2.2有机絮凝剂 有机絮凝剂主要分为合成高份子型和天然高份子型。其特点是用量少、絮凝速度快、受共存盐类、pH值及温度的影响小,生成的污泥量小,且带有多种带电基团,可为链状、环状、网状结构,利于污染物进入絮体,脱色性好。 合成高份子絮凝剂。 合成有机高份子絮凝剂多为水溶性聚合物,具有份子量大、份子链官能团多的特点。按所带电荷不同分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性型絮和非离子型聚合物。 阳离子型高份子絮凝剂 阳离子型有机高份子絮凝剂适合于除去废水中的有机物[7],pH值适用范围为中至强酸性。阳离子絮凝剂不仅可通过电荷中和、架桥脱稳、絮凝,而且还可与带负电荷的溶解物反映,生成不溶物,从而有帮助于沉降脱水,并且有脱色功能,对有机物和无机物都有很好的净化作用,且更适合于有机物含量高的废水,pH值使用范围宽,用量少,毒性也小。最近几年来,我国对此类絮凝剂的研究主要集中于聚丙烯胺接枝共聚物[8],烷基烯丙基氯化铵,聚环氧丙烷与胺的反映产物三大类上,并已取得显著进展[9-11]。 阴离子型高份子絮凝剂 阴离子型有机高份子絮凝剂研制开发较早,技术比较成熟,但因应用范围的限制,有关的新产品研究报导较少。常用的有聚丙烯酸钠、丙烯胺与丙烯酸钠共聚物,聚苯乙烯磺酸钠等。聚丙烯胺水解或者将丙烯胺与丙烯酸盐共聚,都能生成阴离子型聚丙烯胺[12],但容易受pH值和盐类的影响,在酸性介质中羧基解离受限,对某些矿物的吸附活性较低。若用强酸性的磺酸基代替弱酸性的羧基,则可得以改善[13]。 非离子型高份子絮凝剂 这类高份子絮凝剂是在合成中不引入带电基团的有机高份子聚合物,重要的有聚丙烯胺、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯咯烷酮,聚乙烯基甲基醚、聚烷基酚-环氧乙烷等。非离子型聚丙烯胺可通过水溶液、沉淀、反向悬浮、反向乳液、反向微乳液等聚合方法制备。传统聚丙烯胺水溶液聚合体系粘度较大,产品份子量较低,固含量也不高。有人[14]接纳在聚合体系中加入分散剂聚乙二醇的方法,使固含量提高到20%,聚合物份子量达到300万以上。 两性型高份子絮凝剂 以上三种离子型高份子絮凝剂因受使用范围的限制有逐渐被水溶性两性高份子絮凝剂所代替的趋势。两性型絮凝剂高份子链节上同时含有正、负两种电性基团,适用于阴、阳离子共存的污水,絮凝和污泥脱水功效良好。 pH值使用范围宽,抗盐性好,现已成为海内外研究的热点。 与其它絮凝剂相比,两性高份子絮凝剂在以下几个方面表现出良好的应用前景:污泥脱水。经过两性高份子絮凝剂处置惩罚的污泥,沉淀性能好,且泥饼含水量少。 去除金属离子。因其份子中阴、阳离子基团能与金属离子螯合,在等电点时又可开释,利用此性质可分离回收金属离子。 去除中、小份子有机物质。如色度物质、腐殖酸类天然有机物质和表面活性剂等。今朝海内外已有不少用于印染废水处置惩罚的报导。 去除可溶性份子量低的有机物质,两性新型高份子絮凝剂的阴、阳离子活性基团能与该物质孕育发生络合(螯合)作用达到去除目的。 天然高份子絮凝剂 天然高份子絮凝剂用量远小于合成高份子絮凝剂,缘故原由是其电荷密度小,份子量低且易被生物降解而掉去絮凝活性。天然高份子化合物含有各种活性基团,如羟基、酚羟基等,具有较活泼的化学性质。