水處理聚胺
Ⅰ 常用的污水處理葯劑有哪些
常用的有三種:復
1、絮凝劑:有時又制稱為混凝劑,可作為強化固液分離的手段,用於初沉池、二沉池、浮選池及三級處理或深度處理等工藝環節。
2、助凝劑:輔助絮凝劑發揮作用,加強混凝效果。
3、調理劑:又稱為脫水劑,用於對脫水前剩餘污泥的調理,其品種包括上述的部分絮凝劑和助凝劑。
Ⅱ 聚烯丙基胺在水處理中的應用
聚烯丙基胺的合成與性能研究
趙洪池,魏朝巧,郭娟麗,鄧奎林
(河北大學化學與環境科學學院,河北 保定 071002)
摘要 以烯丙基胺鹽酸鹽(AH)為單體,過硫酸銨/亞硫酸氫鈉為氧化還原引發體系,採用本體聚合法合成了聚烯丙基胺(PAH)。利用傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)、核磁共振光譜儀(NMR)和熱重分析儀(TGA)對聚合物的結構及性能進行了研究。同時考察了引發劑用量對聚合反應轉化率和聚合物相對粘度的影響。結果表明:紅外譜圖中998cm-1處碳碳雙鍵的特徵吸收峰消失以及核磁共振譜圖中聚合物和單體的峰形、峰面積和化學位移明顯不同,都證明AH聚合生成了PAH;PAH分兩個階段熱分解,在650℃完全分解具有較高的熱穩定性。隨引發劑用量增大,單體轉化率增加,同時聚合物相對粘度減小。引發劑用量為單體質量的20%時,單體轉化率和聚合物相對粘度分別為42.1%和1.0348。
關鍵詞 聚烯丙基胺鹽酸鹽;本體聚合;熱穩定性;相對粘度
1 前言
聚烯丙基胺(PAH)是一種帶有伯胺基團的高分子電解質,由於氨基的高反應性,PAH易被改性得到功能高分子材料,應用於造紙[1]、水處理和金屬絡合等領域;在自組裝[2-3]、催化[4]、膜分離[5]、交換樹脂[6]、水凝膠[7]、微膠囊[8]和復合材料[9]等方面的應用也十分廣泛。由於烯丙基化合物在自由基聚合過程中鏈轉移嚴重[10]特別是氨基的存在加劇了鏈轉移的發生,所以PAH並不能通過烯丙基胺(AH)直接聚合得到[11]。主要通過兩種方法合成PAH:一是高分子材料的化學改性[12];二是烯丙基胺無機酸鹽的自由基聚合[14-15]。二十世紀四十年代Parker等人[12]研究了聚丙烯腈的催化加氫反應合成了PAH,但產物結構復雜,常含有氰基、氨基和亞氨基。Panzer等人[13]利用聚氯丙烯與三甲胺反應得到高分子季胺鹽用作絮凝劑。由於高分子化學改性反應條件的限制,只能得到含有一定量氨基的產品。鑒於此,1976年Kabanov等在磷酸中用60Co引發,得到PAH但轉化率低。1984年Harada[14]發現像2,2』-偶氮-二-(2-甲基丙基二胺)鹽酸鹽這類水溶性偶氮引發劑,在水中非常容易引發烯丙基胺聚合且轉化率較高,但這類引發劑價格高且用量較大,目前沒有在工業中得以應用。而歐洲專利[15]報道以金屬鹽酸鹽/H2O2為引發體系、焦磷酸鈉為絡合劑,引發烯丙基胺聚合可以得到PAH,但聚合度不高。基於這些方法的優缺點,本論文採用第二種方法制備了PAH,即烯丙基胺無機酸鹽的自由基聚合。因為引發劑和單體易得、價格便宜、反應條件簡單、轉化率較高且可以得到高分子量的PAH。
2 實驗部分
2.1 試劑和儀器
所用試劑:烯丙基胺(山東魯岳化工有限公司,含量≥99.5%);濃鹽酸(天津市華東試劑廠,AR);過硫酸鉀(K2S2O8,天津市華東試劑廠,AR),經蒸餾水重結晶精製;過硫酸銨((NH4)2S2O8,天津(香港)新通精細化工有限公司,AR),經蒸餾水重結晶精製;亞硫酸氫鈉(NaHSO3,天津市天達凈化材料精細化工廠,AR);甲醇(CH3OH,天津市華東試劑廠,AR);氫氧化鈉(NaOH,天津市北方天醫化學試劑廠,AR);去離子水。
所用儀器:傅立葉變換紅外光譜儀(FT-IR, NICOLET380,美國Thermo electron公司),超導核磁共振波譜儀(NMR, AVANCE400,德國BRUKER公司),熱重分析儀(TGA, Pyris 6,美國Perkin-Elmer公司),烏氏粘度計。
