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醚化聚丙烯酰胺


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,并且容易处理等特点,因而有着广阔地应用前景。目前使用地有机高分子絮凝剂主要有天然改性地高分子絮凝剂同合成地高分子絮凝剂两类。
2.1 天然有机高分子絮凝剂[9]天然高分子絮凝剂地使用量遥小于合成有机高分子絮凝剂,原因是其电荷密度小、分子量低、易于发生生物降解而失去絮凝活性。20世纪70年代以来,许多国家开始重视化学改性有机高分子絮凝剂地研制,这类天然高分子化合物含有多种活性基团,如羟基、酚羟基等,表现出了较活泼地化学性质。通过羟基地酯化、醚化、氧化、交联、接枝共聚等化学改性,其活性基团大大增加。聚合物成枝化结构,分散了絮凝基团,对悬浮体系中颗粒物有更强地捕获与促进作用,为了提高这类物质地絮凝效果,人们对其进行了大量地改性研究,经改性后地天然高分子絮凝剂与合成有机高分子絮凝剂相比,其具有选择性大,无毒、廉价等长处。这类絮凝剂按其原料来源不同,大体可分为淀粉衍生物、纤维素衍生物、甲壳素衍生物、植物胶改性产物、多糖类蛋白质改性产物等。
2.1.1 淀粉衍生物在众多天然改性高分子絮凝剂中,淀粉改性絮凝剂地研究开发尤为引人注目,当然也少不了一份情感的支撑十字绣,因为淀粉来源广泛、价格低廉、且产物完全可以生物降解,在自然界中形成良好循环。淀粉是由许多脱水葡萄糖单元经糖苷健连接而成地物质,每个脱水葡萄糖单元地2、3、6三个位置上各有一个醇羟基,因此淀粉分子中存在着大量可以反应地基团。淀粉衍生物是通过其分子中葡萄糖单元上羟基与某些化学试剂在一定条件下反应而制得地。
值得注意地是近年来各类淀粉与丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸脂、丙烯腈等地枝接共聚反应地研究同产品开发应用已经广泛开铺。它与聚丙烯酰胺相比具有稳定性强、适应范围广、絮凝能力强等特点。
2.1.2 木质素衍生物木质素是存在于植物纤维素中地一种芳香族高分子化合物,是造纸浆过程中地一个主要成分。由于含有大量木质素造纸废液地大量排放,不仅严峻污染了环境,而且造成了物质资源地极大浪费,因此,以木质素为基础原料制备包括处理剂在内地各种化工产品地研究日益引起人们地重视。
Rachor同Dilling分别于70年代中后期以木质素为原料合成了季胺型阳离子表面活性剂,用其处理染料废水获得了良好地絮凝效果。我国吴冰艳等[10]人合成地木质素季胺盐絮凝剂,具有良好地絮凝能力,处理高浓度、高色度地酸污染废水时具有良好地脱色效果。也有人利用造纸蒸废液中地木质素合成了木质素阳离子表面活性剂,用其处理阳离子染料、直接染料及酸性染料废水,实验表明:这种药剂具有良好地絮凝性能,对多种染料地脱色率均超过90%.木质素改性产品还可以作为含蛋白质废水地絮凝剂,因为它地无毒性,归收地蛋白质可作饲料。
2.1.3 甲壳素衍生物甲壳素是自然界中含量仅次于纤维素地第二大天然有机高分子化合物,是甲壳类动物(虾、蟹)、昆虫外骨骼地主要成分。甲壳素地研究在许多国家十分活跃,并取得了入铺。
对甲壳素素进行适当地分子改造,脱去乙酰基得到壳聚糖,是一种性能良好地絮凝剂。由于这类物质分子中均含有酰胺基、氨基及羟基,因此具有絮凝吸附等功能。近年来甲壳素在废水处理方面地应用研究已取得了重大进展,很多成果已入入了实用阶段或已实现商品化。日本每年用于水处理地甲壳素约500吨。
2.2 合成高分子絮凝剂在合成高分子絮凝剂中,聚丙烯酰胺(PAM)地应用最为广泛。聚丙烯酰胺有非离子型、阳离子型同阴离子型三种,它们地相对分子量均在150万到800万之间。聚丙烯酰胺对悬浮于水质中地粒子产生吸附,使离子间产生交联,从而使其絮凝沉降。聚丙烯酰胺详细请查看:http://www.gongshui12.cn网站对废水处理有显著地效果,广泛应用于工业废水地处理,是一种重要地同使用较多地高分子絮凝剂。但由于这类絮凝剂存在一定量地残余单体丙烯酰胺,不可避免的带来毒性,因而使其应用受到了限制。
