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1、第7讲 有机絮凝剂,有机絮凝剂,五、有机絮凝剂,阳离子型絮凝剂,有机絮凝剂,三类官能团：,五、有机絮凝剂,有机絮凝剂,阳离子型絮凝剂：结构式：,五、有机絮凝剂,有机絮凝剂,阳离子型絮凝剂：结构式：,五、有机絮凝剂,阴离子型絮凝剂,有机絮凝剂,阴离子型絮凝剂：结构式：,五、有机絮凝剂,阴离子聚丙烯酰胺,有机絮凝剂,阴离子型絮凝剂：结构式：,五、有机絮凝剂,非离子型絮凝剂,有机絮凝剂,非离子型絮凝剂：结构式：,五、有机絮凝剂,两性型絮凝剂,有机絮凝剂,两性型絮凝剂：结构式：,五、有机絮凝剂,聚丙烯酰胺,聚丙烯酰胺的分类,聚丙烯酰胺,聚丙烯酰胺是一大类系列产品。由于相对分子质量不同、电性不同而有很多
2、品种，加上分子上的官能团反应而衍生出许多品种，这些产品又都有各自独特的性能，因而有相应的使用对象。可以将这些产品分为几大类。,五、有机絮凝剂,聚丙烯酰胺,按相对分子质量大小来分类：低相对分子质量聚丙烯酰胺： 100 万以下，分散剂中相对分子质量聚丙烯酰胺： 100 万1000 万高相对分子质量聚丙烯酰胺： 1000万一 1500 万，用作絮凝剂超高相对分子质量聚丙烯酰胺：1700 万以上,五、有机絮凝剂,聚丙烯酰胺,按产品的离子特性来分类：非离子型： 阴离子型：阳离子型：,五、有机絮凝剂,聚丙烯酰胺,非离子型PAM：,五、有机絮凝剂,聚丙烯酰胺,阴离子型PAM：,五、有机絮凝剂,聚丙烯酰胺,阳
3、离子型PAM：,五、有机絮凝剂,有机絮凝剂的制备,聚丙烯酰胺的制备,非离子型PAM的制备：先通过丙烯睛水解制丙烯酰胺单体：,五、有机絮凝剂,聚丙烯酰胺的制备,非离子型PAM的制备：然后，丙烯酰胺单体聚合：,五、有机絮凝剂,聚丙烯酰胺的制备,五、有机絮凝剂,聚丙烯酰胺的制备,以上方法为硫酸法。近二十年来，工业界对丙烯酰胺的聚合反应进行了大量深入 的研究，目前制备PAM可选择的催化体系有：过硫酸盐、硝酸盐等无机化合物，过氧化酰基、偶氮二异丁睛等有机化合物，氧化还原体系等；聚合方法有本体法、溶液法、沉淀法、反相悬浮法和乳液法等。,五、有机絮凝剂,聚丙烯酰胺的制备,不同的聚合工艺，PAM的分子量、产品
4、形式、剩余单体和杂质含量不尽相同，适用于不同领域应用要求的聚丙烯酰胺系列产品不断地被开发出来。,五、有机絮凝剂,聚丙烯酰胺的制备,阴离子型PAM的制备：部分水解的聚丙烯酰胺：,五、有机絮凝剂,聚丙烯酰胺的制备,部分水解的聚丙烯酰胺产品中，酰胺基与羧基的比例决定了共聚物产品的性质。作为絮凝剂，该产品羧基含量一般在5一30%之间，分子量在5*106左右。,五、有机絮凝剂,阴离子型絮凝剂的制备,阴离子型絮凝剂的制备：2 一丙烯酰胺基一异丁基磺酸一丙烯酸三元共聚物,五、有机絮凝剂,聚丙烯酰胺的制备,五、有机絮凝剂,阴离子型絮凝剂的制备,阴离子型絮凝剂的制备：该三元共聚物含有两种类型的阴离子官能团。,五
5、、有机絮凝剂,阴离子型絮凝剂的制备,阴离子型絮凝剂的制备：丙烯酸钠一乙烯醇共聚物 该产品是将丙烯酸甲酯和醋酸乙烯酯共聚，然后将合成的共聚物在氢氧化钠的作用下进行水解，生成丙烯酸钠一乙烯醇共聚物，通过调节m和n的比例来控制共聚物的电荷密度。,五、有机絮凝剂,聚丙烯酰胺的制备,五、有机絮凝剂,阴离子型絮凝剂的制备,阴离子型絮凝剂的制备： 聚苯乙烯磺酸钠的制备 当聚苯乙烯苯环上的氢原子被其他基团取代时，能够形成一系列的衍生物，如，聚甲基苯乙烯磺酸钠、聚乙基苯乙烯磺酸钠等，它们都是良好的絮凝剂，合成方法亦相同。,五、有机絮凝剂,阴离子型絮凝剂的制备,阴离子型絮凝剂的制备： 聚苯乙烯磺酸钠的制备,五、有
