陽離子型絮凝劑PDA合成現(xiàn)狀及發(fā)展前景

孫海洋（山東東昌精細化工科技有限公司山東 東營257091）

1 引言

隨著社會的進步與發(fā)展，人類對環(huán)境造成的污染日趨嚴重，因此各種生活廢水、工業(yè)廢水的處理成為人們關(guān)心的問題?，F(xiàn)在處理廢水的方法有很多種，如：生態(tài)離子交換法、吸附法、化學氧化法、絮凝沉降法等，其中絮凝沉降法成本較低，而且效率高、易操作而受到廣泛的關(guān)注。

高分子絮凝劑是具有高分子量，能促進膠體微粒及其懸浮顆粒凝聚成無定形絮凝狀物沉降下來的制劑。有機高分子絮凝劑與無機高分子絮凝劑相比具有用量少、絮凝速度快，受共存鹽類、PH值及溫度影響小，生成污泥少，并且容易處理等優(yōu)點。因而有著廣泛的應(yīng)用前景，目前使用的有機高分子絮凝劑主要有合成和改性兩種。

70年代一來，歐美等發(fā)達國家結(jié)合本國的天然高分子資源，重視化學改性的有機高分子絮凝劑的研制。在討論絮凝劑機理的基礎(chǔ)之上，開發(fā)新型高效多功能的有機高分子絮凝劑已經(jīng)成為國內(nèi)外共同學者關(guān)心的課題。國外已有兼?zhèn)湫跄徫g，阻垢，殺菌等多功能的水處理劑，如聚季噻嗪、聚吡啶和聚喹啉季銨衍生物。

聚二甲基二稀丙基氯化銨—丙烯酰胺共聚物（PDMDAAC—AM）即PDA，屬陽離子型高分子化合物，用于水處理能獲得比目前較常用的無機高分子絮凝劑PAC有更好的處理效果?？梢詥为毷褂茫部膳c無機絮凝劑混合使用。

2 陽離子型絮凝劑PDA合成

PDA的合成主要有水溶液合成法，反向乳液合成法，水溶液分散及懸浮聚合等。

2.1 水溶液聚合法

PDA的水溶液聚合法是在DMDAAC和AM都溶于水中，排除系統(tǒng)內(nèi)氧氣后，在合適的反應(yīng)溫度下，加入1～5‰的引發(fā)劑聚合的反應(yīng)。反應(yīng)完成后得到透明膠狀物，加水攪拌可得PDA水溶液。此法有一次投料與分部滴加兩種合成方法。水溶液聚合工藝相對簡單，操作方便，產(chǎn)品可以直接在反應(yīng)后期加水稀釋使用，省去沉降、干燥等程序，大大降低生產(chǎn)成本不需溶解，沒有化學污染，屬于環(huán)境友好型合成方法，因此在生產(chǎn)中廣泛采用此方法。

國內(nèi)外學著對此方法的研究主要是在引發(fā)體系的選擇，溫度控制，單體濃度，需要的助劑等因素對產(chǎn)品性能提高做研究。

此法也存在引發(fā)效率不高，聚合難于控制，聚合物相對分子量分布寬等缺點。

2.2 反向乳液合成法

反相乳液聚合是高聚物合成的重要方法，可以在保持高的反應(yīng)速率的同時，獲得高分子量的產(chǎn)物，反應(yīng)體系為分散體系易于傳熱，便于實現(xiàn)連續(xù)化操作。該法采用非極性溶劑作為連續(xù)相，聚合物單體溶于水中，然后借助于乳化劑將單體DMDAAC和AM分散在油相中，形成油包水（W/O）型乳液進行聚合，此法具有聚合速率高，產(chǎn)物相對分子質(zhì)量高，相對分子質(zhì)量分布窄，反應(yīng)易于控制等優(yōu)點。

國內(nèi)外學著對此方法的研究主要是在引發(fā)體系的選擇，穩(wěn)定乳化體系選擇，及單體濃度等因素對產(chǎn)品性能提高做研究。

此法聚合時大量使用了有機溶劑和表面活性劑，存在有機相回收困難，操作繁瑣，成本高并且可能引起二次污染等缺點。

2.3 水分散發(fā)合成PDA

水分散聚合技術(shù)同樣也是一種環(huán)境友好型制備陽離子絮凝劑PDA的新方法，是近年來國際高分子界研究的熱點之一。其具體的操作是將水溶性聚合物在分散劑的作用下分散到水性介質(zhì)中，從而獲得穩(wěn)定的分散體系。其聚合方式可以看作是一種沉降聚合，該方法制備的聚合物粒子細小而均勻，分子量和水溶性易于調(diào)節(jié)。

將DMDAAC和AM都溶于去離子水中，加入分散劑和無機鹽溶解，排除系統(tǒng)內(nèi)氧氣后，在合適的反應(yīng)溫度下，加入1～5‰的引發(fā)劑聚合的反應(yīng)。反應(yīng)完成后最終得到乳白色平滑乳液，產(chǎn)品具有良好的流動性和穩(wěn)定性。反應(yīng)液使用乙醇:水=1:1反復(fù)沉降產(chǎn)品，產(chǎn)品在80℃下烘干12小時即可得到固體粉末。

為制備更加穩(wěn)定、均勻的產(chǎn)品，國內(nèi)外學著對此法的研究集中在分散劑如何的選擇和合適的用量，還有無機鹽種類和其溶液的濃度的選擇。

3 陽離子型絮凝劑PDA發(fā)展前景

陽離子型絮凝劑PDA與其他陽離子型聚丙烯酰胺電解質(zhì)相比較，其結(jié)構(gòu)上具有大分子鏈上帶有正電荷密度高，水溶性好，高效，無毒，陽離子結(jié)構(gòu)單元穩(wěn)定，pH使用范圍廣，相對分子質(zhì)量易于控制等有點，可以廣泛應(yīng)用于油田、造紙、紡織、日化、污水處理等其余領(lǐng)域。

目前國內(nèi)陽離子型絮凝劑PDA的研制、生產(chǎn)和使用都處于剛剛起步階段，技術(shù)力量依據(jù)薄弱。國內(nèi)PDA技術(shù)雖然已經(jīng)實現(xiàn)的工業(yè)化生產(chǎn)，但是產(chǎn)品性能和應(yīng)用范圍與國外技術(shù)存在很大的差距，與國外相比有較大的差距，具體表現(xiàn)在：

1）系列化水平低，專用品種較少；

2）產(chǎn)量低，未形成經(jīng)濟規(guī)模，某些國外工業(yè)化的品種，國內(nèi)質(zhì)量難達標；

3）工藝設(shè)備和單體生產(chǎn)規(guī)模落后，整體質(zhì)量水平不高。

國內(nèi)使用的PDA基本依靠進口，因此，研發(fā)高性能、高穩(wěn)定的PDA產(chǎn)品，改變依靠進口的局面有主要的意義。

[1]李克華,楊紅麗,吳麗蓉,黃芹.反相乳液法制備陽離子共聚物絮凝劑PDA[J].長江大學學報，2008,5(2)，20-23.

[2]譚明乾,張躍軍,曲文超.DMDAAC/AM共聚合成及其絮凝性能[J].化工學刊,1999,(12)：15～17.

[3]侯斯健,哈潤華.二烯丙基二氯化銨-丙烯酰胺反向乳液聚合的動力學特性研究[J].高校學報,1995(3)：349-354.

[4]陳慶芬,許軍,王傳興等.水分散聚合法制備DMDAAC/AM共聚物[J].高?；瘜W工程學報,2007,21(4)，705.