陽離子型有機高分子水處理劑聚環(huán)氧氯丙烷胺研究山東大學(xué)博士學(xué)位論文陽離子型有機高分子水處理劑聚環(huán)氧氯丙烷胺的研究姓名岳欽艷申請學(xué)位級別博士專業(yè)環(huán)境工程指導(dǎo)教師王文興20071018山東大學(xué)博士學(xué)位論文摘要在染料和印染行業(yè)廢水脫色處理中,化學(xué)絮凝脫色方法是當(dāng)前國內(nèi)外重點研究的方向之一,而化學(xué)絮凝脫色方法的效果關(guān)鍵取決于絮凝劑的性能。近年來,隨著絮凝理論和化學(xué)工業(yè)的發(fā)展,水處理絮凝劑在我國發(fā)展十分迅速,從低分子到高分子,從無機到有機,從單復(fù)合,形成了系列化和多樣化產(chǎn)品,已引起學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的高度重視。近年來的研究認為,有機高分子絮凝劑由于其結(jié)構(gòu)特點而對染料特別是對于水溶性染料具有脫色效果好、適用范圍廣、受影響小、用量少、產(chǎn)生的污泥量少等特點。由于染料分子在水溶液中一般帶負電荷,所以,目前國外積極研制開發(fā)新型陽離子有機高效脫色絮凝劑。其中,季銨化陽離子高分子混凝劑是最具有商業(yè)價值的一類,其化學(xué)結(jié)構(gòu)具有很大的變通性,而且電荷密度受值影響小,并能獲得高的分子量,因此,新型陽離子有機高效脫色絮凝劑的研究成為當(dāng)前研究的熱點。環(huán)氧氯丙烷與胺反應(yīng)物是水溶性陽離子高分子聚合物的一種,它具有正電荷密度高、水溶性好、分子量易于控制、高效無毒、造價低廉等優(yōu)點,可廣泛應(yīng)用于水處理領(lǐng)域,另外,還可應(yīng)用于石油開采、造紙、采礦、紡織印染、日用化工等領(lǐng)域,故具有很好的推廣應(yīng)用前景。由于聚環(huán)氧氯丙烷胺聚合物帶有很強的正電荷和較高的分子量,在水處理中同時擁有較強的電中和作用與吸附架橋作用兩種性能,因此具有非常好的水處理效果,受到了國內(nèi)外水處理界的高度關(guān)注。這類陽離子高分子絮凝劑與其他陽離子絮凝劑相比,最大的特點是它們能使用在含氯分散相的水分散體中而不與氯化物起作用,從而在含氯分散相的水分散體系中使用時不會降低其絮凝效果,而其他陽離子絮凝劑卻做不到這一點。我國目前在陽離子聚合物類絮凝劑方面的研究較少,與國外相比有較大的差距,特別是用環(huán)氧氯丙烷與不同胺的聚合物作為水處理劑的研究和應(yīng)用目前在國內(nèi)還未見報導(dǎo),僅有少量用二甲胺與環(huán)氧氯丙烷的聚合物用于石油開采中的粘士防膨方面的研究。本研究的目的是采用交聯(lián)法研制出陽離子型有機高分子水處理荊聚環(huán)氧氯丙烷胺,根據(jù)所使用胺的性質(zhì)不同,以得到不同品種、不同性能的陽離子絮凝劑。目前,我國在新型高效有機高分子絮凝劑的研究方面,急需研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型、高效、廣譜的有機陽離子型脫色絮凝劑,所以,開展本研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。山東大學(xué)博士學(xué)位論文本論文的主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下以環(huán)氧氯丙烷和二甲胺為原料采用交聯(lián)聚合法合成出了一系列具有不同粘度和陽離子度的陽離子高分子聚合物聚環(huán)氧氯丙烷胺。在研制過程中,著重研究了交聯(lián)劑種類、交聯(lián)劑加入量、反應(yīng)溫度、環(huán)氧氯丙烷和二甲胺摩爾比、聚合時間等因素對產(chǎn)品特性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在特定聚合體系中,交聯(lián)劑種類和加入量、反應(yīng)溫度、環(huán)氧氯丙烷和二甲胺摩爾比、聚合時間等因素對于聚合物的陽離子度和分子量都存在一最佳值,聚合物結(jié)構(gòu)也隨著交聯(lián)劑種類和加入量的不同而改變。結(jié)果表明反應(yīng)溫度為,環(huán)氧氯丙烷/二甲胺,采用乙二胺作為交聯(lián)荊時,乙二胺/環(huán)氧氯丙烷二甲胺,反應(yīng)時間時,可以得到粘度較高的聚環(huán)氧氯丙烷胺,此時產(chǎn)品具有較強的吸附架橋和電中和作用,對染料廢水有較好的脫色效果。運用紅外光譜儀、核磁共振譜儀、透射電鏡等現(xiàn)代分析儀器對聚環(huán)氧氯丙烷胺的結(jié)構(gòu)、在水中的聚集形態(tài)以及其表觀形貌等做了研究,確定了產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,季銨鹽陽離子聚合物已經(jīng)生成。通過燒杯實驗研究了聚環(huán)氧氯丙烷胺對染料模擬廢水、實際印染廢水和煉油廠廢水的絮凝效果。結(jié)果表明,陽離子度、分子量以及聚合物的結(jié)構(gòu)是影響聚環(huán)氧氯丙烷胺絮凝效果的重要因素。一般來說,陽離子度越高,分子量越大,聚合物的絮凝效果越好。而對于一特定聚合體系,陽離子度和分子量是一對矛盾關(guān)系體,即二者不可能同時提高,因此需根據(jù)處理廢水的水質(zhì),來選擇合適的陽離子度和分子量。一般來說,對于水不溶性染料廢水,聚合物的吸附架橋起主要作用,因此處理此類廢水時,應(yīng)重在提高聚合物的粘度對于水溶性染料廢水,聚合物的電中和和吸附架橋作用同等重要,因此處理此類廢水時,應(yīng)保證聚合物的陽離子度和粘度都不可太低?？傊?特殊的處理對象要求絮凝劑有特殊的結(jié)構(gòu)。聚環(huán)氧氯丙烷一二甲胺的絮凝機理是電中和及吸附架橋兩種作用機理的結(jié)合。