6、机絮凝剂,阳离子型絮凝剂的制备,阳离子型絮凝剂的制备：聚丙烯酸酯季铵盐型絮凝剂的制备,五、有机絮凝剂,阳离子型絮凝剂的制备,阳离子型絮凝剂的制备：聚胺类絮凝剂的合成,五、有机絮凝剂,五、有机絮凝剂,聚丙烯酰胺的性质,聚丙烯酰胺,非离子型合成有机高分子絮凝剂中，使用量最大、应用范围最广的典型产品是聚丙烯酰胺（PAM), PAM 最早是在1893年由Moureu用丙烯酰氯与氨在低温下反应制得的。1954 年首先在美国实现商业化生产。采用丙烯睛为原料，在铜催化剂作用下水解反应制备聚合单体丙烯酰胺（AM), 再经自由基聚合反应，制备高分子聚合物。为非离子型PAM。,五、有机絮凝剂,聚丙烯酰胺,不久开发
7、了用碱部分水解（后水解法）的阴离子型 PAM。20世纪七十年代以来，聚丙烯酰胺的系列产品不断地被开发。 70年代中期，美国 Merck公司和Halliburton公司首先研制成功阳离子PAM。并很快投入工业化生产。 1980年阳离子型聚丙烯酰胺粉状产品在日本合成成功。,五、有机絮凝剂,聚丙烯酰胺,我国对聚丙烯酰胺的研究和生产始于20世纪60年代，到目前为止，先后开发了水解聚丙烯酰胺、水溶液状阳离子聚丙烯酰胺、粉状阳离子聚丙烯酰胺以及淀粉改性的阳离子聚丙烯酰胺等许多品种。,五、有机絮凝剂,聚丙烯酰胺,聚丙烯酰胺是一种线型的水溶性聚合物，是水溶性聚合物中应用最为广泛的品种之一。它由丙烯酰胺聚合而成
8、，因此在其分子的主链上带有大量侧基 酰胺基。酰胺基的化学活性很大，可以和多种化合物反应，生成许多聚丙烯酰胺的衍生物。,五、有机絮凝剂,聚丙烯酰胺,酰胺基的独特之处还在于它能与多种可形成氢键的化合物结合。这样，聚丙烯酰胺不仅具有一系列衍生物，而且具有多种宝贵的性能，如絮凝，增粘（稠）性、表面活性等。,五、有机絮凝剂,聚丙烯酰胺,溶解性： 提高温度可以稍微促进PAM溶解，但当溶解温度超过50时，可能会发生分子降解。聚丙烯酰胺在水中的溶解速率不受pH值的影响，但如果是部分水解的产品、pH值偏碱性，其溶解速率会稍稍增高。pH值大于10.5时，聚丙烯酰胺就会发生水解。,五、有机絮凝剂,聚丙烯酰胺,未水解
9、的聚丙烯酰胺的稀溶液不受大多数无机盐的影响，但由于高价金属盐与羧基可能形成不溶于水的盐，会使水解度大于45的聚丙烯酰胺析出。聚丙烯酰胺不溶于大多数非极性有机溶剂，也不溶于丙酮和甲醇，可以通过在甲醇或丙酮中沉淀的办法来提纯聚丙烯酰胺，用含水20-30%（体积分数）的甲醇或丙酮对干的聚合物进行洗涤也可以去除杂质。,五、有机絮凝剂,聚丙烯酰胺,粘度： 聚丙烯酰胺稀水溶液的粘度和浓度近似于对数线性关系，升高温度能降低粘度，但一般在同一数量级范围内变化。纯聚丙烯酰胺易水解，当稀水溶液中的 pH 值由酸性转到碱性范围时，非离子型PAM水解度不断提高，聚丙烯酰胺溶液粘度也随着增大。但当 pH 值7 时，低分
10、子量的 PAM 粘度变化则不大。,五、有机絮凝剂,聚丙烯酰胺,对盐类、微生物的容忍度： 不同的合成有机高分子絮凝剂对盐类、微生物等的容忍度差别较大，其中聚丙烯酰胺溶液的性能较好，它对许多无机盐电解质如氯化铁、氢氧化钾、碳酸钠、硼酸钠、硝酸钠、磷酸钠、硫酸钠、氯化锌等都有很好的容忍性，与表面活性剂也能相容。聚丙烯酰胺可耐霉菌的侵蚀，但不耐其他微生物的侵蚀，故储存时需添加杀菌剂。,五、有机絮凝剂,聚丙烯酰胺的絮凝作用机理,聚丙烯酰胺,非离子型PAM： 非离子型聚丙烯酰胺是以螺旋状的形式出现，这种长柔性分子链絮凝过程中起架桥作用。 PAM主链不是直线的，而是弯曲的或曲卷的，PAM的非极性基团与胶体颗
11、粒之间，由于氢键和范德华力的作用，分子主链上的多个部位可能被固体微粒所吸附，在固体微粒之间呈架桥形式，使得固体微粒相对地聚集起来。,五、有机絮凝剂,聚丙烯酰胺,阴离子型PAM： 带负电荷的羟基负离子与絮凝剂高分子链上的官能团的带电形式对带异号电荷的胶体颗粒会产生电荷中和或压缩双电层的作用，使得胶体体系脱稳。 阴离子型PAM溶液与无机絮凝剂（如PAC）复合使用时，聚合物的阴离子点吸附无机絮凝剂的阳离子点上，就迅速絮凝或凝胶化，迅速沉降。,五、有机絮凝剂,聚丙烯酰胺,絮凝与分散： 絮凝和分散是两个相反的过程，但其中也存在着密切的联系：当絮凝剂的用量适当时，絮凝效果是显著的；但当絮凝剂的用量过多时，
