高聚物絮凝劑

可使液體中分散的細粒固體形成絮凝物的高分子聚合物。包含非離子型有機高分子絮凝劑，陰離子型有機高分子絮凝劑，陽離子型有機高分子絮凝劑，兩性型有機高分子絮凝劑。

定義

聚合物絮凝劑

可使液體中分散的細粒固體形成絮凝物的高分子聚合物。

所屬學科

煤炭科技（一級學科）；煤炭加工利用（二級學科）；選煤（三級學科）

非離子型有機高分子絮凝劑

陰離子型有機高分子絮凝劑

非離子有機高分子絮凝劑在合成中不引入帶電基團,常用的有聚丙烯醯胺和聚氧化乙烯,聚乙烯醇,聚乙烯吡咯烷酮,聚乙烯醚等,以聚丙烯醯胺為主,其相對分子質量為50萬~600萬之間。通過分子鏈中特有-CONH2官能團與懸浮物中膠粒發生去水化作用和吸附架橋作用而除去。其絮凝效果與聚合物的相對分子質量密切相關。提高聚合物相對分子質量,有利於降低絮凝劑的使用濃度,提高絮凝效率。該類絮凝劑因其絮凝作用的發揮以無機絮凝劑混凝為基礎,主要通過其高分子長鏈在混凝絮體上的吸附、架橋輔助去除懸浮物,所以是一種真正的無機物或懸浮物的“絮凝助劑”,具有明顯的非選擇性,而且使用功能單一。
陰離子型有機高分子絮凝劑陰離子絮凝劑是分子結構重複單元中帶有負電荷羧基(-COOH),磺酸基(-SO3H)基團的水溶性聚合物。既可以是非離子聚丙烯醯胺的水解產物,也可以是丙烯醯胺與乙烯類磺酸鹽或丙烯酸鹽、馬來酸鹽等的共聚產物。其中使用最多的是陰離子型聚丙烯醯胺,相對分子質量為7×106左右,極性基羧基含量低於10%(摩爾百分數,下同)時,稱為弱陰離子型產品;羧基含量高於25%,稱為強陰離子型產品。由於分子結構中存在帶負電的強親水基團,因此它對表面帶負電荷的膠體微粒具有選擇絮凝作用,通過電荷有效中和與吸附架橋作用去除膠粒。研究表明,當水解聚丙烯醯胺的水解度達33%,相對分子質量達107時,其絮凝效果最佳;但陰離子有機高分子絮凝劑相對分子質量增加,往往使其最佳用量增加。

陽離子型有機高分子絮凝劑

陽離子有機高分子絮凝劑是分子結構重複單元中帶有正電荷氨基(-NH+3),亞氨基(-CH2-NH+2-CH2-),季銨基(N+R4)的季銨鹽類和聚胺類水溶性聚合物,可通過乙烯單體聚合、高分子反應及縮合聚合等方法得到。代表物有:聚乙烯胺,聚乙烯亞胺,聚二甲氨基丙基甲基丙烯醯胺,聚二甲基二烯丙基氯化銨等。陽離子有機高分子絮凝劑相對分子質量相對較低,為105~107。其中陽離子改性聚丙烯醯胺占有較大比例,在日、美等國陽離子絮凝劑的用量約占合成絮凝劑總量的60%,而且每年仍以10%的速度在增長。通過電荷有效中和與吸附架橋作用去除膠粒,因此其具有凝聚和絮凝的雙重功能,是一種“多功能”絮凝劑。此外,其特有的季銨基團能有效殺死病毒或微生物並使之聚沉,而其疏水性烷基可有效結合水中三鹵代烷烴,使水中總有機碳含量(TOC)明顯降低。

兩性型有機高分子絮凝劑

兩性離子聚丙烯醯胺

兩性高分子絮凝劑是分子結構重複單元中既有帶正電荷基團又有帶負電荷基團的高分子聚合物,一般由含有陰、陽離子基團的乙烯類單體通過自由基共聚反應以及高分子改性得到,其中陰離子基團為羧基、磺酸基、硫酸基,陽離子基團為季銨鹽基、吡啶嗡離子基或喹啉嗡離子基。兩性型有機高分子絮凝劑兼有陰、陽離子基團的特點,它不僅有電性有效中和、吸附架橋而且有分子間的“纏繞”包裹作用,使處理的污泥顆粒粗大,脫水性好,因此在不同介質條件下,其離子類型可能不同,適於處理帶不同電荷的污染物。其適應範圍也較廣,酸性、鹼性介質中均可使用,抗鹽性也較好。

影響絮凝因素

絮凝作用是複雜的物理和化學過程，絮凝處理效果是由多種因素綜合作用的結果。萊特萊德介紹影響絮凝效果的因素主要有以下幾點：
溫度的影響：水溫升高絮凝效果則會提高，在低溫條件下，必須增加絮凝劑用量。另一方面，水溫過高，形成的絮凝體細小，污泥含水率增大，難以處理。所以，水溫過高或過低對絮凝均不利。一般水溫條件宜控制在20-30℃。
水體PH值的影響：每種絮凝劑都有它適合的PH值範圍，超出它的範圍就會影響絮凝效果。比如聚丙烯醯胺，陽離子型適用於酸性和中性的環境中使用，陰離子型適用於在中性和鹼性的環境中使用，非離子型適用於從強酸性到鹼性的環境中使用。
絮凝劑的性質和結構影響：對於高分子絮凝劑來說，其結構和性質對絮凝作用影響很大。無機高分子絮凝劑的聚合度越大，其電中和能力和吸附架橋功能越強。而對於有機絮凝劑來說，除了聚合度的影響外，線性結構的絮凝劑絮凝作用大，而環狀或支鏈結構的有機高分子絮凝劑絮凝效果就差。[1]
絮凝劑投加量的影響：各種絮凝劑都有在相應條件下的最佳投加量，低於或者超過這個最佳量都會使絮凝效果變差。用量不足時，絮凝不徹底，用量過量則會造成膠體的再穩定，降低絮凝效果。所以，不同的絮凝劑要在使用之前做小試確定其最佳加入量。
水力條件的影響：為了使絮凝劑與水體充分接觸，增加顆粒碰撞速率，往往要進行機械攪拌，而攪拌的速度和時間必須適當。攪拌時間太短，絮凝不充分;攪拌速度太快，時間太長，會使已經形成的絮凝被打碎，降低高分子鏈的架橋吸附能力。