該實驗己經(jīng)進行中試,結(jié)果表明中試工藝合理,生產(chǎn)過程容易控制,各批次產(chǎn)品均達到小試研究水平,具備工業(yè)化放大條件,中試產(chǎn)品對實際印染廢水和含油廢水的處理獲得了令人滿意的效果。為了進一步拓寬聚環(huán)氧氯丙烷胺的應(yīng)用范圍,本文將該聚合物與聚合鋁復(fù)配,系統(tǒng)研究了與聚合鋁復(fù)配的絮凝效果。結(jié)果表明,聚環(huán)氧氯丙烷胺與匹配,由于二者的協(xié)同效應(yīng),不僅可使絮凝效果更好,而且可大大降低處理成本。本文將聚環(huán)氧氯丙烷胺陽離子聚合物對鈉基膨潤土進行插層復(fù)合,制備出了一山東太學(xué)博士學(xué)位論文系列陽離子聚合物/膨潤土,并系統(tǒng)研究了其結(jié)構(gòu)性能和對染料廢水的處理效果,在此基礎(chǔ)上探討了其對紅色染料的吸附等溫線和吸附動力學(xué)行為。結(jié)果表明,鈉基膨潤土經(jīng)聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺陽離子聚合物插層復(fù)合后,比表面積顯著增加,表面電性由負值變?yōu)檎?締舍結(jié)構(gòu)明顯,顆粒的聚集程度增加,在承孛更易分散成粒徑大的顆粒,因此提高了其電中和作用、吸附能力和架橋能力,更有利于污染物的絮凝沉降。對廢水處理的結(jié)果表明對還原大紅、分散大紅和活性艷紅等紅色染料廢水的脫色效果優(yōu)于或相當(dāng)于活性炭,用此代替活性炭應(yīng)用于印染廢水的處理,有成本低、效果好等特點其對紅色染料的吸附行為符合和吸附模型,吸附動力學(xué)行為遵循方程所述的規(guī)律。本研究的創(chuàng)新之處體現(xiàn)在以下幾個方面以有機胺作交聯(lián)劑,使二甲胺與環(huán)氧氯丙烷在水溶液中進行交聯(lián)聚合,合成出了系列具有不同結(jié)構(gòu)、分子量和陽離子度的環(huán)氧氯丙烷一二甲胺聚合物。的分子量、陽離子度和分子結(jié)構(gòu)易于控制,從而可適用于不同的處理對象。的絮凝效果與它的分子量、陽離子度和分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。一般而言,的分子量和陽離子度越高、枝化度越大,其絮凝效果就越好。主要是通過吸附電中和作用和吸附架橋作用機理起凈水作用的。與其它水處理劑或材料如、膨潤土進行復(fù)配可制備出系列復(fù)合產(chǎn)品,復(fù)合產(chǎn)品較具有更高的分子量和陽離子度,具有更好的水處理效果、較低的處理成本和更廣泛的應(yīng)用范圍。綜合研究結(jié)果表明,聚環(huán)氧氯丙烷胺是一種高效多功能的陽離子有機高分子絮凝劑,值得進一步研究開發(fā)和推廣應(yīng)用。關(guān)鍵詞陽離子環(huán)氧氯丙烷二甲胺聚合物交聯(lián)聚合印染廢水陽離子聚合物膨潤土山東大學(xué)博士學(xué)位論文,砸,曲,啦曲,山東大學(xué)博士學(xué)位論文,船,山東大學(xué)博士學(xué)位論文伽/,/咖/,/,/,班耽,山東大學(xué)博士學(xué)位論文。曲/原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明所呈交的學(xué)位論文,是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下,獨立進行研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外,本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體,均已在文中以明確方式標明。本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。論文作者簽名生熟本人授權(quán)山東大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索,可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文和匯編本學(xué)位論文。保密論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定日論文作者簽名避導(dǎo)師簽名之量圣期坦、,山東大學(xué)博士學(xué)位論文引言選題意義隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,人口劇增,水資源短缺將是今后我國面臨的最突出的資源與環(huán)境問題之一。水資源短缺將直接制約著我國社會經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和人類生活水平的提高等。水資源短缺一方面是由于我國水量的匱乏造成的,另一方面是由于大量廢污水沒有進行有效治理而任意排放導(dǎo)致了水污染造成的。因此,加強水污染防治工作和提高水的循環(huán)利用率具有十分重要的意義。我國每年排放大量的工業(yè)廢水和生活污水中,染料廢水和印染廢水占有相當(dāng)大的比例。據(jù)統(tǒng)計,我國每年染料廢水和印染廢水的排放量分別大約為億立方米和億立方米。這些廢水的特點是成分復(fù)雜、濃度高、色度高、難降解物質(zhì)多,且含有多種具有生物毒性或三致性能水溶性的有機物,難以采用常規(guī)的生物處理方法或物化方法進行治理。尤其是廢水中殘存的水溶性染料組分,即使?jié)舛群艿?排入水體后也會造成水體透光率的降低,而最終將導(dǎo)致水體生態(tài)系統(tǒng)的破壞。因此,染料和印染行業(yè)廢水的治理問題,特別是脫色處理問題,是當(dāng)今國內(nèi)外廢水處理中急需解決的一大難題。