背景及概述^[1-2]

有機絮凝劑大多是線型高分子聚合物，從1954 年美國道化學公司首先開發(fā)出聚丙烯酰胺系列產(chǎn)品以來，世界各國已相繼開發(fā)出多種產(chǎn)品，其中尤其以陽離子絮凝劑最引人注目，這是因為現(xiàn)代化工業(yè)和現(xiàn)代化生活使排水中的有機質含量大大提高。高分子絮凝劑聚丙烯酰胺的制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或陽離子單體均聚。

應用與制備^[2-3]

高分子絮凝劑聚丙烯酰胺可通過吸附電中和及吸附架橋兩種作用使帶負電荷的膠體顆粒和其他污染物質脫穩(wěn)而得到去除，具有良好的除濁、脫色等功能，特別適用于膠體物質含量高的廢水、污泥脫水和有色廢水的處理等。它與各類無機高分子絮凝劑配合使用，可以降低水處理成本、提高凈水效果。因此在城鎮(zhèn)飲用水、工業(yè)用水、工業(yè)廢水和城市污水凈化處理以及污泥脫水中使用陽離聚丙烯酰胺成為一種趨勢。目前制備高分子絮凝劑聚丙烯酰胺主要包括兩種方法：

1. 利用曼尼希反應進行陽離子化

曼尼希反應是指胺類化合物、醛和含有活潑氫原子的化合物進行縮合時，活潑氫原子被氨甲基取代的反應。目前國外工業(yè)生產(chǎn)聚丙烯酰胺常用的是油包水型反相乳液聚合的方法，此類反應常用的引發(fā)劑為亞硫酸氫鈉和過硫酸銨，而乳化劑目前主要采用Span 系列與Tween 系列或Op 系列復配，它們屬于非離子型，與有機介質很匹配。曼尼希反應產(chǎn)物由于它的優(yōu)異性能而在水處理中應用廣泛。但是據(jù)研究它有一個的缺點就是易發(fā)生交聯(lián)，而且固體成分在藥劑中含量越大，這種傾向就越明顯。產(chǎn)品可以制成水溶液形式來解決這個問題，但是溶液形式的產(chǎn)品不利于運輸。有的研究者提出了在使用現(xiàn)場進行曼尼希加成反應，即把

高固體含量的反相聚丙烯酰胺微乳液運到使用現(xiàn)場，在使用前把這些反相微乳液和二甲胺、甲醛反應得到曼尼希加成物。這種方法面臨的一個重要問題就是需要在使用現(xiàn)場儲藏化學藥品以保證反應的連續(xù)進行，另外保證現(xiàn)場的化學反應條件也是個麻煩的問題。研究出了一種新的陽離子型的聚丙烯酰胺微乳液，這種溶液中聚合體分子相互孤立，使其在單位水體中的含量大大減少，也就解決了分子間由于相互交聯(lián)而使產(chǎn)品性能下降的問題，同時這種新產(chǎn)品的含固量也得到很大提高，促進了它的廣泛使用。

2. 通過共聚得到陽離子聚丙烯酰胺

1）利用陽離子單體二甲基二烯丙基氯化銨DMDAAC 制備陽離子聚丙烯酰胺。本工藝通過二甲基二烯丙基氯化銨和丙烯酰胺單體通過共聚反應制造出高分子絮凝劑聚丙烯酰胺產(chǎn)品。共聚反應所用的溶劑有水、1 ～ 4 個碳原子的伯醇及其水溶液混合物。低級醇溶劑所制成的產(chǎn)品為粒狀，易于保管和干燥，但由于所使用的原料和最終產(chǎn)品均溶于水，所以一般用水作溶劑。為便于聚合及利于單體的充分溶解，控制水溶液中的單體含量在50 %～ 60 %之間。通過此方法制成的陽離子聚丙烯酰胺在城市和工業(yè)用水以及廢水處理系統(tǒng)中用作污泥調節(jié)的絮凝劑，特別適用于來自原污水或加工污水、食品加工廢水、發(fā)酵廢水等有機污泥懸浮物和生物降解污泥的脫水，以及各類工業(yè)廢水的澄清處理。在采礦和礦物加工過程，常用作脫水凝聚劑，用于處理各類礦物泥漿。

2）用丙烯酰胺單體和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯單體共聚制備陽離子聚丙烯酰胺。此類藥劑常用的制造方法是乳液聚合法和輻射聚合兩種途徑。乳液聚合法共分聚合、脫水，加已二醇醚和除烴四步進行。輻射聚合的原料為工業(yè)級丙烯酰胺和精制的工業(yè)級甲基丙烯酸二甲氨基氯代甲烷鹽。它的一個特點就是使用鈷60 射線促進單體的聚合。輻射聚合可以提供陽離子強度范圍極寬的高分子量絮凝劑。此類高分子絮凝劑陽離子電荷密度范圍大、分子量高、適用范圍廣、成本低，廣泛用于各種工業(yè)和生活廢水，特別適用于工業(yè)廢水中有機污泥的處理。國外大多數(shù)生產(chǎn)有機絮凝劑的廠商都建有此產(chǎn)品的生產(chǎn)線，特別在日本，它是最常用的高分子絮凝劑聚丙烯酰胺，因此它是很有發(fā)展前途的一種藥劑。

主要參考資料

[1] 陽離子型及兩性絮凝劑現(xiàn)狀與發(fā)展方向

[2] 有機高分子絮凝劑的研究應用評述

[3] 陽離子型有機絮凝劑研究進展