陽離子型絮凝劑PDA合成現狀及發展前景

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展，人類對環境造成的污染日趨嚴重，因此各種生活廢水、工業廢水的處理成為人們關心的問題。現在處理廢水的方法有很多種，如：生態離子交換法、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，并且容易處理等優點。因而有著廣泛的應用前景，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，歐美等發達國家結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之上，開發新型高效多功能的有機高分子絮凝劑已經成為國內外共同學者關心的課題。國外已有兼備絮凝，緩蝕，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。可以單獨使用，也可與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，排除系統內氧氣后，在合適的反應溫度下，加入1～5‰的引發劑聚合的反應。反應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，產品可以直接在反應后期加水稀釋使用，省去沉降、干燥等程序，大大降低生產成本不需溶解，沒有化學污染，屬于環境友好型合成方法，因此在生產中廣泛采用此方法。

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

此法也存在引發效率不高，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速率的同時，獲得高分子量的產物，反應體系為分散體系易于傳熱，便于實現連續化操作。該法采用非極性溶劑作為連續相，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，產物相對分子質量高，相對分子質量分布窄，反應易于控制等優點。

國內外學著對此方法的研究主要是在引發體系的選擇，穩定乳化體系選擇，及單體濃度等因素對產品性能提高做研究。

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 水分散發合成PDA

水分散聚合技術同樣也是一種環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中，從而獲得穩定的分散體系。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節。

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

為制備更加穩定、均勻的產品，國內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相比較，其結構上具有大分子鏈上帶有正電荷密度高，水溶性好，高效，無毒，陽離子結構單元穩定，pH使用范圍廣，相對分子質量易于控制等有點，可以廣泛應用于油田、造紙、紡織、日化、污水處理等其余領域。

目前國內陽離子型絮凝劑PDA的研制、生產和使用都處于剛剛起步階段，技術力量依據薄弱。國內PDA技術雖然已經實現的工業化生產，但是產品性能和應用范圍與國外技術存在很大的差距，與國外相比有較大的差距，具體表現在：

1）系列化水平低，專用品種較少；

2）產量低，未形成經濟規模，某些國外工業化的品種，國內質量難達標；

3）工藝設備和單體生產規模落后，整體質量水平不高。

國內使用的PDA基本依靠進口，因此，研發高性能、高穩定的PDA產品，改變依靠進口的局面有主要的意義。

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