2.2 聚合反應機理
烯丙基胺聚合屬於自由基鏈式均聚反應,聚合過程中存在嚴重的鏈轉移難以得到高分子量的PAH。本實驗將烯丙基胺轉變成鹽酸鹽形式,從而使氨基變為銨離子以增強其吸電性,有利於聚合反應的發生。氧化-還原引發劑熱分解生成自由基引發單體聚合,反應式如下:
2.3 合成工藝
將26.5mL烯丙基胺加入三口瓶中,在0-4℃的溫度下滴加濃鹽酸31mL,得到pH為5.0的烯丙基胺溶液[16],減壓濃縮至所需濃度(70%)。然後取20mL上述溶液加入到三口瓶中,磁力攪拌下升溫至50℃,通氮氣0.5h除氧,然後加入K2S2O8(或 (NH4)2S2O8)和NaHSO3(物質的量之比為1:1),50℃聚合24h得到黃色粘稠狀液體。將該粘稠液體滴加到120mL甲醇中,攪拌析出淡黃色粉末狀固體,抽濾得到產品。加少量水將其溶解,用1mol/L的NaOH溶液調節pH至弱鹼性,然後加水200mL減壓蒸餾,當得到黃色粘稠液體時停止蒸餾。將該溶液用甲醇沉澱,然後再用少量水-甲醇溶解沉澱一次,抽濾得淡黃色粉末,50℃真空(真空度0.1MPa)乾燥24h稱重計算轉化率。
2.4 結構表徵與性能測試
2.4.1 轉化率的測定:
將真空乾燥產品稱重,按下式計算轉化率(C%):C% = 產品質量/烯丙基胺的質量×100%
2.4.2 紅外光譜分析:
將烯丙基胺溶液和聚合物進行FT-IR分析,採用KBr壓片法制樣。烯丙基胺溶液塗在KBr薄片上進行FT-IR分析。
2.4.3 核磁共振波譜分析:
將單體及聚合物進行1HNMR分析,用D2O作溶劑。
2.4.4 聚合物熱穩定性測試:
乾燥樣品在氮氣氣氛下、氮氣流量為20mL/min,以20℃/min升溫速率從30 ℃升至800 ℃,記錄樣品的熱失重行為。
2.4.5 聚合物相對粘度的測定:
用烏氏粘度計對聚合物溶液粘度進行測定。0.25g聚合物用12.5mL濃度為2mol/L的NaCl溶液溶解,轉移至25mL容量瓶中用去離子水定容。在30℃下恆溫20min,測定流動時間。重復三次求平均值得相對粘數hr,hr=t/t0,其中t和t0分別為待測樣品和1mol/L NaCl溶液在烏氏粘度計中的流動時間。
3 結果與討論
3. 1紅外光譜分析
圖1是烯丙基胺溶液和PAH的紅外光譜圖。從圖中可以看出:在波數為3400cm-1左右為N-H伸縮振動峰;1600cm-1左右為N-H面內變形振動峰;1500cm-1左右為C-H變形振動峰;1100cm-1左右是C-N伸縮振動峰;曲線A中998cm-1處為CH2=CH中雙鍵變形振動特徵峰,946cm-1是C-H變形振動峰。曲線B中998cm-1特徵峰消失,說明雙鍵斷裂。通過聚合前後紅外譜圖比較,可以看出聚合後雙鍵特徵峰已經消失,說明單體已經聚合生成聚合物。
圖1 紅外光譜圖AH溶液;B,PAH
Fig.1 FITR spectra of AH solution (A); PAH(B)
圖2 烯丙基胺1HNMR譜圖(D2O)
Fig.2 1HNMR spectra of allylamine (D2O)
3.2 核磁共振光譜分析
圖2和圖3分別為單體烯丙基胺和聚合物的1HNMR譜圖。從圖2中可以看出有三種氫質子,其中d為5.10ppm的吸收峰是與雙鍵相連的亞甲基上的質子(a)吸收峰,由於兩個氫質子所處化學環境不同其吸收峰分裂為四重峰;d為5.85ppm的吸收峰是次甲基上的質子(b)吸收峰;d為3.08ppm的吸收峰是與氨基相連的亞甲基上的質子(c)吸收峰。三種吸收峰的積分面積之比與分子式中三種氫原子個數之比相符合。從圖3中可以看出也有三種質子,其中d為1.43ppm的吸收峰歸屬於主鏈上的亞甲基-CH2-的質子(a)吸收峰;d為1.98ppm的吸收峰歸屬於主鏈上次甲基-CH-的質子(b)吸收峰;d為2.95ppm的吸收峰歸屬於與氮相連的次甲基-CH-的質子(c)吸收峰,這是由於氮的電負性比較大,引起去屏蔽作用,使得共振頻率向低場移動化學位移增大。這三種吸收峰的積分面積之比與聚合物分子式中三種氫原子個數之比一致。從這兩個圖中可以明顯看出,各類質子的積分面積明顯不同,聚合物與單體的峰位置發生變化。聚合物的吸收峰形狀與單體的有著明顯的區別,不再是單體那樣的尖峰,說明烯丙基胺已經聚合。
