高分子表面活性剂在废水处理中的应用

第19卷增刊2002年8月精细化工FINECHEMICALSVol.19,Suppl.Aug12002表面活性剂的应用高分子表面活性剂在废水处理中的应用①李晶晶,徐宝财3(北京工商大学应用化学系,北京100037)摘要:高分子表面活性剂作为絮凝剂在废水处理中有着广泛的应用,分别介绍了阳离子高分子絮凝剂、两性高分子絮凝剂、阴离子高分子絮凝剂、非离子高分子絮凝剂作为水处理剂的原理及应用。关键词:阳离子高分子絮凝剂;两性高分子絮凝剂;天然高分子改性絮凝剂;水处理;聚丙烯酰胺中图分类号:TQ423文献标识码:A文章编号:1003-5214(2002)S0-0109-04我国是一个缺水的国家,人均占有的水量仅为世界人均水量的1/4,而且随着工业的迅猛发展,用水量急剧增加,工业废水也相应增加,必须经过处理才能排放,从节水和环保两方面考虑,废水处理都是一个迫在眉睫的问题。水处理的方法很多,有絮凝沉淀法、生化法、吸附法,但应用最广的还是成本最低的絮凝沉淀法,用于絮凝的药剂按其性质和作用机理可分为有机絮凝剂和无机絮凝剂两大类,而作为有机絮凝剂的高分子表面活性剂,由于其独特的结构和性质被广泛的应用于城建、环保、造纸、印染、石油开采、食品、制药等各行各业的废水处理中。1阳离子高分子絮凝剂现代化工业和现代化生活使排水中的有机质的质量分数大大增加,对于一些含有有机物或胶体的水体系,由于其微粒表面带负电荷,只是非离子或阴离子型高分子絮凝剂用于这类废水处理不能获得满意的效果,而阳离子高分子絮凝剂是一种水溶性高分子聚电解质,分子链上带有正电荷活性基团,它可以与水中的微粒起电荷中和及吸附架桥作用,从而使体系中的微粒脱稳、絮凝而有助于沉降和过滤脱水[1]。它可以有效地降低水中悬浮固体的质量分数,降低水的浊度,并有使病毒沉降和降低水中三卤甲烷前体物的作用,使水中的总含碳量(TOC)降低。阳离子高分子表面活性剂作为絮凝剂,主要应用于工业上的固液分离过程,包括沉降、澄清、浓缩及污泥脱水等工艺,应用的主要行业有:城市污水处理、造纸工业、食品加工业、石油化工、冶金工业、选矿工业、染色工业和制糖工业及各种工业的废水处理。用在城市污水及肉类、禽类、食品加工废水处理过程中的污泥沉淀及污泥脱水上,通过其所含的正电荷基团对污泥中的负电荷有机胶体电性中和作用及高分子优异的架桥凝聚功能,促使胶体颗粒聚集成大块絮状物,从其悬浮液中分离出来。效果明显,投加量少。在造纸工业中可用作纸张助留剂、助滤剂,能极大地提高成品纸质量,节约成本,提高造纸厂的生产能力。1.1阳离子型聚丙烯酰胺阳离子型聚丙烯酰胺(简称C-PAM),它的制造方法概括起来可分为两大类:一是聚丙烯酰胺的阳离子改性;二是丙酰胺单体与阳离子单体共聚。1.1.1新型阳离子聚丙烯酰胺通过曼尼期反应在聚丙烯酰胺上引入胺类分子,常用的胺有二甲胺、二乙胺等,也有使用哌啶、N2甲基对二氮己烷等。李卓美[2]介绍了一种方法,采用二氰二胺对聚丙烯酰胺进行改性,得到一种新型阳离子聚丙烯酰胺(PAM.MG),它对印染废水中的活性艳红X-33有良好的脱色絮凝作用,其净化效果可达99%。1.1.2W-101阳离子絮凝剂杨旭[3]等将聚丙烯酰胺在一定条件下与甲醛和二甲胺发生曼尼期反应,生成叔胺阳离子聚丙烯酰胺,而叔胺阳离子聚丙烯酰胺可进一步与硫酸二甲酯反应,生成季铵型阳离子聚丙烯酰胺。对PAM改性,可以得到絮凝性能很好的阳离子絮凝剂,它不仅有助于絮体的长大,而且有利于改善出水水质。阳离子絮凝剂与絮体的形成不仅有桥连作用,而且有包络作用,发生桥联和包络的高分子还能靠相互作用形成三维网状结构的大絮团,有助于沉降分离。①收稿日期:2002-06-141.1.3AM和DM共聚制备阳离子型高分子絮凝剂王雅琼[4]等将对AM(丙烯酰胺)和DM(甲基丙烯酸胺基乙酯)的共聚工艺进行了研究并将制得的该共聚物对造纸厂中段白水进行了絮凝沉降实验。实验表明:该阳离子絮凝剂在处理造纸厂中段白水时兼具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。1.2聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)PDMDAAC[5]是一种具有特殊功能的水溶性阳离子型高分子材料,作为一种水溶性阳离子聚合物,二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)的均聚物(PDMDAAC)及其共聚物具有正电荷密度高、水溶性好、相对分子质量易于控制、高效无毒、造价低廉等优点,可用于石油开采、造纸、水处理、医药、纺织、食品工业等。将DMDAAC的一些均聚物或共聚物用于水处理方面,能获得比目前常用的无机絮凝剂和有机絮凝剂聚丙烯酰胺更好的处理效果。DMDAAC聚合物作为水处理剂在国内用得不多,而在国外应用极为广泛,几乎涉及工业废水、生活污水以及饮