在染料和印染行業(yè)廢水脫色處理中,化學(xué)絮凝脫色方法是當(dāng)前國內(nèi)外重點研究的方向之一,而化學(xué)絮凝脫色方法的效果關(guān)鍵取決于絮凝劑的性能。隨著絮凝理論和化學(xué)工業(yè)的發(fā)展,近十年來水處理絮凝劑在我國發(fā)展十分迅速,從低分子到高分子,從無機到有機,從單復(fù)合,形成了系列化和多樣化產(chǎn)品,已引起學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的高度重視”目前,在承處理中廣泛應(yīng)用的絮凝劑主要有無視絮凝劑、有機絮凝劑、微生物絮凝劑以及近幾年來發(fā)展起來的復(fù)合絮凝劑。無機高分子絮凝劑是年后發(fā)展起來的新型絮凝劑,目前它的生產(chǎn)和應(yīng)用在全世界都取得迅速進展。由于這類化合物與傳統(tǒng)的鋁鹽、鐵鹽等水處理藥劑相比在很多方面都自有特色,因而被稱為第二代無機絮凝劑。的優(yōu)點反映在它比傳統(tǒng)絮凝劑如硫酸鋁、氯化鐵等效能更優(yōu)異,而比有機高分子絮凝劑價格更低廉?，F(xiàn)在它成功地被應(yīng)用在給水、工業(yè)廢水以及城市污水處理的各種流程,包括前處理、中間處理和深度處理中,逐漸成為主流絮凝劑。但是,在形態(tài)、聚合度及相應(yīng)的凝聚一絮凝效果方面,無機高分子絮凝劑仍處于傳統(tǒng)金屬鹽絮凝劑與有機絮凝劑之間的位置。它的分子量和粒度大小以及絮凝架橋能力仍比有機絮凝劑差很多,而山東大學(xué)博士學(xué)位論文且還存在進一步水解反應(yīng)的不穩(wěn)定性問題“。近年來的研究認為,有機高分子絮凝劑由于其結(jié)構(gòu)特點而對染料特別是對于水溶性染料具有脫色效果好、適用范圍廣、受影響小、用量少、產(chǎn)生的污泥量少等特點”。由于染料分子在水溶液中一般帶負電荷,所以,目前國外積極研制開發(fā)新型陽離子有機高效脫色絮凝劑,其中,季銨化陽離子高分子混凝劑是最具有商業(yè)價值的一類,其化學(xué)結(jié)構(gòu)具有很大的變通性,而且電荷密度受值影響小,并能獲得高的分子量,因此,新型陽離子有機高效脫色絮凝劑的研究成為當(dāng)前研究的熱點。目前,在廢水脫色和污泥脫水處理中,國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的陽離子型有機高分子絮凝劑是陽離子型聚丙烯酰銨類產(chǎn)品”“。制備的方法主要有兩種一是利用甲醛和二甲胺對非離子型聚丙烯酰銨進行曼尼希加成反應(yīng),然后進行季銨化。這種方法制各的的濃度和陽離子度都非常低,無法制備出固體產(chǎn)品,不便于運輸和應(yīng)用,且在產(chǎn)品中殘余一定量的二甲胺和甲醛單體二是通過丙烯酰胺單體與陽離子單體共聚反應(yīng)制備,常用的陽離子單體有二甲基二烯丙基氯化銨、甲基丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷鹽、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、丙烯酸二甲胺乙酯氯甲烷鹽等。當(dāng)與進行反應(yīng)時,由于該陽離子單體不活潑,難以得到同時具有高分子量和高陽離子度的產(chǎn)品。當(dāng)、或與進行反應(yīng)時,可以獲導(dǎo)同時具有高分子量和高陽離子度的產(chǎn)品,但是該類產(chǎn)品生產(chǎn)成本高,陽離子單體具有一定的毒性,而且在稀溶液狀態(tài)下保存不穩(wěn)定,容易發(fā)生水解反應(yīng),使產(chǎn)品失效。為了進一步提高染料廢水和印染廢水的脫色效果,目前,國內(nèi)外都積極研制開發(fā)新型、高效、實用的有機陽離子型高分子脫色劑。據(jù)報導(dǎo),環(huán)氧氯丙烷與不同胺的聚合物具有優(yōu)良的凈水和脫色效果,是類具有很大發(fā)展前景的新型脫色絮凝劑。環(huán)氧氯丙烷與胺反應(yīng)物是水溶性陽離子高分子聚合物的一種,它具有正電荷密度高、水溶性好、分子量易于控制、高效無毒、造價低廉等優(yōu)點,因此可廣泛應(yīng)用于水處理領(lǐng)域,另外,還可應(yīng)用于石油開采、造紙、采礦、紡織印染、日用化工等領(lǐng)域,因此具有很好的推廣應(yīng)用前景。由于聚環(huán)氧氯丙烷胺聚合物帶有很強的正電荷和較高約分子量,在水處理中同時擁有較強的電中和作用與吸附架橋作用兩種性能,因此具有非常好的水處理效果,受到了國內(nèi)外水處理界的高度關(guān)注,成為有機高分子絮凝劑研制開發(fā)的熱點之一。這類陽離子高分子絮凝劑與其他陽離子絮凝劑相比,最大的特點是它們能使用在含氯分散相的水分散體中而不與氯化物起作用,從而在含氯分散相的水分散體系中使用時不會降低其絮凝效果,由東大學(xué)博士學(xué)位論文而其他陽離子絮凝劑卻做不到這一點。我國目前在陽離子聚合物類絮凝劑方面的研究較少,與國外相比有較大的差距,特別是用環(huán)氧氯丙烷與不同胺的聚合物作為水處理劑的研究和應(yīng)用目前在國內(nèi)還鮮有報導(dǎo),僅有少量用二甲胺與環(huán)氧氯丙烷的聚合物用于石油開采中的粘土防膨方面的研究“”。目前,我國在有機高分子絮凝劑的研究方面,急需研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型、高效、廣譜的有機陽離子型脫色絮凝劑。所以,開展本課題研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。研究目的本研究的目的是采用交聯(lián)共聚法研制出陽離子型有機高分子水處理劑聚環(huán)氧氯丙烷胺。根據(jù)所使用胺的性質(zhì)不同,可以得到不同品種、不同性能的陽離子絮凝劑。