圖3 PAH 1HNMR譜圖(D2O)
Fig.3 1HNMR spectra of PAH (D2O)
3.3 聚合物熱失重分析
圖4是聚合物(引發體系:(NH4)2S2O8/NaHSO3,引發劑用量為單體質量的10%,反應溫度50℃,反應時間24h)的熱失重曲線。從熱失重曲線上看出,聚合物在100℃左右開始失重,這可能是小分子溶劑水引起的。聚合物失重明顯分為兩個階段,第一階段從280℃左右至400℃左右,失重率為52%左右,可能首先是聚合物側鏈(-NH3Cl)的分解造成的;第二階段從400℃左右開始至650℃左右幾乎完全分解,失重率為40%左右,可能是聚合物主鏈的分解造成的。兩個階段失重率的數據和聚合物主側鏈的分子量比例相當。總體上聚合物的熱穩定性是比較好的。
圖4 聚合物的熱失重曲線
Fig.4 Thermogravimetric curve of polymer
3.4 引發劑用量對轉化率的影響
引發劑分解後,只有一部分用來引發單體聚合,還有一部分引發劑由於誘導分解和(或)籠蔽效應伴隨的副反應而損耗。因此引發劑用量的多少直接影響著轉化率和分子量大小。本實驗分別考察了引發劑質量為單體質量的2%、5%、10%、15%和20%時對轉化率的影響(Fig.5)。(所用烯丙基胺溶液的濃度均為70%)。
圖5 引發劑用量對轉化率的影響
Fig.5 The effects of initiator concentration on conversions
由圖5可以看出:隨著引發劑用量的增多單體轉化率明顯提高。當引發劑((NH4)2S2O8/NaHSO3體系)用量為20%時,轉化率可達42.1%。由自由基聚合微觀動力學可知: R=Rp=kp(fkd/kt)1/2[I]1/2[M]。這是因為引發劑濃度越大,形成初級自由基的速率就會越高,引發速率就會越高,初級自由基與單體加成生成的單體自由基也就隨之增多,聚合總速率就會提高。這樣單體自由基繼續與其他單體聚合的速率就會越高,因此單體轉化率也隨之提高。這與自由基聚合規律是一致的。
不同引發劑體系其轉化率也有不同。在引發劑用量大於5%以後,K2S2O8/NaHSO3體系比(NH4)2S2O8/NaHSO3體系的轉化率低,這是由於K2S2O8溶解度相對於(NH4)2S2O8來說比較小,所以隨著引發劑用量的增多,轉化率增加的幅度相對較小。因此本實驗中採用 (NH4)2S2O8/NaHSO3體系作為氧化還原引發劑體系。
圖6 引發劑用量對聚合物相對粘度的影響
Fig.6 The effects of initiator concentration on polymer relative viscosity
3.5 引發劑用量對聚合物相對粘度的影響
圖6是聚合物的相對粘度與引發劑用量的關系圖。從圖中看出隨著引發劑濃度的增大,聚合物相對粘度明顯降低。因為聚合物的分子量與粘度成正比,所以聚合物分子量也隨著引發劑濃度增大而減小。根據公式n=kp[M]/2(fkdkt)1/2[I]1/2可知:動力學鏈長與引發劑濃度平方根成反比,因此引發劑用量越多,在鏈引發階段生成的初級自由基就越多,在鏈終止階段生成的高分子鏈就會越短,即動力學鏈長n就會減小,分子量就會減小。這與自由基聚合規律也是一致的。
4 結論
