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    絮凝劑
    瀏覽: 發布日期:2020-04-22

    絮凝劑

    絮凝劑
    絮凝劑概述:

    絮凝劑是使污水中的污染物聚合在一起,形成絮狀物和水分離開的一種藥劑。一般是專指聚丙烯酰胺,聚丙烯酰胺作為有機高分子絮凝劑主要應用于給水和污水處理領域,并占據絮凝劑市場80%的份額。絮凝劑主要是帶有正(負)電性的基團和水中帶有負(正)電性的難于分離的一些粒子或者顆粒相互靠近,降低其電勢,使其處于不穩定狀態,并利用其聚合性質使得這些顆粒集中,并通過物理或者化學方法分離出來。一般為達到這種目的而使用的藥劑,稱之為絮凝劑。
     

    絮凝劑的分類:

    絮凝劑按照其化學成分總體可分為無機絮凝劑和有機絮凝劑兩類。
    無機絮凝劑又分為無機凝聚劑和無機高分子絮凝劑;
    有機絮凝劑包括合成有機高分子絮凝劑、天然有機高分子絮凝劑和微生物絮凝劑。

    絮凝劑的發展:

    絮凝劑的品種繁多,從低分子到高分子,從單一型到復合型,總的趨勢是向廉價實用、無毒高效的方向發展。無機絮凝劑價格便宜,但對人類健康和生態環境會產生不利影響;有機高分子絮凝劑雖然用量少,浮渣產量少,絮凝能力強,絮體容易分離,除油及除懸浮物效果好,但這類高聚物的殘余單體具有“三致”效應(致崎、致癌、致突變),因而使其應用范圍受到限制;微生物絮凝劑因不存在二次污染,使用方便,應用前景誘人。微生物絮凝劑將可能在未來取代或部分取代傳統的無機高分子和合成有機高分子絮凝劑。

    有機高分子絮凝劑:

    有機高分子絮凝劑是20世紀60年代后期才發展起來的一類新型廢水處理劑。與傳統絮凝劑相比,它能成倍的提高效能,且價格較低,因而有逐步成為主流藥劑的趨勢。加上產品質量穩定,有機聚合類絮凝劑的生產已占絮凝劑總產量30%~60%。

    天然高分子絮凝劑:

    某些天然的高分子有機物例如含羧基較多的多聚糖和含磷酸基較多的淀粉都有絮凝性能。用化學方法在大分子中引入活性基團可提高這種性能,如將一種天然多糖進行醚化反應引入羧基、酰胺基等活性基團后,絮凝性能較好,可加速蔗汁沉降。將天然的高分子物質如淀粉、纖維素、殼聚糖等與丙烯酰胺進行接枝共聚,聚合物有良好的絮凝性能,或兼有某些特殊的性能。國內研制的一些產品,主要應用于污水處理和污泥脫水。由于大多數有機高分子絮凝劑本身或其水解、降解產物有毒,且合成用丙烯酰胺單體有毒,能麻醉人的中樞神經,應用領域受到一定限制,迫使絮凝劑向廉價實用、無毒高效的方向發展。

    有機高分子絮凝劑類型:

    有機高分子絮凝劑有天然高分子和合成高分子兩大類。從化學結構上可以分為以下3種類型:
    (1)聚胺型-低分子量陽離子型電解質;
    (2)季銨型-分子量變化范圍大,并具有較高的陽離子性;
    (3)丙烯酰胺的共聚物-分子量較高,可以幾十萬到幾百萬、幾千萬,均以乳狀或粉狀的劑型出售,使用上較不方便,但絮凝性能好。根據含有不同的官能團離解后粒子的帶電情況可以分為陽離子型、陰離子型、非離子型3大類。有機高分子絮凝劑大分子中可以帶-COO-、-NH-、-SO3、-OH等親水基團,具有鏈狀、環狀等多種結構。因其活性基團多,分子量高,具有用量少,浮渣產量少,絮凝能力強,絮體容易分離,除油及除懸浮物效果好等特點,在處理煉油廢水上有不錯的效果。