本課題選用二甲胺與環(huán)氧氯丙烷為主要原料并加入不同的交聯(lián)劑進行交聯(lián)聚合,確定最佳合成工藝和參數(shù),研制出陽離子型有機高分子水處理劑聚環(huán)氧氯丙烷胺,使之具有良好的水處理效果利用現(xiàn)代測試儀器及分析技術(shù)對研制出的聚合物的各種性能進行綜合研究并且進行中試生產(chǎn),為工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ),為水處理領(lǐng)域提供一種新型高效的水處理劑,為我國的環(huán)境保護和水資源的持續(xù)利用作出貢獻在此基礎(chǔ)上,采取將聚環(huán)氧氯丙烷胺和復(fù)配、與膨潤土插層復(fù)合等形式進一步拓寬聚環(huán)氧氯丙烷胺的應(yīng)用范圍,降低使用成本,為其推廣應(yīng)用做準備。所以本課題對我國水資源的持續(xù)利用具有非常重要的意義。本論文的主要研究內(nèi)容二甲胺和環(huán)氧氯丙烷聚合物的研制開發(fā)和應(yīng)用,關(guān)鍵在于制備出既具有良好儲存穩(wěn)定性又具有良好絮凝效果的產(chǎn)品。這就要求研究二甲胺和環(huán)氧氯丙烷聚合物的最佳制備工藝、聚合物的性質(zhì)及其絮凝效果,進行產(chǎn)品中試,為該聚合物的工業(yè)生產(chǎn)奠定理論基礎(chǔ),并且拓寬應(yīng)用范圍,為其推廣應(yīng)用作準備。本論文的主要研究內(nèi)容有以下幾點采用交聯(lián)共聚法對聚環(huán)氧氯丙烷胺聚合物的最佳制備工藝進行探索,制備出高效穩(wěn)定的聚合物。具體考察聚環(huán)氧氯丙烷胺聚合反應(yīng)的影響因素,對聚合反應(yīng)時間、環(huán)氧氯丙烷、二甲胺摩爾比對粘度和陽離子度的影響、交聯(lián)劑的種類及用量對粘度和陽離子度的影響、聚合反應(yīng)溫度對粘度和陽離子度的影響,通過反復(fù)試驗,山東大學(xué)博士學(xué)位論文確定最佳的合成工藝條件和參數(shù),制備出高效穩(wěn)定的聚環(huán)氧氯丙烷一二甲胺聚合物。利用紅外光譜儀、透射電鏡、電位測定儀、粘度計等現(xiàn)代分析儀器對該聚合物的分子基團、結(jié)構(gòu)形貌、電動特性及其分子量大小進行研究評價該聚合物用于處理模擬廢水和實際工業(yè)廢水的效果,研究該聚合物的絮凝性能及影響因素。進行產(chǎn)品中試和放大實驗,確定中試生產(chǎn)的最佳工藝流程和工藝技術(shù)參數(shù)。將聚環(huán)氧氯丙烷胺和復(fù)配、與膨潤土復(fù)合,研究最佳配比和影響因素,進一步拓寬聚環(huán)氧氯丙烷胺的應(yīng)用范圍。本研究的創(chuàng)新之處本研究的創(chuàng)新之處體現(xiàn)在以下幾個方面以有機胺作交聯(lián)劑,使二甲胺與環(huán)氧氯丙烷在水溶液中進行交聯(lián)聚合,合成出了系列具有不同結(jié)構(gòu)、分子量和陽離子度的環(huán)氧氯丙烷一二甲胺聚合物。的分子量、陽離子度和分子結(jié)構(gòu)易于控制,從而可適用于不同的處理對象。的絮凝效果與它的分子量、陽離子度和分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。一般而言,的分子量和陽離子度越高、枝化度越大,其絮凝效果就越好。主要是通過吸附電中和作用和吸附架橋作用機理起凈水作用的。與其它水處理劑或材料如、膨潤土進行復(fù)配可制備出系列復(fù)合產(chǎn)品,復(fù)合產(chǎn)品較具有更高的分子量和陽離子度,具有更好的水處理效果、較低的處理成本和更廣泛的應(yīng)用范圍。本課題來源于山東省科技技術(shù)攻關(guān)計劃項目“陽離子型有機高分子水處理劑的研制及中試”編號為和國家自然科學(xué)基金項目“新型聚季銨鹽化合物脫色絮凝劑的研究”編號為。本論文的研究工作為開發(fā)聚環(huán)氧氯丙烷一二甲胺類絮凝劑奠定了理論基礎(chǔ),對聚環(huán)氧氯丙烷一二甲胺的工業(yè)生產(chǎn)及在給排水處理中的應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。山東大學(xué)博士學(xué)位論文文獻綜述染料及染料廢水染料及其分類染料是一類重要的精細化工產(chǎn)品,與人類的衣食住行密切相關(guān),它們能使纖維材料或其它物質(zhì)染成鮮明而堅牢的顏色。根據(jù)美國統(tǒng)計,目前全球正在使用的染料達萬種之多,各種各樣的染料和顏料不僅廣泛應(yīng)用于印染工業(yè)中,在其它行業(yè)如塑料、涂料、彩色印洗、印刷、制革、造紙、橡膠等行業(yè),染料和顏料也是一類必不可少的原料。染料按化學(xué)結(jié)構(gòu)以及染料的合成方法可分為偶氮染料、蒽醌染料、靛族染料、芳甲烷染料、酞箐染料、硝基及亞硝基染料、雜環(huán)類染料等。在實際應(yīng)用中人們也習(xí)慣地把染料按性能和染色方法分類為活性染料、直接染料、酸性染料、還原染料、硫化染料、分散染料、不溶性偶氮染料、陽離子染料、金屬絡(luò)合染料、縮聚染料等。染料廢水污染的現(xiàn)狀隨著染料工業(yè)的發(fā)展,其所帶來的環(huán)境污染問題也日益突出,這些五顏六色的精細一化學(xué)品在帶給我們視覺享受的同時也成為破壞環(huán)境的污染源。隨著人們對印染制品韻要求不斷提高,印染技術(shù)也在不斷進步,因而在染整工藝中,往往需要更多的染料和印染助劑,而染料不可能全都與纖維作用,通常有占總重量的染科形成污染物排入環(huán)境,全世界每年以廢物形式排入環(huán)境的染料多達萬噸“雖然印染廢水和染料生產(chǎn)廢水等含染料廢水的水質(zhì)組成差別很大,但由于都含有染料,而且色度很高,因而染料廢水所面臨的一個重大的環(huán)境問題就是色度的去除,因為即使水體中的染料只有極低的濃度,也會造成人類視覺的不適和美學(xué)損害,影響受納水體的正常功能,妨礙水體的自行凈化,對水生微生物和魚類也有毒害作用“”。