有機(jī)高分子絮凝劑

有機(jī)高分子絮凝劑出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代，它們應(yīng)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(jī)高分子絮凝劑有天然高分子和合成高分子兩大類。從化學(xué)結(jié)構(gòu)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(tuán)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(jī)高分子絮凝劑大分子中可以帶-COO-、-NH-、-SO3、-OH等親水基團(tuán)，具有鏈狀、環(huán)狀等多種結(jié)構(gòu)。因其活性基團(tuán)多，分子量高，具有用量少，浮渣產(chǎn)量少，絮凝能力強(qiáng)，絮體容易分離，除油及除懸浮物效果好等特點(diǎn)，在處理煉油廢水。

非離子型有機(jī)高分子絮凝劑

非離子型有機(jī)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(jī)高分子絮凝劑

(1)陰離子型有機(jī)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(jī)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(yīng)，酰胺基部分羥甲基化，其次與仲胺反應(yīng)進(jìn)行烷胺基化，然后與鹽酸或胺基化試劑反應(yīng)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(yīng)，然后與二甲胺反應(yīng)，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(yīng)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?yàn)榈矸蹆r(jià)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?jì)的網(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(jī)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(yīng)用領(lǐng)域受到一定限制，迫使絮凝劑向廉價(jià)實(shí)用、無毒高效的方向發(fā)展。

無機(jī)絮凝劑的優(yōu)點(diǎn)是比較經(jīng)濟(jì)、用法簡單;但用量大、絮凝效果低，而且存在成本高、腐蝕性強(qiáng)的缺點(diǎn)。有機(jī)高分子絮凝劑是20世紀(jì)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(jià)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(jī)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(jī)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(xué)方法在大分子中引入活性基團(tuán)可提高這種性能，如將一種天然多糖進(jìn)行醚化反應(yīng)引入羧基、酰胺基等活性基團(tuán)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(jìn)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(yīng)用于污水處理和污泥脫水。

由于大多數(shù)有機(jī)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(yīng)用領(lǐng)域受到一定限制，迫使絮凝劑向廉價(jià)實(shí)用、無毒高效的方向發(fā)展。

有機(jī)絮凝劑有不少品種。它們都是含有大量活性基團(tuán)的高分子有機(jī)物，主要有三大類:

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

2、用現(xiàn)代的有機(jī)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(jī)高分子絮凝劑有天然高分子和合成高分子兩大類。從化學(xué)結(jié)構(gòu)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(tuán)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(jī)高分子絮凝劑大分子中可以帶-COO-、-NH-、-SO3、-OH等親水基團(tuán)，具有鏈狀、環(huán)狀等多種結(jié)構(gòu)。因其活性基團(tuán)多，分子量高，具有用量少，浮渣產(chǎn)量少，絮凝能力強(qiáng)，絮體容易分離，除油及除懸浮物效果好等特點(diǎn)，在處理煉油廢水上有不錯(cuò)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(shí)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(yīng)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(qiáng)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(yīng)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(jī)高分子絮凝劑

非離子型有機(jī)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(jī)高分子絮凝劑

陽離子型有機(jī)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(yīng)，酰胺基部分羥甲基化，其次與仲胺反應(yīng)進(jìn)行烷胺基化，然后與鹽酸或胺基化試劑反應(yīng)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(yīng)，然后與二甲胺反應(yīng)，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(yīng)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?yàn)榈矸蹆r(jià)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?jì)的網(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(jī)高分子絮凝劑和無機(jī)高分子絮凝劑。其中有機(jī)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(jī)高分子絮凝劑市場的大部分份額;無機(jī)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(jìn)、污泥脫水、造紙助劑、過濾促進(jìn)的作用。