    常用的有機絮凝劑:

    聚丙烯酰胺:在國內水處理中使用廣泛的絮凝劑,是合成的聚丙烯酰胺系列產品,主要分為陰離子型,陽離子型,非離子型和兩性離子型。聚丙烯酰胺(polyacrylamide),常簡寫為PAM(過去亦有簡寫為PHP)水處理使用的各種PAM,實質上是用一定比例的丙烯酰胺和丙烯酸鈉經過共聚反應生成的高分子產物,有一系列的產品。

    聚丙烯酰胺分類:

    聚丙烯酰胺按分子量的大小可分為超高相對分子量聚丙烯酰胺、高相對分子量聚丙烯酰胺、中相對分子量聚丙烯酰胺和低相對分子量聚丙烯酰胺。
    ①超高相對分子量聚丙烯酰胺主要用于油田的三次采油;
    高相對分子量聚丙烯酰胺主要用做絮凝劑;
    中相對分子量聚丙烯酰胺主要用做紙張的干強劑;
    低相對分子量聚丙烯酰胺主要用做分散劑。
    聚丙烯酰胺屬于高分子聚合物。專業針對各種難以處理的廢水的處理以及污泥脫水的處理。(污泥脫水一般采用陽離子聚丙烯酰胺)在市政污水以及造紙印染行業的污泥處理中,應用廣泛。
    丙烯酰胺的分子式為:CH2 = CH-CONH2
    丙烯酸鈉的分子式為:CH2 = CH-COONa
    ②非離子型有機高分子絮凝劑主要是聚丙烯酰胺,丙烯酰胺聚合而得。
    ③陰離子型有機高分子絮凝劑是由聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鈣以及聚丙烯酰胺的加堿水解物等聚合物,苯乙烯磺酸鹽、木質磺酸鹽、丙烯酸、甲基丙烯酸等共聚物組成。
    ④陽離子型有機高分子絮凝劑
    聚丙烯酰胺陽離子均是將-NH2經過羥甲基化和季銨化而得,可以分為聚丙烯酰胺陽離子化和陽離子化丙烯酰胺聚合。聚丙烯酰胺(PAM)先與甲醛水溶液反應,酰胺基部分羥甲基化,其次與仲胺反應進行烷胺基化,然后與鹽酸或胺基化試劑反應使叔胺季銨化。在堿性條件下,先由丙烯酰胺與甲醛水溶液反應,然后與二甲胺反應,冷卻后加鹽酸季銨化。產物經蒸發濃縮、過濾,得季銨化丙烯酰胺單體。
    ⑤聚丙烯酰胺的陽離子衍生物
    這類產品多是由丙烯酰胺與陽離子單體共聚合得到的。
    ⑥兩性聚丙烯酰胺聚合物,以部分水解聚丙烯酰胺加入適量甲醛和二甲胺,通過曼尼茲反應合成出具有羧基和胺甲基的兩性型聚丙烯酰胺絮凝劑。
    ⑦丙烯酰胺接枝共聚物,因為淀粉價廉來源豐富,其本身也是高分子化合物,它具有親水的剛性鏈,以這種剛性鏈為骨架,接上柔性的聚丙烯酰胺支鏈,這種剛柔相濟的網狀大分子除了保持原聚丙烯酰胺的功能之外,還具有某些更為優異的性能。
    ⑧復合絮凝劑
    有機無機復合絮凝劑以品種多樣和性能多元化占主導地位。作用機理主要與協同作用相關。無機高分子成分吸附雜質和懸浮微粒,使形成顆粒并逐漸增大;而有機高分子成分通過自身的橋聯作用,利用吸附在有機高分子上的活性基團產生網捕作用,網捕其它雜質顆粒一同下沉。同時,無機鹽的存在使污染物表面電荷中和,促進有機高分子的絮凝作用,大大提高絮凝效果。我國無機高分子絮凝劑的生產和應用已取得長足進展,具有代表性的聚合氯化鋁和聚合硫酸鐵的研究,已居世界前列。