(1)以K2S2O8/NaHSO3 或(NH4)2S2O8/NaHSO3作為引發劑採用本體聚合合成了聚烯丙基銨鹽酸鹽;選擇(NH4)2S2O8/NaHSO3體系作為引發劑時單體轉化率較高,引發劑用量為單體質量的20%時轉化率可達42.1%。
(2)紅外譜圖中998cm-1處碳碳雙鍵的特徵吸收峰消失以及核磁共振譜圖中聚合物和單體的峰形、峰面積和化學位移明顯不同,都證明AH聚合生成了PAH。
(3)PAH失重明顯分為兩個階段:第一階段可能是聚合物側鏈的分解造成的;第二階段可能是聚合物主鏈的分解造成的。兩階段的失重率和聚合物主側鏈的分子量比例相當。
(4)隨引發劑用量減少聚合物相對粘度增大,其分子量也隨之增大。
REFERENCES
[1] XiMei Zhang, Hiroo Tanaka. Journal of Applied Polymer Science. 2001, 80: 334-339.
[2] João M.C. Lourenço, Paulo António Ribeiro, Ana Maria Botelho do Rego, Maria Raposo. Journal of Colloid and Interface Science. 2007, 313: 26-33.
[3] Rikard Lingström, Shannon M. Notley, Lars Wågberg. Journal of Colloid and Interface Science. 2007 , 314: 1-9.
[4] Jensen,A.W., Daniels, C. Journal of Organic Chemistry. 2003, 68(2): 207-210.
[5] Kato, D., Sakata, M., Hirayama, C., et al. Chemistry Letters. 2002, 12: 1190-1191.
[6] Kim, U.J., Shigenori, K. Journal of Chromatography A. 2002, 955: 191-196.
[7] Seon Jeong Kim, Sang Jun Park, Mi-Seon Shin, Sun I. Kim. Journal of Applied Polymer Science. 2002, 86: 2290-2295.
[8] Alexei A. Antipov, Gleb B. Sukhorukov, Yuri A. Fetik, et al. Langmuir. 2002, 18: 6687-6693.
[9] 范忠雷, 李殿卿. 應用化學. 2003, 20(9): 867-870.
[10] 潘祖仁主編.高分子化學,第三版.北京:化學工業出版社,2002, 52-53.
[11] Hiroshi Ochidi, Miho Handa, Hiromi Matsumoto, et al. Makromol. Chem. 1985, 186: 2547-2556.
[12] James H. Parker, Berkeley, Callf. Polyallyl amine and related polymerical amines. US2456428, 1948.
[13] Panzer, H. P.; Bardoliwalla, D. F. Process for preparing poly(allyltrialkylammonium) salt flocculants, US4053512, 1977.
[14] Susumu, H., Sakuro, H. Chem., Rapid Commun. 1984, 5: 27-31.
[15] Blocker, W.C. Process for procing polymers of monoallylamine. EP 242791, 1986.
