聚丙烯酸鈉絮凝劑文獻綜述

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1、北京化工大學北方學院畢業(yè)設計——文獻綜述文獻綜述前言絮凝沉淀法是國內外普遍用來提高水質和處理污水的一種既經濟又簡便的方法之一。高分子絮凝劑以其良好的絮凝效果、脫色能力和操作簡捷等優(yōu)點在水處理過程中起著不可替代的作用。聚丙烯酸鈉即為該法中使用較多的絮凝劑。聚丙烯酸鈉為丙烯酸的一種主要下游產品，近年來在國內外的研究受到重視，生產也不斷增加。聚丙烯酸鈉產品包括水溶性產品和水不溶性產品。水溶性聚丙烯酸鈉產品廣泛應用于食品、紡織造紙、化工等領域。水不溶性聚丙烯酸鈉產品具高吸水性，主要用于農林園藝、生理衛(wèi)生等領域。聚丙烯酸鈉的分子量從幾百至幾千萬以上

2、，不同分子量的聚丙烯酸鈉各有各的用途。超低分子量的用途還未完全開發(fā);低分子量主要起分散作用;中等分子量顯示有增稠性;高分子量的則主要做增稠劑和絮凝劑;超高分子量的在水中溶脹，生成水凝膠，主要用作吸水劑。本文根據目前國內外學者對聚丙烯酸鈉合成工段工藝設計的研究成果，借鑒他們的成功經驗，在此基礎上，查閱了大量資料，并吸取其它聚丙烯酸鈉生產廠家的經驗，力求使各工藝條件達到理想操作狀態(tài)，使整個生產過程達到最優(yōu)化，為聚丙烯酸鈉裝置的工藝設計提供參考。一、簡介9北京化工大學北方學院畢業(yè)設計——文獻綜述1、絮凝劑絮凝劑主要是帶有正電性或負電性的基團中和

3、水中帶有負電性或正電性難于分離的粒子或者顆粒，使其電勢降低，并促使其處于穩(wěn)定狀態(tài)，利用聚合性質使得這些顆粒變得相對集中，使其能夠通過物理或者化學方法分離出來。一般為了達到這種目的而使用的藥劑，稱之為絮凝劑。絮凝劑主要應用于給水和污水處理領域[1]。絮凝劑的品種繁多，從無機到有機，從低分子到高分子，從單一型到復合型，總的發(fā)展趨勢是向廉價實用、無毒高效的方向發(fā)展。2、有機高分子絮凝劑有機絮凝劑的優(yōu)點是比較經濟、用法簡單；但用量大、絮凝效果低，而且存在著腐蝕性強、成本高等缺點。有機高分子絮凝劑是20世紀60年代后期才發(fā)展起來的一類新型廢水處理劑

4、。與傳統絮凝劑相比，它能成倍的提高效能，且價格較低，因而有逐步成為主流藥劑的趨勢。加上產品質量穩(wěn)定，有機聚合類絮凝劑的生產已占絮凝劑總產量30%～60%[1]。其中使用最多的是聚丙烯酸鈉及其系列產物。3、聚丙烯酸鈉高分子聚丙烯酸鈉（PAANa）是近年來國內外開發(fā)的丙烯酸類精細化工產品之一。分子量在100萬到1000萬之間，結構為聚陰離子型電解質。通過聚陰離子間的架橋使懸浮粒子相互凝聚成團，可加速懸浮粒子的沉降。高分子量聚丙烯酸鈉用途十分廣泛，主要用于電解鹽水精制、農藥防漂散劑、墻體材料粘結劑及絮凝劑等，且對動植物蛋白的絮凝有特效作用[2]

5、。二、聚丙烯酸鈉的性質1、物理性質常溫下密度為1.32g/mL，在相對分子質量較小的為液體，大的可為固體。固體時為無臭無味白色粉末或顆粒，遇水膨脹，吸濕性極強，易溶于氫氧化鈉水溶液，緩慢溶于水并形成極粘稠的透明液體（加熱處理、中性鹽類、有機酸類對其粘性影響很小，堿性時則粘性增大），不溶于乙醇、丙酮等有機溶劑[2]。2、化學性質化學性質比較穩(wěn)定，強熱至300度不分解。因系電解質，易受酸及金屬離子的影響。遇足量二價以上金屬離子（如鋁、鉛、鐵、鈣、鎂、鋅）形成其不溶9北京化工大學北方學院畢業(yè)設計——文獻綜述性鹽，引起分子交聯而凝膠化沉淀。但是二

6、價金屬離子量少時仍為溶液。pH=4.0以下時可能產生沉淀[2]。三、聚丙烯酸鈉的生產方法及其選擇1、聚丙烯酸鈉的生產方法①、聚合法使丙烯酸和氫氧化鈉溶液反應生成丙烯酸鈉單體，后將丙烯酸單體在過硫酸鹽、還原劑引發(fā)下聚合成聚丙烯酸鈉[3]。②、中和法先將丙烯酸在氧化還原劑作用下聚合反應生成聚丙烯酸，后將聚丙烯酸與氫氧化鈉中和生成聚丙烯酸鈉[4]。③、皂化法先由丙烯酸與甲醇反應生成丙烯酸甲酯，將丙烯酸甲酯聚合后的懸浮液或乳膠在氫氧化鈉水溶液中加熱，制得聚丙烯酸鈉[5]。④、水解法先有丙烯酰胺聚合生成聚丙烯酰胺，然后在堿性條件下將聚丙烯酰胺水解生

7、成聚丙烯酸鈉[6]。2、合成工藝的選擇目前一般使用聚合工藝路線，中和后的丙烯酸鈉聚合速率平穩(wěn)，工業(yè)反應容易控制。具體的聚合方法方法有本體聚合、水溶液聚合、反相懸浮聚合、反相乳液聚合、輻射聚合等。本體聚合、水溶液聚合是高分子化學中常用的聚合方法。水溶液聚合法是以水為溶劑，將經堿部分中和后的丙烯酸，加入有關助劑、引發(fā)劑，然后在一定的溫度下進行聚合、干燥粉碎而制得的方法。該法以水為溶劑，生產過程不產生污染;對主設備要求低，投資省;操作簡單，生產效率高;缺點是反應速度快，溫度不易控制;但后處理需增加干燥、粉碎、篩分工序，有過細粉末產生。其中反相懸

8、浮聚合法是將反應物分散在油溶性介質中，單體水溶液作為水相液滴或粒子，水溶性引發(fā)劑溶解于水相中引發(fā)聚合的方法。從20世紀90年代開始，研究者將反相懸浮聚合工藝應用于丙烯酸鈉聚合，此舉既解決了原來