另外由于水體中的染料對太陽光的吸收,也削弱了光在水中的透射,抑制水體中水生植物的光合作用,影響其生長并進而影響到各級消費者的生長,使整個水生生態(tài)系統(tǒng)的多樣性下降“。從總體來講,染料雖不象農(nóng)藥那樣具有很強的急性毒害作用,但一些染料對有機體來說是有毒的,人體接觸染料廢水,可能引起皮膚過敏、發(fā)炎、致癌,人們已經(jīng)在偶氮染料、葸醌染料、三苯甲烷染料中發(fā)現(xiàn)具致突變性和致癌作用的品種“,染料的降解產(chǎn)物多為聯(lián)苯胺等一些致癌的芳香類化山東大學(xué)博士學(xué)位論文合物,如偶氮染料的還原降解產(chǎn)物芳香胺是早已熟知的致癌物,現(xiàn)代醫(yī)學(xué)科學(xué)己證明一的癌癥與環(huán)境因素有關(guān),在己發(fā)現(xiàn)的致癌物中是有毒有機化合物“”。此外,染料作為一類結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的有機化合物,具有抗酸、抗堿、抗光、抗微生物等特性,在環(huán)境中有較長的滯留期“”,因此染料對環(huán)境的負面效應(yīng)不僅在于它的色度和,而且還在于它的潛在的對人類健康的危害和對動植物生長發(fā)育的危害。從二十世紀七十年代起,發(fā)達國家開始投入大量的資金進行環(huán)境治理,一方面改進生產(chǎn)工藝,實行污染源控制,盡量減少生產(chǎn)中的三廢排放,同時又探索各種方法對染料進行凈化處理。近年來,西方發(fā)達國家在國際間激烈的市場競爭中利用經(jīng)濟發(fā)展水平的差異,不斷采取轉(zhuǎn)移污染源這一策略,將污染性較強的產(chǎn)生染料廢水的染料廠、印染廠轉(zhuǎn)移到了發(fā)展中國家。據(jù)化工部門統(tǒng)計,目前我國染料年產(chǎn)量最低維持在萬噸,己超過世界染料總產(chǎn)量的四分之一,成為世界上最大的染料生產(chǎn)國。另外,我國又是紡織印染業(yè)的第一大國,印染廠遍布城鄉(xiāng),全國印染廢水的排放量現(xiàn)已超過萬噸/天,每天有上百萬噸未經(jīng)處理或處理不達標的印染廢水排入江河湖泊,嚴重地污染了水體環(huán)境,由此而造成的對生態(tài)環(huán)境的破壞及經(jīng)濟損失是不可佶量的。因此,對染料廢水的污染和毒性的有效治理己成為制約當(dāng)前印染行業(yè)生存和發(fā)展的關(guān)鍵問題染料廢水的治理任重而道遠。印染廢水處理方法概括來說,目前印染廢水的處理方式主要有兩種一種是將印染廢水與生活污水混合處理,企業(yè)只需對印染廢水進行簡單的預(yù)處理,就可將其排往中央處理系統(tǒng)另一種方式是對印染廢水進行單獨的深度處理“。隨著印染產(chǎn)品不斷的發(fā)展,印染廢水的成分也在不斷變化,因此印染廢水的處理工藝也不是一成不變的。而且各國的污水排放標準和水質(zhì)目標不同,因而在印染廢水處理上形成了多種工藝。印染廢水處理的方法很多,物理方法包括吸附法、膜分離技術(shù)、超聲波氣振法、高能物理法化學(xué)方法包括化學(xué)混凝法、臭氧氧化法,芬頓試劑氧化法、濕式空氣氧化法、超臨界水氧化法、焚燒法電化學(xué)法包括電絮凝法、電氣浮法、電氧化法、微電解法光化學(xué)氧化法包括光分解、光敏化氧化、光激發(fā)氧化、光催化氧化等等“”。在染料和印染行業(yè)廢水脫色處理中,化學(xué)絮凝脫色方法是當(dāng)前國內(nèi)外重點研究的方向之一。印染廢水絮凝脫色機制是以膠體化學(xué)的理論為基礎(chǔ)的,即在懸浮液中加入絮凝劑,使之壓縮膠體粒子表面的雙電層,減少其表面的電荷,使膠粒間的斥力減弱,山東大學(xué)博士學(xué)位論文膠粒在碰撞時,就會凝聚而結(jié)合形成絮體。因此化學(xué)絮凝脫色方法的效果關(guān)鍵取決于絮凝劑的性能。,絮凝劑發(fā)展概況及其分類在水處理方法中,絮凝法是最常用的重要方法之一。絮凝處理的方法就是使廢水中膠體體系在所加絮凝劑作用下,相互接觸、碰撞、脫穩(wěn),凝集成一定粒徑的聚集體,最終借助重力作用而沉淀,以達到固液分離的目的。在絮凝處理過程中,絮凝劑的種類、性質(zhì)、品種的好壞是關(guān)系到絮凝處理效果的關(guān)鍵因素。因此,研究和開發(fā)新型聚合工藝,生產(chǎn)出高效低耗、安全無害的絮凝劑是實現(xiàn)絮凝過程優(yōu)化的核心技術(shù)之一。絮凝劑發(fā)展歷史凡是用來將水溶液中的溶質(zhì)、膠體或者懸浮物顳粒產(chǎn)生絮狀物沉淀的物質(zhì)都叫做絮凝劑。在人類文明的發(fā)展史上,最早使用絮凝劑處理水的歷史追溯到公元前世紀古埃及人采用甜扁桃汁凈化飲用水的例子。我國早在明代便有使用明礬凈水的記錄,西方國家在公元年第一次利用硫酸鋁進行水的絮凝試驗。在年,美國人海亞特取得了以硫酸鋁預(yù)處理濾池水的專利權(quán)。年,氧化鐵鹽被推薦到實際應(yīng)用中,并在年對預(yù)分離出氫氧化鐵沉渣的箱形過濾裝置頒發(fā)了專利。在水處理實踐中,系統(tǒng)地采用硫酸鋁和硫酸鐵是在世紀年代開始的。正是這一時間內(nèi)進行了混凝工藝的可行性研究,發(fā)表了關(guān)于利用絮凝劑處理泥炭。水和污水的報道啪。在世紀初,用絮凝削進行工作的快濾池進入給水的實踐中。運轉(zhuǎn)經(jīng)驗表明,絮凝劑具有很高消毒能力。隨著社會發(fā)展,絮凝劑開始應(yīng)用于污水處理中,年采用氯化硫酸亞鐵作為絮凝劑,年開始采用鋁酸鈉,世紀年代開始采用羥基氯化鋁。近年來,工業(yè)和生活污水處理及沉渣處置時,顯著地擴大了絮凝劑的應(yīng)用。從前生活污水幾乎只進行機械和生物處理,現(xiàn)在,作為這些方法的補充,絮凝法得到成功的應(yīng)用。