陽(yáng)離子聚丙烯酰胺PAM處理污水穩(wěn)定性高

目前世界上聚丙烯酰胺(PAM) 的生產(chǎn)都是由石油裂解得到的丙烯出發(fā)制造的。其過(guò)程包括三個(gè)步驟：合成丙烯腈，合成丙烯酸胺，聚丙烯酰胺單體聚合等。聚丙烯酰胺在污水處理領(lǐng)域一般作絮凝劑使用。

1．1丙烯腈的合成

目前工業(yè)上普遍采用氨氧化法，此法對(duì)丙烯的要求不高，除生成丙烯腈外，還產(chǎn)生乙腈、氫氨酸等易分離和可綜合利用的副產(chǎn)品。

1．2丙烯酰胺的合成

1．2．1硫酸水合法

1960年，美國(guó)氰胺公司首先采用等摩爾比的丙烯腈和水，在HzSO．存在條件下，于80—100~(2進(jìn)行水合，先生成丙烯酰胺硫酸鹽，然后再用氨(或燒堿、生石灰)中和，結(jié)晶分離出丙烯酰胺產(chǎn)品和副產(chǎn)品硫酸胺。

該法優(yōu)點(diǎn)是易制得結(jié)晶單體。主要缺點(diǎn)是：原料丙烯腈等消耗定額高，產(chǎn)品純度低，收率低，產(chǎn)生大量含丙烯酰胺的硫酸鹽和廢液，污染環(huán)境。

1．2．2催化水合法

上世紀(jì)70年代初，美、日兩國(guó)先后開(kāi)發(fā)了利用骨架銅催化劑使丙烯腈與水直接反應(yīng)生成丙烯酰胺的工藝。美國(guó)道化學(xué)公司和El本東亞化學(xué)公司于1972年分別實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

催化水合法比硫酸水合法產(chǎn)品純度高，基本無(wú)三廢，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。目前世界上主要采用催化水合法生產(chǎn)丙烯酰胺。采用的骨架銅催化劑是二元或三元以上的合金，經(jīng)堿處理后溶解掉一部分，留下活潑態(tài)的金屬成為骨架銅。骨架銅催化劑有Cu-Cr合金、Cu—Ni合金及Cu—A1一Zn合金等。反應(yīng)器采用懸浮床或固定床均可。以美國(guó)道化學(xué)公司為代表的是固定床連續(xù)催化工藝，采用Cu-Cr催化劑，產(chǎn)品是50％AM水溶液和晶體。我國(guó)目前通常用Cu-A1一Zn骨架銅催化劑固定床連續(xù)催化工藝。

1．2．3生化法

生化法即生物酶催化水合法。它采用生物酶作催化劑，應(yīng)用細(xì)胞固定技術(shù)，使丙烯腈水溶液通過(guò)含固定酶的生物反應(yīng)器生產(chǎn)AM。生物酶催化劑是繼骨架銅催化劑生產(chǎn)AM 的第三代技術(shù)，具有高選擇性、高潔性和高收率的特點(diǎn)，丙烯腈反應(yīng)，無(wú)副產(chǎn)物。該法還具有反應(yīng)條件溫和、能耗低、三廢少等特點(diǎn)。

生化法技術(shù)最早由日本日東公司于1985年在橫濱實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，并于1991年達(dá)到了14kt／a的規(guī)模。生化法最大的優(yōu)點(diǎn)是常溫下反應(yīng)，不需銅催化劑，因此無(wú)副反應(yīng)帶來(lái)的雜質(zhì)和銅離子，單體不需提純即可直接聚合，聚合物分子量可以大大超過(guò)硫酸水合和催化水合工藝丙烯酰胺聚合物的分子量。我國(guó)生化法丙烯酰胺經(jīng)上海生物化工研究中心多年研究，篩選出優(yōu)質(zhì)菌株，總酶活力達(dá)到水平，從技術(shù)指標(biāo)來(lái)看，已具備與化學(xué)法競(jìng)爭(zhēng)的能力。

1．3聚合法

工業(yè)上PAM 及其衍生物都是經(jīng)過(guò)AM 自由基聚合制造的。聚合方法按單體在介質(zhì)中的分散狀態(tài)分類(lèi)主要有本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合和乳液聚合。按單體和聚合物的溶解狀態(tài)分類(lèi)可分為均相聚合和非均相聚合。AM 的自由基聚合主要分為均相水溶液聚合法、反相乳液聚合法、懸浮聚合法等，以獲得各種劑型的產(chǎn)品。PAM 產(chǎn)品主要有三大劑型：水溶液膠體、粉狀和乳液，每種劑型中都有不同離子型產(chǎn)品。丙烯酰胺聚合所采用的引發(fā)手段有利用各種輻射、光(可見(jiàn)光和紫外線)、超聲波、電流或在聚合條件下易分解的化合物引發(fā)聚合。