通过羟基的酯化、醚化、氧化、交联、接枝共聚等化学改性,使活性基团大大增加,聚合物呈枝状结构,分散了絮凝基团,对悬浮体系中颗粒物有更强的捕捉与促沉作用。天然高份子絮凝剂与合成有机高份子絮凝剂相比,具有原料来源丰富、选择性大、投药量少、安全无毒、廉价、可完全生物降解等显著长处。 小粉衍生物絮凝剂 在浩繁改性天然高份子絮凝剂中,改性小粉絮凝剂的研究、开发尤为引人瞩目。因为小粉来源广、廉价,并且产物完全可被生物降解,在天然界中形成良好循环。小粉是由许多脱水葡萄糖单元经糖键连接而成,每1个脱水葡萄糖单元的二、3、6三个位置上各有1个醇羟基,因此小粉份子中存在大量活性基团,其衍生物由份子中葡萄糖单元上羟基与某些化学试剂在一定条件下反映而制得。阳离子小粉就是非常重要的小粉衍生物之一,它是胺类化合物与小粉份子的羟基在碱催化作用下反映生成的具有氨基的醚衍生物,使氮原子带正电荷。季铵型阳离子小粉因具有阳离子性强,适应典,成为各国粹者研究的重点。除季铵型阳离子小粉外,其它阳离子小粉如叔胺型阳离子小粉、交联阳离子小粉,阳离子双醛粉、两性阳离子小粉等的合成及应用均有报导。阳离子小粉在工业废水处置惩罚中是优良的高份子絮凝剂和阴离子交换剂。最近几年来,各类小粉与丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯等的接枝共聚反映的研究和产品开发应用,已经广泛开展。它与聚丙烯酰胺相比具有稳定性强、适应范围广、絮凝能力强等特点。因此,小粉接枝聚丙烯胺类具有广泛有应用前景。 木质素生物絮凝剂 木质素是存在于植物纤维中的一种芳香族高份子,利用木质素与低级脂肪醛聚合或氧化缩聚物,可得到性能良好的絮凝剂。有文献报导木质素改性产品可用作含蛋白质废水的絮凝剂,而回收蛋白质的最好去处是用作饲料,所以不宜用有毒物质絮凝,Mckague报导了硫酸盐木质素按Mannich反映,与二甲胺和甲醛作用,进行甲基化和氯甲基化后,生成的木质素季铵盐衍生物可用作硫酸盐浆厂使变白废水的絮凝剂,效果显著。我国朱建华等人利用造纸蒸煮废液中的木质素合成了木质素阳离子表面活性剂,用其处置惩罚阳离子染料、直接染料及酸性染料废水,实验成果表明:这种药剂具有良好的絮凝性能,对各种染料的脱色率均超过90%[15]。 甲壳素衍生物絮凝剂 甲壳素是仅次于纤维素的第二大天然有机高份子化合物,它是甲壳类(虾蟹)动物、昆虫的外骨骼的主要成分。对甲壳素份子进行改造,脱去乙基,得到性能良好的絮凝剂———壳聚糖。壳聚糖的游离氨基可接受质子或盐,在酸性水溶液中可溶解流掉,使其应用受限。因此,人们对其进行不断改性以提高其性能,所得物质份子中均含有胺基及氨基、羟基,故具有絮凝吸附等功能。壳聚糖是一种线性聚胺,溶于酸性介质后,随着氨基的质子化,即表现出阳离子聚电解质的性质,不仅对重金属具有螯合吸附作用,还可有效吸附水中的负电性微粒。其长处是用量少、效率高、易再生。据报导,甲壳素多聚糖废水净化剂再生容易,用少数水涤荡后,在空气中氧化6%～8h,便可恢复吸附功能,可重复再生12次,老化掉效后可用作燃料。我国海岸线长,江南湖泊浩繁,甲壳素资源十分丰富。开发壳聚糖絮凝剂是我国水处置惩罚絮凝剂的发展方向之一[16]。
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