    微生物絮凝劑:

    微生物絮凝劑概述:

    微生物絮凝劑主要包括利用微生物細胞壁提取物的絮凝劑,利用微生物細胞壁代謝產物的絮凝劑、直接利用微生物細胞的絮凝劑和克隆技術所獲得的絮凝劑。微生物產生的絮凝劑物質為糖蛋白、粘多糖、蛋白質、纖維素、DNA等高分子化合物,相對分子質量在105以上。
    微生物絮凝劑是利用生物技術,從微生物體或其分泌物提取、純化而獲得的一種安全、高效,且能自然降解的新型水處理劑。由于微生物絮凝劑可以克服無機高分子和合成有機高分子絮凝劑本身固有的缺陷,終實現無污染排放,因此微生物絮凝劑的研究正成為當今世界絮凝劑方面研究的重要課題。

    微生物絮凝劑的發展歷程:

    微生物絮凝劑的研究者早就發現,一些微生物如酵母、細菌等有細胞絮凝現象,但一直未對其產生重視,僅是作為細胞富集的一種方法。近十幾年來,細胞絮凝技術才作為一種簡單、經濟的生物產品分離技術在連續發酵及產品分離中得到廣泛的應用。
    微生物絮凝劑是一類由微生物產生的具有絮凝功能的高分子有機物。主要有糖蛋白、粘多糖、纖維素和核酸等。從其來源看,也屬于天然有機高分子絮凝劑,因此它具有天然有機高分子絮凝劑的一切優點。同時,微生物絮凝劑的研究工作已由提純、改性進入到利用生物技術培育、篩選優良的菌種,以較低的成本獲得高效的絮凝劑的研究,因此其研究范圍已超越了傳統的天然有機高分子絮凝劑的研究范疇。具有分泌絮凝劑能力的微生物稱為絮凝劑產生菌。
    生物絮凝劑的分子質量、分子結構與形狀及其所帶基團對絮凝劑的活性都有影響。一般來講,分子量越大,絮凝活性越高;線性分子絮凝活性高,分子帶支鏈或交聯越多,絮凝性越差;絮凝劑產生菌處于培養后期,細胞表面蔬水性增強,產生的絮凝劑活性也越高。處理水體中膠體離子的表面結構與電荷對絮凝效果也有影響。微生物絮凝劑高效、安全、不污染環境的優點,在醫藥、食品加工、生物產品分離等領域也有巨大的潛在應用價值。

    絮凝劑的工作原理:

    絮凝沉淀法是選用無機絮凝劑(如硫酸鋁)和有機陰離子型絮凝劑聚丙烯酰銨(PAM)配制成水溶液加入廢水中,便會產生壓縮雙電層,使廢水中的懸浮微粒失去穩定性,膠粒物相互凝聚使微粒增大,形成絮凝體、礬花。絮凝體長大到一定體積后即在重力作用下脫離水相沉淀,從而去除廢水中的大量懸浮物,從而達到水處理的效果。為提高分離效果,可適時、適量加入助凝劑。處理后的污水在色度、含鉻、懸浮物含量等方面基本上可達到排放標準,可以外排或用作人工注水采油的回注水。
    絮凝劑是目前污水治理中應用為廣泛的一種藥劑,絮凝過程是污水處理工藝中不可缺少的關鍵環節。按其化學成分可分為:無機鹽類絮凝劑、有機高分子絮凝劑和微生物絮凝劑。用戶可以依據廢水性質不同進行合理選擇。絮凝劑與廢水處理設備相結合,使廢水處理效果更加,有效解決了廢水處理難題。絮凝劑在廢水處理中的應用有效的提升了污水處理速率,使廢水處理效果顯著。目前,該藥劑在各行業廢水處理中應用較為廣泛,確保經大型污水處理設備處理后的水質能夠符合國家規定排放標準,有效防止了水污染現狀的惡化,確保生態環境可持續發展。
     
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