有机高分子絮凝剂的简介以及在水处理中的应用

有机高分子絮凝剂的简介以及在水处理中

的应用

关键词：有机高分子絮凝剂污水处理PAM 应用展望

摘要：絮凝剂按照其化学成分可分为无机絮凝剂和有机絮凝剂两类。其中

有机絮凝剂又包括合成有机高分子絮凝剂、天然有机高分子絮凝剂和微生物絮凝剂。絮凝剂是一种带有正性集团中和水中的带电集团。以降低其电势，使其处于不稳定的状态，然后利用一些聚合的性质利用各种理化方法从中分离出来。而为了达到这种效果使用的药剂一般称为絮凝剂。絮凝剂主要用于污水处理。

我国的无机絮凝剂品种开发较齐全，应用也很广泛，石化企业的炼厂污水处理中，目前普遍采用的絮凝剂为聚合氯化铝等无机絮凝剂。而在有机高分子絮凝剂的品种开发上不如国外齐全，国外研究了各种用途的系列高分子絮凝剂，而国内我们在实际应用中可供筛选的有机絮凝剂不多。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、并且容易处理等优点,因而有着广阔的应用前景。今后有待于加强开发、应用。

无机高分子絮凝剂。

近年来,研制和应用聚合铝、铁、硅及各种复合型絮凝剂成为热点。无机高分子絮凝剂的品种在我国已逐步形成系列:阳离子型的有聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合磷酸铝(PAP)、聚合硫酸铁(PPS)、聚合氯化铁(PFC)、聚合磷酸铁(PFP)等;阴离子型的有活化硅酸(AS)、聚合硅酸(PS);无机复合型的有聚合氯化铝铁(PAFC)、聚硅酸硫酸铁(PFSS)、聚硅酸硫酸铝(PASS)、聚合硅酸氯化铁(PFSC)、聚合氯硫酸铁(PFCS)、聚合硅酸铝(PASL)、聚合硅酸铁(PFSB、聚合磷酸铝铁(PAFP)、硅钙复合型聚合氯化铁(SCPAFC)等。⑽

有机高分子絮凝剂用于污水处理始于50年代末。有机高分子絮凝剂比无机絮凝剂有用量小、絮凝能力强、反应速度快、受外界环境影响小、产生废渣少易处理等优点在发达国家已得到迅速发展，近年来，有机高分子絮凝剂新产品不断问世，产品类型、规格更加齐全;功能也逐步多样化。

有机高分子絮凝剂有天然高分子和合成高分子两大类。从化学结构上可以分为以下3种类型：聚胺型-低分子量阳离子型电解质；季铵型-分子量变化范围大，并具有较高的阳离子性；丙烯酰胺的共聚物-分子量较高，根据含有不同的官能团离解后粒子的带电情况可以分为阳离子型、阴离子型、非离子型3大类。有机高分子絮凝剂大分子中可以带-COO-、-NH-、-SO3、-OH等亲水基团，具有链状、环状等多种结构。⑴

加入絮凝剂就是使水与杂质快速、比较彻底的分离开来。

天然有机高分子絮凝剂

在近代水处理中，天然高分子絮凝剂由于电荷密度较小，分子量较低，但容易发生生物降解而失去其絮凝活性，所以很少直接应用。所以要对其进行改性七十年代以来，美、英、法、日和印度等国结合本国的天然高分子资源，重视化学改性有机高分子絮凝剂的研究。目前国外大的商品高分子絮凝剂公司近130家.约生产400种不同牌号的商品絮凝剂，其中20%为

夭然改性絮凝剂。我国近十多年来，也开展了这方面的研究工作，取得了一些进展，已有少数商品化产品。经改性后的天然有机高分子絮凝剂跟合成的有机高分子絮凝剂相比，具有以下突出的特点:

l天然改性高分子絮凝剂的原料来源广，其生产过程一般相对简单，因而成本较低。

2以丙烯酞胺或丙烯睛为单体合成的絮凝剂，存在着一定量的残余单体，不可避免地带来了毒性.而天然改性絮凝剂的原料主要来自植物，大都无毒，改性后也易于生物降解。

3天然高分子物质的分子链节上离子型活性基团多，结构多样化，通过某些反应使得改性后的絮凝剂某些性能优于合成高分子絮凝剂，还可制得多功能絮凝剂。

天然改性高分子絮凝剂按其原料来源，可分为淀粉类、纤维素类、植物胶类和聚多糖类，在众多研究方向中，淀粉改性絮凝剂的研究开发最引人注目，因为淀粉资源广，价格低廉，而且产物完全可以被生物降解，在自然界形成良性循环。⑵

合成高分子絮凝剂

人工合成有机高分子絮凝剂几乎都是水溶性聚合物，自20世纪60年代以来已在原水处理、废水处理、污泥调理等领域的固液分离中获得广泛应用。聚合物絮凝剂是通过单体的加成聚合、缩合聚合，开环聚合及环合聚合等化学反应制得的水溶性聚合物，根据聚合物分子所带电荷的性质区分为阳离子聚合物、阴离子聚合物、两性离子聚合物以及非离子聚合物。由于要求处理的水系中悬浮颗粒是带有电荷的微粒，为了达到使微粒聚集沉降的目的，工业上以带电荷的阳离子或阴离子聚合物絮凝剂使用最为广泛。

1、非离子有机高分子絮凝剂

非离子有机高分子絮凝剂包括常用的聚丙烯酞胺和聚氧化乙烯。但以聚丙烯酞胺为主，其相对分子质量为五百万到一千五百万之间。聚丙烯酞胺分子中含十万到二十万个一CONH2它既是亲水基团，又是吸附基团，在水处理中主要用作辅助絮凝剂。其机理是通过分子链中特有一CONH2官能团与悬浮物发生吸附架桥作用，增大絮体矾花的尺寸，利于其快速沉降而除去;其絮凝效果与聚合物的相对分子质量密切相关。提高聚合物相对分子质量，有利于增大絮凝剂在水相的流体力学尺寸或体积，从而提高其絮凝网捕能力，有效降低絮凝剂的使用浓度，提高絮凝效率。因此，近年来，非离子有机高分子絮凝剂的主要发展方向是合成、研制高或超高相对分子质量、低游离单体含量的絮凝剂品种，在提高其絮凝效果的同时，扩展其在饮用水处理中的应用。⑶

2、阴离子有机高分子絮凝剂

阴离子絮凝剂既可以是非离子絮凝剂聚丙烯酞胺的水解产物，也可以是丙烯酞胺与乙烯类磺酸盐或丙烯酸盐、马来酸盐等的共聚产物。其中使用最多的是丙烯酸阴离子型聚丙烯酞胺，相对分子质量在七百万左右，由于阴离子有机高分子絮凝剂本身荷负电，所以仍主要用作无机混凝剂的絮凝助剂，且受介质的pH值、矿化度、高价金属离子含量影响较大;介质pH值下降、矿化度和高价金属盐含量增加，则其絮凝效果明显变差，甚至失效。所以阴离子型聚丙烯酞胺主要用于选矿、冶金、洗煤、食品行业和石油钻井过程中的固液分离或其他中、碱性条件下高浊度水的处理。近年来，其现场实际使用相对于非离子有机高分子絮凝剂已明