陽離子型絮凝劑PDA合成現(xiàn)狀及發(fā)展前景

孫海洋（山東東昌精細(xì)化工科技有限公司山東 東營257091）

1 引言

隨著社會的進(jìn)步與發(fā)展，人類對環(huán)境造成的污染日趨嚴(yán)重，因此各種生活廢水、工業(yè)廢水的處理成為人們關(guān)心的問題?，F(xiàn)在處理廢水的方法有很多種，如：生態(tài)離子交換法、吸附法、化學(xué)氧化法、絮凝沉降法等，其中絮凝沉降法成本較低，而且效率高、易操作而受到廣泛的關(guān)注。

高分子絮凝劑是具有高分子量，能促進(jìn)膠體微粒及其懸浮顆粒凝聚成無定形絮凝狀物沉降下來的制劑。有機(jī)高分子絮凝劑與無機(jī)高分子絮凝劑相比具有用量少、絮凝速度快，受共存鹽類、PH值及溫度影響小，生成污泥少，并且容易處理等優(yōu)點(diǎn)。因而有著廣泛的應(yīng)用前景，目前使用的有機(jī)高分子絮凝劑主要有合成和改性兩種。

70年代一來，歐美等發(fā)達(dá)國家結(jié)合本國的天然高分子資源，重視化學(xué)改性的有機(jī)高分子絮凝劑的研制。在討論絮凝劑機(jī)理的基礎(chǔ)之上，開發(fā)新型高效多功能的有機(jī)高分子絮凝劑已經(jīng)成為國內(nèi)外共同學(xué)者關(guān)心的課題。國外已有兼?zhèn)湫跄徫g，阻垢，殺菌等多功能的水處理劑，如聚季噻嗪、聚吡啶和聚喹啉季銨衍生物。

聚二甲基二稀丙基氯化銨—丙烯酰胺共聚物（PDMDAAC—AM）即PDA，屬陽離子型高分子化合物，用于水處理能獲得比目前較常用的無機(jī)高分子絮凝劑PAC有更好的處理效果?？梢詥为?dú)使用，也可與無機(jī)絮凝劑混合使用。

2 陽離子型絮凝劑PDA合成

PDA的合成主要有水溶液合成法，反向乳液合成法，水溶液分散及懸浮聚合等。

2.1 水溶液聚合法

PDA的水溶液聚合法是在DMDAAC和AM都溶于水中，排除系統(tǒng)內(nèi)氧氣后，在合適的反應(yīng)溫度下，加入1～5‰的引發(fā)劑聚合的反應(yīng)。反應(yīng)完成后得到透明膠狀物，加水?dāng)嚢杩傻肞DA水溶液。此法有一次投料與分部滴加兩種合成方法。水溶液聚合工藝相對簡單，操作方便，產(chǎn)品可以直接在反應(yīng)后期加水稀釋使用，省去沉降、干燥等程序，大大降低生產(chǎn)成本不需溶解，沒有化學(xué)污染，屬于環(huán)境友好型合成方法，因此在生產(chǎn)中廣泛采用此方法。

國內(nèi)外學(xué)著對此方法的研究主要是在引發(fā)體系的選擇，溫度控制，單體濃度，需要的助劑等因素對產(chǎn)品性能提高做研究。

此法也存在引發(fā)效率不高，聚合難于控制，聚合物相對分子量分布寬等缺點(diǎn)。

2.2 反向乳液合成法

反相乳液聚合是高聚物合成的重要方法，可以在保持高的反應(yīng)速率的同時，獲得高分子量的產(chǎn)物，反應(yīng)體系為分散體系易于傳熱，便于實(shí)現(xiàn)連續(xù)化操作。該法采用非極性溶劑作為連續(xù)相，聚合物單體溶于水中，然后借助于乳化劑將單體DMDAAC和AM分散在油相中，形成油包水（W/O）型乳液進(jìn)行聚合，此法具有聚合速率高，產(chǎn)物相對分子質(zhì)量高，相對分子質(zhì)量分布窄，反應(yīng)易于控制等優(yōu)點(diǎn)。

國內(nèi)外學(xué)著對此方法的研究主要是在引發(fā)體系的選擇，穩(wěn)定乳化體系選擇，及單體濃度等因素對產(chǎn)品性能提高做研究。

此法聚合時大量使用了有機(jī)溶劑和表面活性劑，存在有機(jī)相回收困難，操作繁瑣，成本高并且可能引起二次污染等缺點(diǎn)。

2.3 水分散發(fā)合成PDA

水分散聚合技術(shù)同樣也是一種環(huán)境友好型制備陽離子絮凝劑PDA的新方法，是近年來國際高分子界研究的熱點(diǎn)之一。其具體的操作是將水溶性聚合物在分散劑的作用下分散到水性介質(zhì)中，從而獲得穩(wěn)定的分散體系。其聚合方式可以看作是一種沉降聚合，該方法制備的聚合物粒子細(xì)小而均勻，分子量和水溶性易于調(diào)節(jié)。

將DMDAAC和AM都溶于去離子水中，加入分散劑和無機(jī)鹽溶解，排除系統(tǒng)內(nèi)氧氣后，在合適的反應(yīng)溫度下，加入1～5‰的引發(fā)劑聚合的反應(yīng)。反應(yīng)完成后最終得到乳白色平滑乳液，產(chǎn)品具有良好的流動性和穩(wěn)定性。反應(yīng)液使用乙醇:水=1:1反復(fù)沉降產(chǎn)品，產(chǎn)品在80℃下烘干12小時即可得到固體粉末。

為制備更加穩(wěn)定、均勻的產(chǎn)品，國內(nèi)外學(xué)著對此法的研究集中在分散劑如何的選擇和合適的用量，還有無機(jī)鹽種類和其溶液的濃度的選擇。

3 陽離子型絮凝劑PDA發(fā)展前景

陽離子型絮凝劑PDA與其他陽離子型聚丙烯酰胺電解質(zhì)相比較，其結(jié)構(gòu)上具有大分子鏈上帶有正電荷密度高，水溶性好，高效，無毒，陽離子結(jié)構(gòu)單元穩(wěn)定，pH使用范圍廣，相對分子質(zhì)量易于控制等有點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于油田、造紙、紡織、日化、污水處理等其余領(lǐng)域。

目前國內(nèi)陽離子型絮凝劑PDA的研制、生產(chǎn)和使用都處于剛剛起步階段，技術(shù)力量依據(jù)薄弱。國內(nèi)PDA技術(shù)雖然已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的工業(yè)化生產(chǎn)，但是產(chǎn)品性能和應(yīng)用范圍與國外技術(shù)存在很大的差距，與國外相比有較大的差距，具體表現(xiàn)在：

1）系列化水平低，專用品種較少；

2）產(chǎn)量低，未形成經(jīng)濟(jì)規(guī)模，某些國外工業(yè)化的品種，國內(nèi)質(zhì)量難達(dá)標(biāo)；

3）工藝設(shè)備和單體生產(chǎn)規(guī)模落后，整體質(zhì)量水平不高。

國內(nèi)使用的PDA基本依靠進(jìn)口，因此，研發(fā)高性能、高穩(wěn)定的PDA產(chǎn)品，改變依靠進(jìn)口的局面有主要的意義。

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