[16] 唐炳濤. 聚胺型可交聯高分子染料的合成與應用. 大連理工大學博士學位論文. 2005,46.
Ⅲ 聚炳烯醯胺在水處理中投加過量會出現什麼現象
聚丙烯醯胺添加過多會引起沉澱物上浮,水質COD升高。懸浮物上浮也和其他因素專相關,一、有生屬化系統的工藝如二沉池漂泥,如果通過水質調節pH值和葯劑投加量無法改善此情況,是由於曝氣池的硝化系統出現了問題,也有可能是生化污泥濃度過高所致。二、無生化系統出現漂泥的原因有兩種.一是原水濃度高,含有高濃度的含油含蠟廢水,另外一種是PH值太低,或者絮凝劑聚丙烯醯胺投加太多。微點環保科技聚丙烯醯胺廠家建議,剛使用聚丙烯醯胺時,可以先實驗確定其用量,然後再根據水質的變化適當調整,過多或過少都不利於水質的絮凝。
Ⅳ 水處理放的醯胺多了水變粘稠了,怎麼樣把它變過來
放掉一部分,再加的新水來稀釋一下,或者是往裡面添加聚合氯化鋁試試
Ⅳ 污水處理中聚合氯化鋁和聚丙烯醯胺怎麼配合使用
樓上觀點,我同意,但我提醒你兩點
第一:用聚鐵還是用聚鋁,關鍵看處理專水的工藝和被處理水屬質,跟聚胺沒關系,
一般的,低溫低濁用聚鐵,排水不含氯鋁離子,要求沉澱快,污泥密實用聚鐵;要求出水清還是用聚鋁
第二:不管是聚鋁還是聚鐵都應和聚胺分次投加,且不可混合使用,否則會產生互凝,降低全鐵或鋁含量,從而影響效果
Ⅵ 水處理葯劑聚丙稀醯胺多少錢一噸
使用進口聚丙烯醯胺凈水劑進行污水處理前,我們首先要確認原水的類內型在進行水處理容劑選型。使用進口聚丙烯醯胺凈水劑進行污水處理前,我們首先要確認原水的類型在進行水處理劑選型。若在處理使用時,要同時添加聚合氯化鋁水處理劑的話,首先要將原水的ph值調節到7左右,在添加聚合氯化鋁。也就是說,原水的ph值不但是影響聚合氯化鋁效果的主要原因之一。聚丙烯醯胺也一樣。通常情況下,進口聚丙烯醯胺的PH值使用范圍非離子聚丙烯醯胺PH值使用范圍:3-8。適用帶電性復雜的廢水水體。陽離子聚丙烯醯胺PH值使用范圍:3-8(理想值:6左右),適用廢水水體中帶負電荷。如皮革廠、造紙廠、市政生活污水處理廠、特種金屬萃取等。陰離子聚丙烯醯胺PH值使用范圍:7-9(理想值:8左右),適用廢水水體中帶正電荷。如:電鍍廠、鋼鐵廠、電池廠、洗煤廠、冶金廢水、洗砂廠等。其實在調節ph值上,通過蘇州昊諾技術人員在處理污水選型的經驗結論出,若在使用陰離子、非離子、陽離子聚丙烯醯胺都無法達到理想的效果,再加入聚合氯化鋁水處理劑也無法改善時,建議您先測一下原水體的PH,然後調整廢水中PH再做實驗
Ⅶ 污水處理聚丙烯醯胺的主要作用是什麼
聚丙烯醯胺用途廣,在污水處理劑中也是重要角色之一。
聚丙烯醯胺作為水溶性高分子聚合物具有「百業助劑」之稱,「百業助劑」顧名思義,說明聚丙烯醯胺用途廣。
如油田作為堵水劑和驅油劑、造紙分散劑、建築膠水增稠劑、凈水絮凝劑等等。
根據聚丙烯醯胺的特性:
絮凝性、粘合性和增稠性用以制香行業也有著很好的效果。
