有機高分子絮凝劑

有機高分子絮凝劑出現(xiàn)于20世紀50年代，它們應用前途廣闊，發(fā)展非常迅速。已用于給水凈化，水/油體系破乳，含油廢水處理，廢水再資源化及污泥脫水等方面;還可用作油田開發(fā)過程的泥漿處理劑，選擇性堵水劑，注水增稠劑，紡織印染過程的柔軟劑，靜電防止劑及通用的殺菌、消毒劑等。

種類和性質(zhì)

有機高分子絮凝劑有天然高分子和合成高分子兩大類。從化學結構上可以分為以下3種類型:(1)聚胺型-低分子量陽離子型電解質(zhì);(2)季銨型-分子量變化范圍大，并具有較高的陽離子性;(3)丙烯酰胺的共聚物-分子量較高，可以幾十萬到幾百萬、幾千萬，均以乳狀或粉狀的劑型出售，使用上較不方便，但絮凝性能好。根據(jù)含有不同的官能團離解后粒子的帶電情況可以分為陽離子型、陰離子型、非離子型3大類。有機高分子絮凝劑大分子中可以帶-COO-、-NH-、-SO3、-OH等親水基團，具有鏈狀、環(huán)狀等多種結構。因其活性基團多，分子量高，具有用量少，浮渣產(chǎn)量少，絮凝能力強，絮體容易分離，除油及除懸浮物效果好等特點，在處理煉油廢水。

非離子型有機高分子絮凝劑

非離子型有機高分子絮凝劑主要是聚丙烯酰胺。它由丙烯酰胺聚合而得。

陰離子型有機高分子絮凝劑

(1)陰離子型有機高分子絮凝劑主要有聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鈣以及聚丙烯酰胺的加堿水解物等聚合物。

(2)丙烯酰胺和苯乙烯磺酸鹽、木質(zhì)磺酸鹽、丙烯酸、甲基丙烯酸等共聚物。

陽離子型有機高分子絮凝劑

2.4.1季銨化的聚丙烯酰胺

季銨化的聚丙烯酰胺陽離子均是將-NH2經(jīng)過羥甲基化和季銨化而得，可以分為聚丙烯酰胺陽離子化和陽離子化丙烯酰胺聚合。

(1)由聚丙烯酰胺季銨化

聚丙烯酰胺(PAM)先與甲醛水溶液反應，酰胺基部分羥甲基化，其次與仲胺反應進行烷胺基化，然后與鹽酸或胺基化試劑反應使叔胺季銨化。

(2)由季銨化的丙烯酰胺聚合

在堿性條件下，先由丙烯酰胺與甲醛水溶液反應，然后與二甲胺反應，冷卻后加鹽酸季銨化。產(chǎn)物經(jīng)蒸發(fā)濃縮、過濾，得季銨化丙烯酰胺單體。

聚丙烯酰胺的陽離子衍生物

這類產(chǎn)品多是由丙烯酰胺與陽離子單體共聚合得到的。

兩性聚丙烯酰胺聚合物

以部分水解聚丙烯酰胺加入適量甲醛和二甲胺，通過曼尼茲反應合成出具有羧基和胺甲基的兩性型聚丙烯酰胺絮凝劑。

丙烯酰胺接枝共聚物

因為淀粉價廉來源豐富，其本身也是高分子化合物，它具有親水的剛性鏈，以這種剛性鏈為骨架，接上柔性的聚丙烯酰胺支鏈，這種剛?cè)嵯酀木W(wǎng)狀大分子除了保持原聚丙烯酰胺的功能之外，還具有某些更為優(yōu)異的性能。

由于大多數(shù)有機高分子絮凝劑本身或其水解、降解產(chǎn)物有毒，且合成用丙烯酰胺單體有毒，能麻醉人的中樞神經(jīng)，應用領域受到一定限制，迫使絮凝劑向廉價實用、無毒高效的方向發(fā)展。

無機絮凝劑的優(yōu)點是比較經(jīng)濟、用法簡單;但用量大、絮凝效果低，而且存在成本高、腐蝕性強的缺點。有機高分子絮凝劑是20世紀60年代后期才發(fā)展起來的一類新型廢水處理劑。與傳統(tǒng)絮凝劑相比，它能成倍的提高效能，且價格較低，因而有逐步成為主流藥劑的趨勢。加上產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，有機聚合類絮凝劑的生產(chǎn)已占絮凝劑總產(chǎn)量30%~60%。

某些天然的高分子有機物例如含羧基較多的多聚糖和含磷酸基較多的淀粉都有絮凝性能。用化學方法在大分子中引入活性基團可提高這種性能，如將一種天然多糖進行醚化反應引入羧基、酰胺基等活性基團后，絮凝性能較好，可加速蔗汁沉降。

將天然的高分子物質(zhì)如淀粉、纖維素、殼聚糖等與丙烯酰胺進行接枝共聚，聚合物有良好的絮凝性能，或兼有某些特殊的性能。國內(nèi)研制的一些產(chǎn)品，主要應用于污水處理和污泥脫水。

