新型絮凝劑的發(fā)展及研究現(xiàn)狀 新型絮凝劑的發(fā)展及研究現(xiàn)狀
2009-10-22 09:02
近年來，隨著合成技術的發(fā)展和工業(yè)應用的需要，越來越多的新型結構聚合物絮凝劑得到開發(fā)與應用，如聚合物有機微粒絮凝劑、樹枝狀聚合物絮凝劑和梳型聚合物絮凝劑等。梳形聚合物是一種特殊的接枝聚合物，它由一條聚合物主鏈和多條與之通過共價鍵相連的支鏈組成。梳形聚合物與一般的接枝聚合物在精細結構方面的區(qū)別為：梳形聚合物分子中所有側鏈等長；梳形聚合物的接枝密度遠高于一般的接枝聚合物。
通過對絮凝劑絮凝機理的研究可知，聚合物相對分子質量是架橋絮凝的關鍵因素，其他的因素，如聚合物的電荷密度、顆粒表面的電荷密度和系統(tǒng)的離子強度也很重要。相對分子質量越高，鏈越長，在顆粒間架橋形成絮凝物的能力就越強。而聚合物電荷密度是聚合物分子向顆粒表面擴散、吸附的主要驅動力，電荷密度越高，對細小顆粒的靜電吸附點就越多，導致聚合物與顆粒間的強烈吸附。同時，聚合物電荷密度越高，分子鏈上帶電基團之間的靜電排斥力越大，使聚合物分子鏈在溶液中呈更舒展的構型，有利于細小顆粒表面聚合物分子形成的環(huán)或鏈的擴展。但也應注意，聚合物的電荷密度過高，將加快聚合物的重構速度，并使聚合物呈平坦的吸附構型，對架橋絮凝將產(chǎn)生不利的影響。
現(xiàn)比較兩種結構絮凝劑，一種是常用線性無規(guī)的陽離子共聚物，另一種為梳形結構接枝聚合物，其支鏈梳齒是陽離子低聚物，其結構見圖1。
由圖l可以看出，無規(guī)陽離子共聚物的電荷隨機分布在分子鏈上，局部的電荷密度較低，而梳型結構陽離子絮凝劑的電荷集中分布在梳齒上，局部電荷密度較高。
圖2是隨機線性結構與接枝結構陽離子絮凝劑絮凝示意圖。從圖2可以看出，對于無規(guī)則陽離子共聚物，位于“架橋”部分的陽離子基團并沒有很好地和懸浮顆粒表面起到靜電中和作用，而是被“浪費”掉。如果把聚合物設計含有陽離子聚合物為支鏈的梳型聚合物，沿著主鏈分布著一些陽離子低聚物的“梳齒”，這樣的結構就可以解決上述線性共聚物絮凝劑的缺點。由于“梳齒”陽離子低聚物的電荷密度高，使得梳型聚合物極易吸附到顆粒表面，而主鏈則形成良好的“架橋作用”。這種結構不僅充分利用了陽離子電荷，且起到很好的“架橋絮凝”效果。
近年來，對于接枝共聚的方法屢有新研究成果發(fā)表，并在此基礎上研制了一系列新型的高性能梳形接枝共聚物絮凝劑。接枝梳形共聚物絮凝劑的研究日益引起人們的重視。xiaoh和gibbs等制備了以pam為骨架，支鏈含有peo(聚氧化乙烯)結構的梳型聚合物。lid等通過對帶有丙烯酸(aa)結構單元的pam(丙烯酸單元的引入可以通過pam部分水解，或aa與am共聚而得到)進行功能化改性，使其aa轉變成活性的丙烯酰氯結構(ac)，再和陽離子低聚物pei偶合反應，成功制備了支鏈為pei、主鏈為pam的陽離子梳型聚合物。zhu等采用印co輻照引發(fā)聚合方式，制備共聚物。gul和zhus等采用用共混擠出工藝制備梳型聚合物但是存在出現(xiàn)凝膠的情形，只有在控制反應溫度不要太高，而擠出速率和pdm．daac／pam的質量比應在較高的情況下進行，這樣可以減少凝膠的形成，制備出pdmdaac含量較高的陽離子梳型聚合物。
近10幾年來，國內外在水處理劑方面的研制和開發(fā)工作取得了很大的進展，絮凝劑品種繁多，從低分子到高分子、從無機到有機、從單一型到復合型是其發(fā)展走向，逐步形成系列化和多樣化的產(chǎn)品?？偟内厔菔窍蛄畠r實用、環(huán)保、無毒高效的方向發(fā)展