当前,对聚丙烯酰胺地改性研究也是一个重要地研究方向。聚丙烯酰胺中地酰胺基团是氮或胺地酰基衍生物。由于酰胺基团中氮原子地未共用电子对与羟基双键中地Л电子形成共轭体系,使氮原子地电子层密度降低,与之相连地氢原子也变得活泼,较易质子化。因此,在一定条件下通过曼尼期反应,在聚丙烯酰胺上引如胺类分子,生成季胺型阳离子。聚丙烯酰胺阳离子絮凝剂与絮凝体不仅有桥连作用,而且还有包络作用。发生桥连同包络地高分子还能*相互作用形成三维网状结构,有助于沉降分离[11].聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDADMA)及二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物(PDADMA-AM)属阳离子型高分子化合物,具有正电荷、密度高、水溶性好、相对分子质量易于控制、高效、低毒、造价低廉等长处,因此被广泛应用于石油开采、造纸、废水处理、医药、纺织及食品工业等。应用于废水处理时,能获得比目前较常用地无机高分子絮凝剂同有机高分子絮凝剂PAM更好地处理效果。它既可单独使用,也可与无机絮凝剂并用[12].合成高分子絮凝剂在海内外得到了广泛地研究与应用,但存在有毒性、难生物降解、价格较高等缺点,在环保日益重视地今天,其并不为人们所重视。
2.3 水溶性两性高分子絮凝剂水溶性两性高分子是指在高分子链节上同时含有正、负两种电荷基团地水溶性高分子,与仅含有一种电荷地水溶性阴离子或阳离子聚合物相比,它地性能较为独特。作为絮凝剂不仅可除去废水中地悬浮物同胶体,而且可除去一般絮凝剂所不能及地范围——废水中地溶解物(如有色物质及表面活性剂等)。将两性高分子絮凝剂用于污泥脱水地实践表明:经过两性高分子絮凝剂处理地污泥,沉降性能良好、泥饼含水量少。又由于两性高分子内阴、阳基团能与金属离子发生螯合作用,在等电点时又可将其释放出来,因此可利用这一性质将金属离子分离归收。两性高分子又可反复使用,这在重金属污染地管理中将起到积极作用[13].因此,水溶性两性高分子絮凝剂在废水处理方面具有较广泛地应用前景。海内虽然对两性高分子絮凝剂地产品有报道,但仅限于实验室合成同对性能地初步研究,并没有成熟地、性能良好地产品供应市场。
3 微生物絮凝剂
微生物絮凝剂是80年代后期研究开发地第三类絮凝剂,是一类由微生物产生地具有絮凝剂活性地代谢产物,主要有糖蛋白、多糖、蛋白质、纤维素同DNA以及有絮凝剂活性地菌体等。该絮凝剂是利用生物技术,通过微生物发酵、抽取、精制而得到地一种新型、高效、廉价地水处理剂,是一种无毒地生物高分子化合物。国外关于微生物絮凝剂地报道主要有AJ7002微生物絮凝剂、PF101絮凝剂同NOC—1絮凝剂等。相对经典地胶体系絮凝剂机理而言,生物系絮凝剂絮凝机理还不是很清晰,比较有代表性地絮凝机理包括胞外聚合物桥架学说、电性中同学说、体外纤维素纤丝学说,荚膜学说、疏水学说等。目前一般以为,生物高分子絮凝剂主要通过桥架作用同电中同作用,使颗粒同细胞聚合,其它地絮凝作用机理如网扑作用,粒质说等可解释部分絮凝现象。实际上,絮凝是一个复杂地过程,由于絮凝剂地种类同浓度、分子构型、分子量大小、胶体表面性质、pH等因素均能影响其絮凝性能。微生物絮凝剂具有絮凝范围广、絮凝活性高、安全、无害、无污染、脱色效果独特等特点,加上絮凝剂产生菌地种类多、生长快、易于实现工业化,微生物絮凝剂地研究正成为当今世界絮凝剂方面研究地重要课题。
4 絮凝剂地发展趋势
目前来观,絮凝剂地研究主要集中在高分子絮凝剂方面,但伴随着微生物絮凝剂地深入研究,微生物絮凝剂取代部分传统地无机高分子絮凝剂同合成有机高分子絮凝剂将成为一种趋势。国外对于微生物絮凝剂地研究已很广泛,而海内地研究则还处于菌种地筛选阶段,主要是存在成本较高、处理功能单一、活性保存有困难、难以产业化等缺点,因此今后努力地方向应该是:
①对絮凝机理、动力学、絮凝剂地理化性质等地研究。
②寻找廉价高效地碳源、氮源,制备价格低廉地高效培养基;优化生产条件,降低生产成本,探索研制新技术、新工艺,选育高效菌种。
③拓展絮凝剂地应用范围,利用基因工程技术,将污染物降解质粒引入到微生物菌种中,使絮凝、沉降、降解系于一体。
④研制微生物絮凝剂同其它絮凝剂地复合品,做到优势互补,增强效能。
⑤利用高浓度含氮有机废水及廉价原料入行微生物絮凝剂制备地工艺研究。
总之,研制新型、高效、安全、经济地絮凝剂是絮凝剂生产发铺地必然方向

 

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