国内两性及天然高分子絮凝剂的研究进展_姜涛

科技进展国内两性及天然高分子絮凝剂的研究进展姜涛,严莲荷,王瑛①(南京理工大学水处理研究所,江苏南京210094)摘要:通过对几种两性高分子絮凝剂及天然高分子絮凝剂的介绍,综述了其研究进展,并分析了它们面临的问题和发展方向。关键词:两性高分子絮凝剂;天然高分子絮凝剂;建议中图分类号:X703.5文献标识码:A文章编号:1002-1116(2003)03-0020-041引言絮凝剂在用水与废水处理和生产过程的固液分离中占有重要的地位[1]。无机混凝剂和有机高分子絮凝剂在逐步扩大其应用领域,如聚丙烯酰胺及其共聚物在洗涤剂、颜料分散剂、纸粘胶、造纸、超吸收剂等多种行业得到了应用。在水处理的应用实践中,国内外的湿法冶金、石化、造纸、钢铁、纺织、印染、食品、酿造等多种行业的废水处理,使用絮凝法的水处理比例约占55%～75%。而自来水工业几乎100%使用絮凝法作为净水手段。由于絮凝法在水处理与污泥脱水中具有较明显的技术经济效益,国外高分子絮凝剂的生产与消费近5年仍保持6.5%左右的年增长速度。我国无机絮凝剂和有机高分子絮凝剂维持在年均10%的增长速度[2,3]。其中两性高分子絮凝剂和天然高分子絮凝剂是发展较快的两大类[4,5]。2两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、负两种电荷基团的水溶性高分子,与仅含有一种电荷的水溶性阴离子或阳离子聚合物相比,性能较为独特,可用作絮凝剂、污泥脱水混凝剂和金属离子吸附剂等。例如,用作絮凝剂的两性高分子因具有适用于阴、阳离子共存的污染体系、适用的pH值范围宽及抗盐性好等特点成为国内外的研究热点。两性絮凝剂兼有阴、阳离子性基团的特点,适用于各种不同性质的废水处理,特别对污泥脱水,不仅有电性中和、吸附桥联作用,而且有分子间的“缠绕”包裹作用,使处理的污泥颗粒粗大,脱水性好,即使是对不同性质的不同腐败程度的污泥,也能发挥较好的脱水助滤作用。进入20世纪90年代以来,国外对两性聚丙烯酰胺(PAM)的研究和开发趋于活跃,日本最近开发的两性离子型PAM在技术和经济上已具有工业化应用价值。特别是近几年,水溶性两性高分子在水处理行业的应用得到了较大的发展,主要用作絮凝剂、污泥脱水剂及金属螯合剂等。沈敬之等[6]研究了丙烯酰胺(AM)-丙烯酸(AA)共聚物的水溶液,经过Mannich反应制备具有阴离子和阳离子基团的两性聚丙烯酰胺絮凝剂。相对分子质量为300万、阴离子度为20%、质量分数为2.5%的共聚物的最佳合成条件为:在原料配比为n(AM-AA)∶n(HCHO)∶n[NH(CH3)2]=1∶1.1∶1.5,反应温度为(50±1)℃,反应时间2h,制得的两性聚丙烯酰胺的胺化度为42.5%,用氯化铵和盐酸季胺化中和产物,可增加产物的稳定性。在处理太原钢铁公司的工业废水(pH6.2)时,两性聚丙烯酰胺的絮凝性优于阳离子型和阴离子型聚丙烯酰胺。李万捷等[7]用部分水解聚丙烯酰胺为原料通过第31卷第3期2003年6月江苏化工JiangsuChemicalIndustryVol.31No.3Jun.2003①收稿日期:2002-11-28作者简介:姜涛(1977-),男,四川泸州人,南京理工大学化工学院2001级在读硕士研究生,从事水处理药剂合成的研究。电话:025-4315609,E-mail:balenojt1@sina.com。曼尼期(Mannich)反应合成了具有羧基和胺甲基的两性聚丙烯酰胺絮凝剂,探讨了反应条件对胺化度的影响,研究了影响产物稳定性的因素和保持稳定性的方法。并对其产品性能进行了应用试验。对炼钢厂综合废水、毛纺厂废水、及硫酸铝矿浆的固液分离进行了不同絮凝剂的对比试验。结果表明两性絮凝剂处理效果明显优于阳离子和阴离子絮凝剂。刘献玲等[8]采用大分子改性方法合成两性高分子絮凝剂。通过水解反应和曼尼期反应合成两性聚丙烯酰胺,并对产品进行絮凝实验。通过对膨润土悬浮液、印染厂废水、造纸厂废水等进行絮凝实验表明,两性高分子絮凝剂的综合性能要优于阳离子、阴离子和无机絮凝剂。高华星等[9]研究了弱酸弱碱型(马来酸MA,二甲基烯丙基胺DMAA)、弱酸强碱型(二甲基二烯丙基氯化胺DMDAAC,丙烯酸AA,丙烯酰胺AM)、强酸强碱型(丙烯酸二甲胺基乙酯氯甲烷盐MC80,2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸钠NaAMPS,丙烯酰胺AM)3种类型的两性聚电解质的合成方法和对其特性粘数的影响,为开发适用于废水处理的两性絮凝剂品种提供了依据。伦宁等[10]以丙烯酸-丙烯酰胺(AM-AA)共聚物为原料,经Mannich反应制备具有阴离子和阳离子基团的两性聚丙烯酰胺絮凝剂CPMA。用于污泥的絮凝脱水,可使污泥的含水率由99.3%下降为69%,热值提高44.3倍,其絮凝脱水性能优于阳离子型和非离子型聚丙烯酰胺PMA-C和PAM。