由于大多數(shù)有機高分子絮凝劑本身或其水解、降解產(chǎn)物有毒，且合成用丙烯酰胺單體有毒，能麻醉人的中樞神經(jīng)，應用領域受到一定限制，迫使絮凝劑向廉價實用、無毒高效的方向發(fā)展。

有機絮凝劑有不少品種。它們都是含有大量活性基團的高分子有機物，主要有三大類:

1、以天然的高分子有機物為基礎，經(jīng)過化學處理增加它的活性基團含量而制成。

2、用現(xiàn)代的有機化工方法合成的聚丙烯酰胺系列產(chǎn)品。

3、用天然原料和聚丙烯酰胺接枝(或共聚)制成。

有機高分子絮凝劑有天然高分子和合成高分子兩大類。從化學結構上可以分為以下3種類型:(1)聚胺型-低分子量陽離子型電解質(zhì);(2)季銨型-分子量變化范圍大，并具有較高的陽離子性;(3)丙烯酰胺的共聚物-分子量較高，可以幾十萬到幾百萬、幾千萬，均以乳狀或粉狀的劑型出售，使用上較不方便，但絮凝性能好。根據(jù)含有不同的官能團離解后粒子的帶電情況可以分為陽離子型、陰離子型、非離子型3大類。有機高分子絮凝劑大分子中可以帶-COO-、-NH-、-SO3、-OH等親水基團，具有鏈狀、環(huán)狀等多種結構。因其活性基團多，分子量高，具有用量少，浮渣產(chǎn)量少，絮凝能力強，絮體容易分離，除油及除懸浮物效果好等特點，在處理煉油廢水上有不錯的效果。

在國內(nèi)水處理中使用最廣泛的絮凝劑，是合成的聚丙烯酰胺系列產(chǎn)品，主要分為陰離子型，陽離子型，非離子型和兩性離子型。聚丙烯酰胺(polyacrylamide)，常簡寫為PAM(過去亦有簡寫為PHP)水處理使用的各種PAM，實質(zhì)上是用一定比例的丙烯酰胺和丙烯酸鈉經(jīng)過共聚反應生成的高分子產(chǎn)物，有一系列的產(chǎn)品。

聚丙烯酰胺按分子量的大小可分為超高相對分子量聚丙烯酰胺、高相對分子量聚丙烯酰胺、中相對分子量聚丙烯酰胺和低相對分子量聚丙烯酰胺。超高相對分子量聚丙烯酰胺主要用于油田的三次采油，高相對分子量聚丙烯酰胺主要用做絮凝劑，中相對分子量聚丙烯酰胺主要用做紙張的干強劑，低相對分子量聚丙烯酰胺主要用做分散劑。

聚丙烯酰胺屬于高分子聚合物。專業(yè)針對各種難以處理的廢水的處理以及污泥脫水的處理。(污泥脫水一般采用陽離子聚丙烯酰胺)在市政污水以及造紙印染行業(yè)的污泥處理中，應用廣泛。

丙烯酰胺的分子式為:CH2 = CH-CONH2

丙烯酸鈉的分子式為:CH2 = CH-COONa

非離子型有機高分子絮凝劑

非離子型有機高分子絮凝劑主要是聚丙烯酰胺。它由丙烯酰胺聚合而得。

陰離子型有機高分子絮凝劑

陽離子型有機高分子絮凝劑

2.4.1季銨化的聚丙烯酰胺

季銨化的聚丙烯酰胺陽離子均是將-NH2經(jīng)過羥甲基化和季銨化而得，可以分為聚丙烯酰胺陽離子化和陽離子化丙烯酰胺聚合。

聚丙烯酰胺(PAM)先與甲醛水溶液反應，酰胺基部分羥甲基化，其次與仲胺反應進行烷胺基化，然后與鹽酸或胺基化試劑反應使叔胺季銨化。

在堿性條件下，先由丙烯酰胺與甲醛水溶液反應，然后與二甲胺反應，冷卻后加鹽酸季銨化。產(chǎn)物經(jīng)蒸發(fā)濃縮、過濾，得季銨化丙烯酰胺單體。

聚丙烯酰胺的陽離子衍生物

這類產(chǎn)品多是由丙烯酰胺與陽離子單體共聚合得到的。

兩性聚丙烯酰胺聚合物

以部分水解聚丙烯酰胺加入適量甲醛和二甲胺，通過曼尼茲反應合成出具有羧基和胺甲基的兩性型聚丙烯酰胺絮凝劑。

丙烯酰胺接枝共聚物

因為淀粉價廉來源豐富，其本身也是高分子化合物，它具有親水的剛性鏈，以這種剛性鏈為骨架，接上柔性的聚丙烯酰胺支鏈，這種剛?cè)嵯酀木W(wǎng)狀大分子除了保持原聚丙烯酰胺的功能之外，還具有某些更為優(yōu)異的性能。

絮凝劑主要分為:有機高分子絮凝劑和無機高分子絮凝劑。其中有機高分子絮凝劑以聚丙烯酰胺為代表，聚丙烯酰胺及其共聚物占有有機高分子絮凝劑市場的大部分份額;無機高分子絮凝劑以聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵為主。

高分子絮凝劑一般具有:澄清凈化、沉降促進、污泥脫水、造紙助劑、過濾促進的作用。