12、则反而表现出分散的作用。,五、有机絮凝剂,聚丙烯酰胺,絮凝与分散：,五、有机絮凝剂,聚丙烯酰胺的应用,聚丙烯酰胺的应用,聚丙烯酸钠回收食品工业废水有用成份： 回收鱼、肉、豆制品加工中的蛋白质。见下图：,五、有机絮凝剂,五、有机絮凝剂,其他合成高分子絮凝剂,其他合成高分子絮凝剂,聚氧化乙烯（ PEO ) 结构式： 分子量：数万至数百万。 特性：完全溶于水，可溶于某些有机溶剂，其溶液在很低含量下就具有很高的粘度。 耐细菌侵蚀性高，不会腐败，在大气中的吸湿性小。 高相对分子质量产品絮凝效果好。,五、有机絮凝剂,其他合成高分子絮凝剂,应用： 高聚合度的 PEO 对于水中悬浮的细小粒子具有絮凝作用，其相
13、对分子质量越高絮凝效果越好。这种化合物用量大时表现出分散性，只有用量小时才表现出絮凝性。例如，纸浆经剧烈搅拌后，加人聚氧化乙烯，经震荡、静止，即可沉淀浆料。,五、有机絮凝剂,其他合成高分子絮凝剂,聚二烯丙基二甲基氯化胺（ PDMDAAC ） 阳离子型高分子絮凝剂，结构式：,五、有机絮凝剂,其他合成高分子絮凝剂,聚二烯丙基二甲基氯化胺（ PDMDAAC ） 性质： 白色固体粉末或无色透明液体。易溶于水，易潮解，不溶于丙酮及甲醇等溶剂。作为絮凝剂。 应用：油田污水的处理：絮凝与杀菌。效果优于PAC和PAM的复合使用。,五、有机絮凝剂,其他合成高分子絮凝剂,染料废水的脱色处理：染料废水，广泛地利用无
14、机类絮凝剂、有机絮凝剂或几种絮凝剂配制成混合絮凝剂进行絮凝脱色。通常的高分子絮凝剂或无机类絮凝剂对分散性染料（疏水性）的脱色效果较佳，但对亲水性染料（活性染料、酸性染料）的脱色、去除COD方面效果差。尤其是对于那些相对分子质量小、亲水性基团数较多的染料无效。因此一般絮凝剂不能全部除色，造成综合性污水处理成本高处理困难。,五、有机絮凝剂,其他合成高分子絮凝剂,利用二烯丙基二甲基氯化胺类高分子絮凝剂对污水进行脱色试验，证明这种絮凝剂对疏水性染料和亲水性染料的污水处理都有效，同时也能降低 COD 的成分，而且毒性均在允许范围之内。,五、有机絮凝剂,五、有机絮凝剂,其他合成高分子絮凝剂,脱除浊度：PD
15、MDAAC 分子上正电荷密度高，高效无毒，其除浊性能优良。可与PAC复配使用。,五、有机絮凝剂,有机絮凝剂在废水处理中的应用,有机絮凝剂在废水处理中的应用,水乳化涂料工厂废水处理 此种废水含阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂及被乳化的各类树脂。先加入大量混凝剂以破坏其乳化性，加入非离子型聚丙烯酰胺有可能使树脂液凝聚沉降。用阴离子型表面活性剂作乳化剂使用时，用阳离子型絮凝剂有效。,五、有机絮凝剂,有机絮凝剂在废水处理中的应用,水乳化涂料工厂废水处理,五、有机絮凝剂,有机絮凝剂在废水处理中的应用,涂料废水处理,五、有机絮凝剂,有机絮凝剂在废水处理中的应用,橡胶加工废水处理,五、有机絮凝剂,有机絮凝
16、剂在废水处理中的应用,油漆厂废水处理,五、有机絮凝剂,有机絮凝剂在废水处理中的应用,油脂厂废水处理,五、有机絮凝剂,有机絮凝剂在废水处理中的应用,钢铁厂集尘废水处理,五、有机絮凝剂,有机絮凝剂在废水处理中的应用,钢铁厂压延废水及酸洗废水处理,四、有机絮凝剂,有机絮凝剂在废水处理中的应用,铝加工废水处理,五、有机絮凝剂,有机絮凝剂在废水处理中的应用,电镀废水处理,五、有机絮凝剂,有机絮凝剂在废水处理中的应用,锌矿山废水处理,五、有机絮凝剂,有机絮凝剂在废水处理中的应用,洗煤废水处理及煤精粉回收,五、有机絮凝剂,有机絮凝剂在废水处理中的应用,鱼肉加工废水处理,五、有机絮凝剂,有机絮凝剂在废水处理中的应用,鲭鱼罐头废水处理,五、有机絮凝剂,