從外觀上講制香使用聚丙烯醯胺的話可以使香坯表面光潔潤滑,無斷痕;從氣味上來說聚丙烯醯胺制香燃燒無異味、無毒;從質量上來看使用聚丙烯醯胺制香具有綿延的伸縮性,不易折斷,保持運輸過程的完整性;制香使用聚丙烯醯胺的話保證制香環節的穩定性,減少制香過程使用其他植物粉帶來的反復調試。
綜上我們可以看出制香是可以使用聚丙烯醯胺的,並且聚丙烯醯胺對於制香很重要。
制香用聚丙烯醯胺節省了原材料用量節省了生產成本,減少了工藝流程減少了資源浪費增強了時效性,保證了生產質量並且增強了可燃性。
總的來說有效的節省了人力物力。
陰離子聚丙烯醯胺的粘度偏高,所以是常見的建築膠水原材料之一,可以有效的增加膠水的粘稠度,節約生產成本。
當然建築膠水使用的聚丙烯醯胺要求偏高,需要2200萬分子量的陰離子聚丙烯醯胺並且是針對性生產高粘度的才能達到*理想的效果。
造酒行業對於人們的重要不言而喻,自古我過就是一個好酒國家。
隨著時代的不斷進步,釀酒技術也越發先進起來,酒的種類更是繁多,如啤酒、白酒、黃酒、葡萄酒等。
當然無論哪種釀酒技術,更無論哪類酒的生產都帶來了大量的廢水污染。
煙酒屬於國家明白,嚴格把控,所以對其廢水治理更是看重,因此酒類廢水排放非常嚴格。
釀酒工藝復雜過程偏多,帶來了大量的高BOD、COD廢水,以及高濃度的有機廢水。
Ⅷ 聚丙稀酸胺等水處理劑屬於何種化合物
聚合氯化鋁(PAC)為陽離子型無機高分子混凝劑;
聚丙稀醯胺(PAM)為非離子型高聚物,屬有機高分子混凝劑
Ⅸ 聚丙烯醯胺和聚合氯化鋁在污水處理中哪個效果好
聚丙烯醯胺就是PAM
PAM在水處理工業中的應用主要包括原水處理、污水處理和工業水回處理3個方面答。在原水處理中,PAM與活性炭等配合使用,可用於生活水中懸浮顆粒的凝聚和澄清;在污水處理中。PAM可用於污泥脫水;在工業水處理中,主要用作配方葯劑。在原水處理中,用有機絮凝劑PAM代替無機絮凝劑,即使不改造沉降池,凈水能力也可提高20%以上。所以目前許多大中城市在供水緊張或水質較差時,都採用PAM作為補充。在污水處理中,採用PAM可以增加水回用循環的使用率。
氯化鋁應用范圍廣,適應水性廣泛。易快速形成大的礬花,沉澱性能好。適宜的PH值范圍較寬(5-9間),且處理後水的PH值和鹼度下降小。水溫低時,仍可保持穩定的沉澱效果。鹼化度比其它鋁鹽、鐵鹽高,對設備侵蝕作用小。
所以明顯聚丙烯醯胺的效果要好一些
Ⅹ 常用的水處理葯劑有哪些
綠色水處理葯劑又稱環保水處理劑,是指其生產過程清潔化,使內用過程不影響容人體健康和環境,並可以生物降解為對環境無害的水處理劑。綠色水處理葯劑可表現在阻垢劑、緩蝕劑、絮凝劑。水處理劑是工業用水、生活用水、廢水處置進程中必需的化學葯劑,經過運用這些化學葯劑,可使水到達必然的質量要求。它的首要效果是節制水垢和污泥的構成、削減泡沫、削減與水接觸的資料侵蝕、除去水中的懸浮固體和有毒物質、除臭脫色、軟化水質等。當前因為世界列國用水量急劇添加,還各類環保律例(水凈化法)接踵頒布,並且要求日益嚴厲,所以關於各類高效的水處置葯劑增進很快。在我國,與日益嚴肅的水資本危機矛盾的是水處置葯劑的出產才能很低,質量也得不到包管,所以加速我國水處理葯劑這一環保資料財產的開展火燒眉毛。