在新建的裝置中,物理化學(xué)處理方法其中包括絮凝法,有的甚至己完全取代了生物處理方法。由于絮凝在水處理中的重要作用,絮凝科學(xué)日漸發(fā)展成為重要的學(xué)科,圍繞絮凝劑的制備、優(yōu)化及使用產(chǎn)生了一系列的成就與問題。從最早使用的天然絮凝劑到初級合成,及硅系列絮凝劑,苒到現(xiàn)今的高聚合類絮凝劑如聚合氯化。,鋁、聚合硫酸鐵、聚硅硫酸鋁、聚丙烯酸胺等以及即將到來、山東大學(xué)博士學(xué)位論文的生物絮凝劑,人類使用絮凝劑的過程也會經(jīng)歷一個從天然到合成再到天然的循環(huán)。絮凝方法也由簡單的攪拌發(fā)展到精確控制攪拌的各種邊界條件,進而形成許多的絮凝理論,在水的凈化處理過程中起著重要的指導(dǎo)作用。絮凝劑品種分類絮凝劑的分類方法很多。按組成的不同,一般可分為無機絮凝劑、有機絮凝劑以及近年來興起的生物絮凝劑若根據(jù)分子量的高低、官能團的特性及官能團離解后所帶電荷的性質(zhì),可將莢進一步分為商分子、低分子、團離子型、陰離子型和非離子型絮凝劑等,如表所示。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類生活水平的提高,人們對水質(zhì)提出了越來越高的要求。這自然也就推動了水處理技術(shù)科學(xué)的飛速發(fā)展。用于水處理的傳統(tǒng)絮凝劑都是低分子的無機鹽類,由于其存在投量大、處理效果差等問題,己逐漸被高分子絮凝劑所替代。高分子絮凝劑以其良好的絮凝效果、較強的除濁脫色能力和操作簡便等優(yōu)點,己成為現(xiàn)代水處理應(yīng)用中的主流絮凝劑。目前,日本、中國以及北美很多國家的生產(chǎn)已達到工業(yè)化和規(guī)?；约吧a(chǎn)流程的控制自動化,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。聚合類高分子絮凝劑的生產(chǎn)己占絮凝劑總量的。高分子絮凝劑主要有無機高分子絮凝劑、有機高分子絮凝劑和生物絮凝痢三大類渺捌。表絮凝劑品種分類無機陽離子絮凝劑無機低分子絮凝劑無機陰離子絮凝劑無機絮凝劑鋁鹽無機高分子絮凝劑無機高分子絮凝劑鐵鹽無機高分子絮凝劑硅酸金屬鹽及各種復(fù)合絮凝劑絮凝劑有機陽離子絮凝劑人工合成有機高分有機陰離子絮凝劑有機絮凝劑子絮凝劉非離子有機絮凝劑。天然有機商分子絮凝劑生物絮凝劑山東大學(xué)博士學(xué)位論文一、無機高分子絮凝劑傳統(tǒng)應(yīng)用的無機絮凝劑為低分子的鋁鹽和鐵鹽。鋁鹽主要有硫酸鋁、明礬越】、鋁酸鈉。鐵鹽主要有三氯化鐵、硫酸亞鐵和硫酸鐵。無機低分子絮凝劑價格低,貨源充足,但由于其用量大、殘渣多、效果較差,故在實際污水處理中常作為配合絮凝劑使用,以降低處理成本。,是世紀年代以來在傳無機高分子絮凝劑統(tǒng)的鋁鹽和鐵鹽絮凝劑的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一類新型水處理藥劑。無機高分子絮凝劑不僅具有低分子絮凝劑的特征,而且分子量大,具有多核絡(luò)離子結(jié)構(gòu)、且電中和能力好、“吸附橋連”作用明顯、沉降快、用量少,這類藥劑比原有傳統(tǒng)藥劑具有適應(yīng)性強,無毒,并可成倍提高效能而相對價廉等優(yōu)點,因此被廣泛用于污水處理過程中。目前在日本、俄羅斯、西歐、中國都己有相當(dāng)規(guī)模的生產(chǎn)和應(yīng)用。在美國,這類藥劑的研究和開發(fā)也己受到越來越多的重視。普經(jīng)提出并研究過的無機高分子絮凝劑主要有聚合氯化鋁,聚合氯化鐵,聚合硫酸鋁、聚合硫酸鐵,聚合磷酸鋁,聚合磷酸鐵,聚硅酸,聚合氯化鋁鐵,聚合硫酸鋁鐵,聚合硅酸硫酸鋁及聚合硅酸硫酸鐵等絮凝劑。但目前得到廣泛應(yīng)用的主要是聚合氯化鋁,聚合硫酸鐵,聚硅酸和聚合硅酸硫酸鋁。二、有機高分子絮凝劑有機高分子絮凝劑作為水處理劑的重要品種,可用于廢水的預(yù)處理和深度處理上。它主要用來除去懸浮于水中的固體顆粒和溶解的有機物,同無機高分子絮凝劑相比,其有用量少、絮凝速度快,受共存鹽類、值及溫度影響小,生成污泥量少,且易處理等優(yōu)點,在水處理中發(fā)揮著重要和不可取代的作用。但有機高分子絮凝劑普遍存在未聚合的單體有毒性的問題,而且價格比較昂貴,這在一定程度上限制了它的應(yīng)用嘲。目前使用的有機高分子絮凝劑,主要有合成和天然改性兩種。人工合成有機高分子絮凝劑合成有機高分子絮凝劑可分為陽離子、陰離子、非離子和兩性四種類型。不同的絮凝劑有不同的使用范圍。陰離子型高分子絮凝劑用于去除重金屬鹽類及其水合氧化物,值適用范圍為中性或呈堿性陽離子型可用來去除廢水中的有機物,值適用范圍為中性至強酸性非離子型可去除廢水中的無機質(zhì)顆?；驘o機一有機質(zhì)混合體系,值適山東大學(xué)博士學(xué)位論文用范圍較寬,不受值和金屬離子的影響。陽離子型陽離子型包括聚丙烯酰胺反應(yīng)產(chǎn)物、丙烯酰胺與陽離子單體的共聚物、聚二甲基二烯丙基氯化銨、聚亞胺等。陽離子絮凝劑的官能基含有季鹽,具有無論在酸性、中性或堿性介質(zhì)中,均保持正電荷的特性。其正電荷可能附在一個叔基硫或季磷或是季胺上,如圖。陽離子絮凝劑不僅可以通過電荷中和、架橋機理使膠體粒子絮凝,而且還可以與帶負電荷的溶解物進行反應(yīng)。生成不溶性的鹽。它對有機物和無機物都有很好的凈化作用,使用的值范圍寬,用量少、毒性小,是絮凝劑研發(fā)的熱點。一一一礦一一一季銨叔基硫季磷圖陽離子型絮凝劑的官能基陰離子型絮凝劑有聚丙烯酸鈉、丙烯酰胺與丙烯酸鈉共聚物、聚苯乙烯磺酸鈉等。丙烯酰胺與丙烯酸鹽共聚合或聚丙烯酰胺水解,都能生成陰離子型聚丙烯酰胺,其易受值和鹽類的影響,在酸性介質(zhì)中羧基的解離受到限制,對某些礦物的吸附活性較低。如果導(dǎo)入強酸性磺酸基代替弱酸性羧基,可改善其在酸性環(huán)境中的解離。