文档介绍：聚丙烯酰***在水处理中的应用
摘要:聚丙烯酰***(PAM)具有优良的增稠、絮凝、沉降、过滤、增粘、助留、净化等多项功能,在石油开采、水处理、纺织、造纸、选矿、医药、农业等行业中具有广泛的应用,有“百业助剂”之称,在精细化工领域的开发应用日渐活跃,具有广阔的发展前景。
本文综述了聚丙烯酰***的种类,详细地介绍了其在给水处理、污水处理、污泥处理中的应用。
关键字:聚丙烯酰***水处理絮凝剂
丙烯酰***(AM)是1893年Moureu[1]首次合成的,由于丙烯酰***分子中含有—C=C—和—CONH2两种基团,所以其易于自聚,也易于与其它烯类单体共聚。采用不同单体进行共聚,可得到不同结构和性能的共聚物。聚丙烯酰***(Polyacrylamide,简称PAM),是丙烯酰***及其衍生物的均聚物和共聚物的统称。工业上凡含有50%以上AM单体的聚合物都泛称聚丙烯酰***[2]。
聚丙烯酰***的种类
单体丙烯酰***化学性质非常活泼,在双键及酰***基处可进行一系列的化学反应,采用不同的工艺,导入不同的官能基团,可以得到不同电荷产品,如阴离子、阳离子、非离子、***离子聚丙烯酰***。按照引发方式可分为热引发聚合、光引发聚合、高能辐射引发聚合、等离子引发聚合等;按照聚合实施方法又可分为水溶液聚合法、反相悬浮聚合法、反相乳液聚合法、反相微乳液聚合法等。聚丙烯酰***的平均分子质量从数千到数百万以上,在水中可大部分电离,属于高分子电解质。根据可离解基团的特性分为阴离子型、阳离子型、***离子型和复合型等[3]。
阳离子聚丙烯酰***
阳离子聚丙烯酰***(CPAM)是线型高分子化合物,它具有多种活泼的基团,可与许多物质亲和、吸附形成氢键。CPAM作为聚丙烯酰***的改性品种,在水处理及造纸工业中显示出许多独特而优异的性能,加之改型方法的多样化可根据不同应用需求进行改性,其研究及应用前景非常广阔[4]。
CPAM还可以与多种有机或无机絮凝剂复合得到高效复合净水剂。此外,对 CPAM的研究有趋向于功能化和低毒性等趋势。高分子质量和超高分子质量 CPAM 的开发和应用已有报道。随着社会的快速发展,用途广泛的CPAM工业化开发将有着更加广阔的前景。
阴离子聚丙烯酰***
阴离子型聚丙烯酰***(APAM)是高聚合度制备,的水溶性线型高分子聚合物,由于其一般以微颗粒形式存在,故能完全快速溶于水中,不溶于任何有机溶剂。
制备过程中的引发体系也可分为氧化一还原引发体系、偶氮盐引发体系及复合引发体系三大类反应体系等;采用不同的引发体系,改变过程的工艺条件,可制备出不同类型的APAM。
APAM以其优异的性能和低廉的成本而得到了广泛应用。然而,目前污水主要是中性到碱性的含无机质多的悬浊液,并且水中的大多数悬浮物质是带有负电荷的,APAM处理效果并不是很好。因此,污水处理中有关APAM的使用并不是很多,对它的研究将主要致力于研制分子质量更高、性能更为优异的APAM,以拓展其在污水处理中的应用[5]。
***离子聚丙烯酰***
***离子聚丙烯酰***(AmPAM)是指大分子链上同时带有阴、阳离子基团的高分子。与仅有一种电荷的APAM或 CPAM相比,不仅兼有二者的综合性能,而且有明显的反聚电解质效应和pH适用范围广等特点,在污水处理方面具有很大的应用潜力。
近年来有关AmPAM 制备和应用的研究见于报道的逐年增加。但大部分还处于实验室研究阶段,而国外20世纪80年代就有AmPAM产品投放市场,而且品种和产量在逐年增加。国内的研究应该从合成路线和方法上改进AmPAM 的制备,以得到性能优越的AmPAM,此外,对AmPAM的合成从机理上应该进行更深入的研究,找出产品优良且易工业化的合成方法[6]。
复合聚丙烯酰***
复合聚丙烯酰***是近年来开发出的一种有机高分子絮凝剂,并且其种类多、应用广,在一定程度上满足了需求。复合聚丙烯酰***一般是以聚合铝或其他絮凝剂与聚丙烯酰***复合,从而制得新型高效能的絮凝聚丙烯酰***是一种线型的水溶性聚合物,是水溶性高分子中应用最广泛的品种之一。
复合聚丙烯酰***是一种高效环保的新型水处理絮凝剂,相比单一的絮凝剂,其优势是明显的,极具发展前景。目前将复合聚丙烯酰***应用于实际工业生产尚存在一定难度,其原因是对不同的污水絮凝条件差别较大,如何解决好这一问题成为其发展的瓶颈。但复合聚丙烯酰***的高性能低成本吸引着越来越多的研究者从事这方面的研究工作[7]。
PAM在水处理中的应用进展
水处理是我国PAM 除石油开采外最大的消费领域,约占总消费量11%,发展潜力很大。我国城市污水处理率不足30%,工业水的重复利用率为60%~70%,工业废水处理率不到80%,与发达国家相比差距很大[8]。
近年来,在我国工业取得高速发展的同时,环境污染也越来越严重,随着可持续发展战略的全面实施和人们生活水平的提高,