天然绿色高分子絮凝剂的概念

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1、天然绿色高分子絮凝剂的概念天然高分子水处理絮凝剂是指从自然物质中提取并经化学改性处理的絮凝剂，利用农副产品中的天然有机高分子物质经过化学改性而得到的。其来源丰富、价格低廉、选择性好，使用过程中对人体和环境无毒害作用，可以完全自然降解，无二次污染，符合绿色化学的要求，因此也被称为天然绿色高分子水处理絮凝剂。自上个世纪80年代以来,国外学者就开始了天然有机高分子改性絮凝剂的开发研究。它又可以分为碳水化合物类和甲壳素类两大类。天然绿色高分子絮凝剂具有传统絮凝剂和其他合成聚合物不具备的优点，在水处理领域受

2、到了越来越多的关注。对天然绿色高分子絮凝剂的开发和利用是该领域研究的重点之一。天然绿色高分子絮凝剂的特点及分类天然绿色高分子水处理絮凝剂具有分子量大、活性基团多、结构多样等特点，有助于通过改性，引入不同的活性基团来研制性能优良的多功能、多用途产品。随着研究、开发的深入，出现了大量不同性能、不同用途的天然绿色高分子水处理絮凝剂，如淀粉及其衍生物类絮凝剂、甲壳质及其衍生物类絮凝剂、单宁及衍生物类絮凝剂、木质素及其衍生物类絮凝剂、微生物类絮凝剂等。木质素及衍生物类絮凝剂1.木质素絮凝剂木质素是一种来源丰

3、富、价格低廉的可再生资源,主要以造纸黑液的形式存在,作为水处理剂的研究始于上世纪60年代,70年代成为热点。木质素分子中含有羟基、羧基、羰基、等官能团,因此它及其衍生物有絮凝性能。张芝兰等[1]将从草浆黑液中提取的木质素直接用作絮凝剂,研究了木质素絮凝剂的性质,并将木质素絮凝剂与聚合氯化铝、聚丙烯酰胺絮凝剂的处理效果相比较,证实木质素絮凝剂处理酒精废水及印染废水具有优良的性能。2.木质素衍生物类絮凝剂季铵盐型絮凝剂:造纸黑液含有大量的木质素,是可以充分利用的宝贵资源。HannuMikkonen等[

4、2]以造纸黑液为原料合成出阳离子木质素,作为废水处理的絮凝剂。他们首先用缩水三甘油三甲基氯化铵或氮三甲基氯化铵与造纸黑液中过滤后产物进行反应,再用甲醛交联,最后阳离子化制得阳离子木质素,用其处理、净化废水,不但减少了对环境的污染,还回收了大量的可利用资源。代军等[3]利用从造纸黑液中提取的木质素制成阳离子型木质素季铵盐型絮凝剂,并用于生活污水处理,获得不错的效果。同时还进行了条件实验,得出了合成絮凝剂的较佳工艺条件,初步探讨了该絮凝剂的絮凝机理。清华大学吴冰艳等[4]也以从造纸黑液中提取的木质素为

5、原料,制成了木质素阳离子型季铵盐型絮凝剂,并用于处理高浓度、高色度染料中间体丁酸废水,取得了较好的脱色效果,色度去除率可达到85%以上。缩合反应类絮凝剂:木质素分子上的酚基及其α碳原子有较强的反应活性,因此可以引入一些基团。Hoftiezer等[5]以硫酸盐木质素为原料,与醛或聚酯反应合成木质素衍生物,该反应可提高木质素衍生物的絮凝能力,用于去除固体悬浮颗粒效果很好。尹华等[6]为了增强木质素分子的反应活性,先用碱处理木质素增加其酚基,然后胺烷基化增加链长,再用双酯试剂进行交联反应,最后制得了阳离

6、子表面活性剂,用其处理染料废水有良好的絮凝效果。梁荣森等[7]利用造纸黑液提取的木质素在有催化剂作用下与环氧氯丙烷反应,然后再与三甲胺季铵化制得了阳离子型木质素改性物,这种木质素季铵盐不但有絮凝作用,还有杀菌功能。 淀粉衍生物类絮凝剂据统计,淀粉是自然界中人类可取用的最丰富的有机资源。淀粉结构中含有多个羟基,因此可以通过这些羟基发生接枝共聚、交联等反应进行化学改性,增加其活性基团,从而提高其絮凝及吸附性能。接枝共聚类絮凝剂:近年来,接枝共聚类絮凝剂在国内外有了很大的发展。KarmakarNC等[8

7、]以淀粉、藻酸钠、羧甲基纤维素、淀粉果胶4种物质为原料,与聚丙烯酰胺反应合成了4种接枝共聚物,并将其分别用于铬铁矿废水的絮凝实验,结果表明:4种接枝共聚物都有优良的絮凝性能。淀粉-聚丙烯酰胺共聚物较其它3种接枝共聚物有较好的絮凝效果。同时还对几种接枝共聚物的絮凝机理进行了研究。常文月等[9]利用Ce(Ⅳ)/HNO3作为引发剂进行了丙烯酰胺-淀粉接枝共聚反应,接枝率达到94.9%,支链分子量超过300万,对多种工业污水絮凝效果不亚于聚丙烯酰胺300万产品。李淑红等以硝酸铈铵为引发剂,通过接枝共聚在淀

8、粉骨架上引入聚丙烯酰胺,制得了淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物,通过对高矿化度油田废水的处理实验表明:它对高矿化度油田废水中的浊度和COD去除率显示出了优良的性能。阳离子淀粉类絮凝剂:阳离子淀粉具有良好的絮凝性能且无毒,可生物降解,因此倍受关注。美国的TassetEmmell等以淀粉为原料,在碱作催化剂条件下,以碱金属氧化物作引发剂,同卤代醇季铵盐反应合成了阳离子淀粉,而后再加入碱土金属氧化物或氯化氢来完成整个反应,该反应产物可以用来作为絮凝剂、悬浮剂和乳化剂。KlimenwicieteR