陰離子型絮凝劑的官能基含有羧酸基,并帶有負電荷,為含有磺酸、磷酸或羧酸官能基的聚合物,如一一一一一萬礦二一一一訂羧酸基硫酸基磷酸基圖陰離子型絮凝劑的官能團非離子型絮凝劑包括聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯基甲基醚、聚乙山東大學(xué)博士學(xué)位論文烯吡咯烷酮、聚烷基酚一環(huán)氧乙烷等。其中聚丙烯酰胺是最重要的品種。在美國有機絮凝劑總銷量最大的是。聚丙烯酰胺可通過水溶液、反相懸浮、反相乳液、反相微乳液等聚合方法制備。傳統(tǒng)的聚丙烯酰胺水溶液聚合的優(yōu)點是工藝簡單,成本較低,操作安全方便,不必回收溶劑。但是由于在水溶液聚合反應(yīng)后期所得共聚物水溶液粘度很大,形成凝膠,難以制得高固含量、超大分子量的共聚物,并且所得產(chǎn)物必須制備成粉狀產(chǎn)品使用,能耗高,干燥困難,并且經(jīng)常結(jié)塊,使產(chǎn)品質(zhì)量下降,這也是在水溶液條件下合成高聚物時遇到的普遍問題從使用過程來看,由于粉末呈顆粒狀,溶解是由表面向中心慢慢進行的,要完全溶解需要很長時間一般分鐘,若攪拌不當(dāng)或稀釋水加入的情況下,易生成很難溶解的“魚眼”。為增加其溶解速度,需要配置可溶解大量藥劑的溶解槽,而且對于使用量大的用戶,需要使用自動粉末供給裝置和為防止粉末吸水而添置的空氣干燥設(shè)備。此外粉末產(chǎn)品使用時容易引起微小的粉的飛散既浪費資源又對環(huán)境造成二次污染。采用反相乳液聚合或反相微乳液聚合得到的產(chǎn)品有分子量高、反應(yīng)速率高、體系秸度小、速溶等優(yōu)點。目前,許多研究者采取反相乳液或反相微乳液聚合。,對反相乳液或反相微乳液體系、所得膠粒的形態(tài)和粒徑大小、聚合動力學(xué)等方面進行了深入的研究,取得了有意義的成果。兩性型用作絮凝劑的兩性高分子因具有適用于陰、陽離子共存的污染體系、值適用范圍寬及抗鹽性好等應(yīng)用特點而成為國內(nèi)外的研究熱點。聚丙烯酰胺類兩性高分子是其中的重要產(chǎn)品。該類兩性高分子水處理劑的品種很多,其陰離子基團通常有羧基、硫酸基或磷酸基,陽離子基團通常有季銨鹽基、吡咯鯰離子基或喹啉鼢離子基。陰離子基團可以通過酰胺基水解制得,也可以通過酰胺基的反應(yīng)接枝聚合上去,陽離子基團一般是通過接技獲得。天然有機高分子絮凝劑合成有機高分子絮凝劑雖然被廣泛應(yīng)用于污永處理中,但它具有毒性較強、難生物降解、價格偏離等缺點,因此,在環(huán)保意識日益增強的今天,越來越多的研究者注意到天然改性高分子絮凝劑在應(yīng)用上的低毒、易生物降解、原料來源廣、價格低等特點。其改性的主要方法是將天然淀粉、纖維素、植物膠等經(jīng)過醚化、酯化、磺化、交聯(lián)接枝等反應(yīng)制得淀粉類、纖維素類、植物膠類改性高分子絮凝劑。天然有機贏分子絮凝劑在水處理中的應(yīng)用具有悠久的歷史,但其使用量低于人工合山東大學(xué)博士學(xué)位論文成高分子絮凝劑,究其原因是天然高分子絮凝劑電荷密度較小,相對分子質(zhì)量低,且易發(fā)生生物降解兩失去活性。世紀年代以來,美、英、法、日和印度等國家結(jié)合本國天然高分子物質(zhì)資源,重視化學(xué)改性有機高分子絮凝劑的開發(fā)研制。經(jīng)改性后的天然高分子絮凝剡與合成有機離分子絮凝劑相比,具有選擇性強、無毒、價廉等優(yōu)點。在許多天然改性高分子絮凝劑中,淀粉改性絮凝劑的研制,猶為引人注目。這是因為淀粉來源廣、價格便宜、且產(chǎn)品完全可以生物降解,在自然界中可形成良性循環(huán)。在國外水處理藥劑市場,淀粉改性絮凝劑在市場上占有相當(dāng)大的比例。另外,甲殼素的開發(fā)、應(yīng)用研究也十分活躍瑚。三、生物絮凝劑世紀年代,各國的科學(xué)家又研究和開發(fā)出第三類絮凝劑,稱為生物絮凝劑。該類絮凝劑是利用生物技術(shù),通過微生物發(fā)酵抽提、精制而得到的一種新型、高效、價廉的水處理藥劑。旱在世紀年代初期,等人于年就從活性污泥中分離出具有絮凝活性的菌株,但當(dāng)時并不稱為生物絮凝劑。年代等人從霉菌、細菌、放線菌等菌種中篩選出種具有絮凝能力的微生物。早在年代末,日本學(xué)者就在研究酞酸酯的生物降解過程中發(fā)現(xiàn)了具有絮凝作用的微生物培養(yǎng)液,并于年代后期制成了命名為的第一種生物絮凝劑,該絮凝劑絮凝效果明顯,可用于商品化生產(chǎn),它的出現(xiàn)大大推動了生物絮漾劑的研究進程。年,等人研究了擬青霉屬微生物產(chǎn)生的絮凝劑。年代,從土壤中分離出一株能分泌絮凝物質(zhì)的革蘭陰性菌等在年從土壤中分離出了能產(chǎn)生生物絮凝劑的紅平紅球菌株,我國于年代開始涉及這一領(lǐng)域的研究,并取得了相當(dāng)?shù)某删?。生物絮凝劑因其具有特超強的絮凝性?可使一些難處理的高濃度廢水得到絮凝,并明顯降低、色度等指標,因此也是一種有著良好發(fā)展前景的新型絮凝劑瑚。四、復(fù)合絮凝劑污水是一種復(fù)雜,穩(wěn)定的分散體系,單一的絮凝劑往往無法滿足處理的需要。近年來,研究人員開始了對復(fù)合絮凝劑的研制。實踐證明。“復(fù)合絮凝劑表現(xiàn)出優(yōu)于單一絮凝荊的效果。從化學(xué)組成上來看,復(fù)合絮凝劑大致上可分為無機復(fù)合絮凝劑、有機復(fù)合絮凝劑以及無機有機復(fù)臺絮凝劑三大類,目前關(guān)于無機復(fù)合絮凝劑的研究報道較多,而無機有機復(fù)合絮凝劑的報道較少。本課題組近年來將、等有機陽離子絮凝劑和無機高分子絮凝劑如、等進行復(fù)配,系統(tǒng)研究了該類復(fù)合絮凝劑的各種性能山東大學(xué)博士學(xué)位論文和對地表水、印染廢水、納污河道等廢水的處理效果,研究表明,無機有機復(fù)合絮凝劑的絮凝效果較佳,有望成為新生代的高效混凝劑”刪。