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聚丙烯酰胺的性质、分类及饮用水行业的应用现状

发布时间:2020-02-27 13:45:03     作者:波涛净水

聚丙烯酰胺是当前使用较多的高分子絮凝剂,具有高分子化合物的水溶性及化学性质活泼的酰基,溶解后分子能与分散于溶液中的悬浮粒子架桥吸附,有着较强的絮凝作用。普通PAM通式如图。

聚丙烯酰胺分子式

普通聚丙烯酰胺相对分子质量能达百万数量级,分子链展开程度和整个长链分子上的电荷分布与相互作用有关,其分子链展开越长,吸附架桥作用越强。 为适应不同应用条件衍生出多种离子型聚丙烯酰胺,按照其分子链上所带活性基团的电荷可分为阳离子型、阴离子型和两性型3种;按照合成方法可以分为改性型和共聚型。工业上合成聚丙烯酰胺的方法有:乙烯聚合法、水一油相聚合法、丙烯酰胺共聚法等。

1、非离子型聚丙烯酰胺

非离子型聚丙烯酰胺(NPAM)外观为白色粉粒。适用于一般水质的饮用水处理,常与无机混凝/絮凝剂配合使用,其分子基本不带电、展开小,因此性能有限。

2、阳离子型聚丙烯酰胺

阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)相对分子质量为800万-1500万,有效pH为1-14,呈高聚合物电解质的特性,适用于处理富含有机物的水。当前饮用水水源均受到不同程度的污染,采用CPAM能有效地吸附水中的有机污染物,因此备受关注。但当前CPAM主要应用于污水处理。

3、阴离子型聚丙烯酰胺

阴离子型聚丙烯酰胺(APAM)相对分子质量为600万-2500万,在水中溶解度高,有效pH为7-14,在中性/碱性介质中呈高聚合电解质的特性。APAM对盐类电解质敏感,并能与高价金属离子交联成不溶性凝胶体,因此适合用于处理泥沙含量高的江河水以及矿物质含量高的地下水,并节省絮凝剂投加量。目前多用于污水处理和特种废水处理。

4、两性离子型聚丙烯酰胺

两性离子型聚丙烯酰胺(ACPAM)分子内含阳离子基和阴离子基,表现出更优异的性能。此类絮凝剂可在大范围的pH值内使用,但主要用于特种废水处理,饮用水处理中。

5、饮用水处理中的应用

在发达国家水处理产业的应用中,聚丙烯酰胺占美国国内高分子絮凝剂产品使用量的63%,西欧为35%,日本为39%,但目前均主要应用于污水处理,饮用水处理上的应用较少且颇受争议。

聚丙烯酰胺在饮用水处理中主要发挥吸附架桥的作用,协助无机混凝/絮凝剂使絮体吸附更多的微颗粒和污染物质,形成更大更密实的矾花,少数国家和地区在饮用水处理过程中有所应用,或将其用于吸附水体中的NOM;农业灌溉和水土保持亦有采用。

持反对态度的国家则认为其安全性无法达到饮用水处理的标准,特别是日本和瑞士已经禁止将高分子聚合电解质(包括聚丙烯酰胺)用作饮用水处理絮凝剂;

德国和法国则对其设立严格的限值。各类聚丙烯酰胺分子断裂后释放的单体、衍生物以及化学反应产物具有毒性或潜在毒性,特别是阳离子型聚丙烯酰胺,因性能优越而受到广泛应用,但其产品中的单体残留较高,分解后对生物和环境的危害较大。

当前对聚丙烯酰胺的关注热点主要集中在两方面:产品的AA单体残留以及降解反应引起AA单体或其他有毒物质的释放。

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