相微浮液聚合方法正在兴起。其优点明显,但也存在一些缺点,产品性能受乳化剂的影响较大。因此,应进一步开展乳化剂选择的开发和应用研究。

(3) 应充分利用天然高分子资源,开发出更多高效、无毒、价廉的天然高分子改性阳离子絮凝剂,并进行应用研究,以确定在水处理中的最佳工艺条件和应用范围。
推荐产品