無機有機復(fù)合絮凝劑的復(fù)配機理主要與其協(xié)同作用有關(guān)。一方面污水雜質(zhì)為無機絮凝荊所吸附,發(fā)生電中和作用而凝聚另一方面又通過有機高分子的橋連作用,吸附在有機高分子的活性基團上,從而網(wǎng)捕其他的雜質(zhì)顆粒一同下沉,起到優(yōu)于單一絮凝劑的絮凝效果。我國絮凝劑發(fā)展中存在的問題近十年來,我國在對污水處理絮凝劑的研制與應(yīng)用方面發(fā)展迅速,取得了可喜的成績,絮凝劑的研究和發(fā)展方向逐漸由無機向有機化、低分子向高分子化、單一型向復(fù)合型、合成型向天然微生物型轉(zhuǎn)化,絮凝劑產(chǎn)品也逐漸多樣化、專門化、環(huán)?；?。但隨著工業(yè)水處理的日益復(fù)雜和技術(shù)的日益更新,對絮凝劑的要求也越來越高。如果從目前的國內(nèi)水處理劑現(xiàn)狀來看,在品種上、性能上、工藝方法上以及成本上都有待于進一步的研究與發(fā)展。我國對無機絮凝劑的開發(fā)應(yīng)用較好,除個別品牌的絮凝劑未開發(fā)外,基本具備了生產(chǎn)無機高分子絮凝劑的技術(shù)水平。但缺少系列化、規(guī)?；a(chǎn),廠家多,規(guī)模小,產(chǎn)品單一,生產(chǎn)工藝設(shè)備落后,生產(chǎn)出的絮凝劑質(zhì)量不夠穩(wěn)定,對藥劑所含重金屬等毒害僂物質(zhì)缺少必要的統(tǒng)一控制與管理,水不溶物與雜質(zhì)含量較高。我國對有機高分子絮凝劑的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用,尚處于開發(fā)階段,仍屬薄弱環(huán)節(jié)。與國外發(fā)達國家相比還存在很大的差距。主要表現(xiàn)在以下幾個方面系列化水平低,專用品種少,商品化的產(chǎn)品僅有聚丙烯酰胺和聚丙烯酸鹽兩大類。產(chǎn)量低,未形成規(guī)模經(jīng)營,某些國外已工業(yè)化的品種,至今我國仍不過關(guān)。天然與改性陽離子有機高分子絮凝劑相對國外而言品種較少。我國常用的聚合高分子主要是聚丙烯酰胺系列化合物,電荷基本局限于陰離子型及非離子型而一些發(fā)達國家無論在給水還是在廢水處理中,陽離子型不同種類的聚合高分子的應(yīng)用均明顯超過陰離子型及非離子型聚合高分子。我國水處理絮凝劑的研制工作在這方面還有待加強。生產(chǎn)工藝復(fù)雜,成本高。生產(chǎn)工藝的好壞,直接影響到產(chǎn)品的性能及成本。目前國內(nèi)在生產(chǎn)工藝上較國外相比有一定差距,因此改進生產(chǎn)工藝、降低成本,將會使工業(yè)水處理工作變得日益成熟,更加行之有效。綜上所述,近十幾年來,國內(nèi)外在水處理劑方面的研制和開發(fā)工作取得了很大的進山東大學(xué)博士學(xué)位論文展,但某些方面還有待于進一步研究和發(fā)展同時,我國的環(huán)保工作者也應(yīng)更加努力,逐步縮小同國外先進技術(shù)水平的差距,改進生產(chǎn)工藝,開發(fā)新型水處理劑,降低成本、提高效率,為我國工業(yè)水處理和環(huán)境保護工作多做貢獻。因此,研究和開發(fā)絮凝劑聚合工藝,生產(chǎn)出高效低耗、安全無害的絮凝劑是我國絮凝劑工業(yè)急需解決的問題之一。陽離子有機高分子絮凝劑研究概況陽離子商分子絮凝劑是一種水溶性高分子聚電解質(zhì),分子鏈上帶有正電荷的活性基團。由于現(xiàn)代化工業(yè)和現(xiàn)代生活使排水中的有機質(zhì)含量大大提高,而有機質(zhì)微粒表面通常帶負電荷,而陽離子型的高分子絮凝劑可以與水中的微粒起電中和及吸附架橋作用,從而使體系中的微粒脫穩(wěn)、絮凝而有助于沉降和過濾脫水。它可以有效地降低水中懸浮固體的質(zhì)量分數(shù),降低水的濁度,并有使病毒沉降和降低水中甲烷前體物的作用,使水中的總含碳量降低,它具有用量少、成本低、毒性小及使用的范圍寬等特點。因此陽離子高分子絮凝劑越來越引起科研工作者的廣泛關(guān)注。進入世紀年代以來,陽離子絮凝劑的研制開發(fā)呈現(xiàn)出明顯的增長勢頭?！?美國、日本、英國、法國等國家目前在廢水處理中都大量使用了陽離子型絮凝劑。美、日等國陽離子型絮凝劑已占合成絮凝荊總量的近,而這幾年仍以以上的速度增長。近年來,我國對這類絮凝劑的研究開發(fā)也已取得了相當(dāng)進展。陽離子型包括聚丙烯酰胺反應(yīng)產(chǎn)物、丙烯酰胺與陽離子單體的共聚物,聚二甲基二烯丙基氯化銨、聚亞胺等。陽離子絮凝劑不僅可以通過電荷中和、架橋機理使膠體粒子絮凝,而且還可以與帶負電荷的溶解物進行反應(yīng),生成不溶性的鹽,它對有機物和無機物都有很好的凈化作用,使用的值范圍寬,用量少、毒性小,是絮凝劑研發(fā)的熱點。陽離子型聚丙烯酰胺絮凝劑陽離子型聚丙烯酰胺絮凝劑的制造方法概括起來可分為兩大類一是聚丙烯酰胺的陽離子改性法二是丙烯酰胺單體與陽離子單體共聚。聚丙烯酰胺陽離子改性法聚丙烯酰胺的陽離子改性法就是對進行改性,制取獲得,在早期的美山東大學(xué)博士學(xué)位論文國專利中就有報道,用與陽離子化的氨基一醛類樹脂反應(yīng)制取刪,它的優(yōu)點是可以得到價廉的制品,絮凝效果也較好,但其有個致命的弱點,即存放時問有限。也可和次氯酸鹽女在堿性條件下反應(yīng)得到陽離子型的聚乙烯亞胺。聚乙烯亞胺為陽離子聚電解質(zhì),也可看作是丙烯酰胺和乙亞胺的共聚物。其缺點也是存放時間不長。目前,采用最多的方法是對非離子進行曼尼希反應(yīng)改性,或生成聚乙烯亞胺來完成的。反應(yīng)是將均聚生成的聚丙烯酰胺進行胺甲基化,即將和甲醛、仲胺進行反應(yīng),產(chǎn)物為二甲胺基一一甲基丙烯酰胺聚合物。如果再與硫酸二甲酯反應(yīng),就生成季胺鹽。另外,也可和聚乙撐亞胺反應(yīng),和肼反應(yīng)獲