阳离子聚丙烯酰胺工业化开发的广阔前景

    阳离子聚丙烯酰胺CPAM是线型高分子化合物, 它具有多种活泼的基团, 可与许多物质亲和、吸附形成氢键。它主要用于絮凝带负电荷的胶体, 具有除浊、脱色、吸附、黏合等功能, 适用于染色、造纸、食品、建筑、冶金、选矿、煤粉、油田、水产加工与发酵等行业有机胶体含量较高的废水处理, 特别适用于城市污水、城市污泥、造纸污泥及其他工业污泥的脱水处理。
    阳离子聚丙烯酰胺CPAM作为聚丙烯酰胺的改性品种, 在水处理及造纸工业中显示出许多独特而优异的性能, 加之改型方法的多样化可根据不同应用需求进行改性,其研究及应用前景非常广阔。阳离子聚丙烯酰胺CPAM作为絮凝剂可同时发挥电中和凝聚及架桥凝聚的双重作用, 即高分子链上的阳离子活性基团与带负电荷的胶体粒子相互吸引, 降低及中和了胶体微粒的表面电荷, 同时压缩了胶体微粒的扩散层而使胶体微粒凝聚脱稳, 并借助于高分子链的黏结架桥作用而产生絮凝沉降, 具有良好的除浊效果。由于阳离子聚丙烯酰胺CPAM具有特殊的优越性能, 目前对它的研究和开发十分活跃, 有关这方面的研究也很多, 并且主要的研究都集中在改进合成工艺、缩减能耗等方面。
    根据曼尼奇反应, 在适宜的温度下, 加入引发剂, 使丙烯酰胺单体与丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵阳离子单体发生自由基共聚反应, 获得了阳离子聚丙烯酰胺高分子絮凝剂。得出了最优反应条件: 聚合温度为35, 单体总质量分数为20%, AM与DAC物质的量比为6:1, 复合引发剂质量分数为0.08%, pH为7, 增溶剂质量分数为2%,通入氮气时间为15min, 反应时间为5h。在上述反应条件下合成了溶解性好、综合成本低、絮凝效果好、相对分子质量达3.00×106的聚丙烯酰胺产物。
    研究了氧化还原引发剂质量分数、偶氮类引发剂质量分数、阳离子度等因素对所制备的阳离子聚丙烯酰胺特性黏数的影响, 探讨了pH、阳离子聚丙烯酰胺特性黏数、阳离子度、用量等因素对污泥絮凝性能的影响。在污泥pH=6.0、阳离子聚丙烯酰胺特性黏数为11.9dL/g、阳离子度为40%、质量分数为0.027%的较佳絮凝条件下, 污水的透光率达98.0%, 絮凝率达66.0%, 脱水率达70.0%。
    以丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为单体, 通过反相乳液聚合法制备了絮凝性能优异的阳离子聚丙烯酰胺反相胶乳。得到的较佳条件: 乳化剂质量分数7.3%, 引发剂质量分数0.02%、单体质量分数45%、阳离子度25%, 在上述较佳条件下所得聚合物的相对分子质量为3.39×106, 粒子粒径平均为70nm; 污泥pH为5~6, 聚合物质量分数为0.057% 的条件下污泥的絮凝率达62.2%, 脱水率达82% 。
    阳离子聚丙烯酰胺CPAM还可以与多种有机或无机絮凝剂复合得到高效复合净水剂。因此近几年来国内外许多科研工作者对其表现出了极大的兴趣。此外, 对阳离子聚丙烯酰胺CPAM的研究有趋向于功能化和低毒性等趋势。高分子质量和超高分子质量阳离子聚丙烯酰胺CPAM的开发和应用已有报道。随着社会的快速发展, 用途广泛的阳离子聚丙烯酰胺CPAM工业化开发将有着更加广阔的前景。

本文关键词为：阳离子聚丙烯酰胺,CPAM

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