聚丙烯酰胺PAM絮凝劑處理污水將加快綠色生產(chǎn)化的腳步

近幾年我國的霧霾是越來越嚴(yán)重，因此國家環(huán)保部門對環(huán)境的監(jiān)管和治理工作越來越重視。隨著相關(guān)政策的下達(dá)，治理措施更是一個比一個還要規(guī)范。所以，顯而易見的是將聚丙烯酰胺產(chǎn)品用于污水處理技術(shù)的綠色化進(jìn)程將會加快，開發(fā)研制適合環(huán)境保護(hù)需求的低磷、非氮和可生物降解的多功能綠色水處理劑，將成為工業(yè)水處理和群眾生活污水處理領(lǐng)域中主流的研究方向。

    生產(chǎn)過程綠色化 綠色化學(xué)的思路是從根本上消除污染源，使廢物不再產(chǎn)生或得到控制，從源頭*控制污染。因此，在研究綠色水處理劑和生產(chǎn)工藝中，應(yīng)該努力實現(xiàn)生產(chǎn)過程的綠色化，在生產(chǎn)過程中控制污染物的產(chǎn)生。生產(chǎn)過程的綠色化，主要體現(xiàn)在采用可以減少或消除對人體健康或環(huán)境有害的原料、產(chǎn)物、副產(chǎn)物、溶劑、試劑等的使用或產(chǎn)生的化學(xué)工藝和方法。

    （1）分子結(jié)構(gòu)新設(shè)計。由于綠色水處理劑及其清潔化生產(chǎn)工藝還處在初步研究階段，為了節(jié)約探索時間，可以通過計算機(jī)模擬，進(jìn)行“虛擬”反應(yīng)，從而篩選的原料和設(shè)備的合成路線。目前，采用分子模擬進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)設(shè)計和“剪裁”及對用于工業(yè)生產(chǎn)的預(yù)期指標(biāo)進(jìn)行的研究，主要包括磷酸鹽和聚合物類阻垢劑。通過生物降解性實驗發(fā)現(xiàn)，增加聚羧酸阻垢劑分子結(jié)構(gòu)中羧基的數(shù)目、酯基支鏈以及向主鏈中插入氮、氧元素的方法，均可提高其生物降解性。雖然傳統(tǒng)的聚丙烯酸類阻垢劑效果好，但難以生物降解。聚環(huán)氧琥珀酸就是經(jīng)過計算機(jī)進(jìn)行分子設(shè)計和“剪裁”后，通過向分子鏈中插入氧原子，獲得了既有優(yōu)良阻垢性能又容易生物降解的產(chǎn)品。同樣的分子設(shè)計也應(yīng)用在了聚天冬氨酸上，通過向其側(cè)基上引入羥基、醚、羥烷基胺、羥基烷氧基烴、羧基、磺烷基、磷酸基等基團(tuán)，來提高聚合物的儲存穩(wěn)定性以及基體線形結(jié)構(gòu)，從而提高分子的生物可降解性。還可通過將甘氨酸等天然氨基酸與聚天冬氨酸共聚，使聚合物具有高度的生物一致性及可降解性。

    （2）原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)。選擇天然產(chǎn)物為原料，同時在合成路線上實現(xiàn)原子經(jīng)濟(jì)性。以聚天冬氨酸的合成為例，原料是從自然中提取；合成路線若以磷酸為催化劑可以制得相對分子質(zhì)量高的線性高分子，但存在副產(chǎn)物的分離和排放問題。而Donlar的工藝是通過干的固體聚合反應(yīng)將天冬氨酸轉(zhuǎn)化成聚丁二酰亞胺。在轉(zhuǎn)化過程中，不使用有機(jī)溶劑，縮合反應(yīng)的副產(chǎn)物是水且反應(yīng)過程的效率很高，產(chǎn)率一般可達(dá)97%。將聚丁二酰亞胺進(jìn)一步堿水解，即可得到聚天冬氨酸。這是個典型的而無廢物產(chǎn)生的轉(zhuǎn)化過程，實現(xiàn)了原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)。

    （3）生產(chǎn)工藝的改進(jìn)。從綠色理念出發(fā)，重視生產(chǎn)過程中對環(huán)境的影響，改進(jìn)水處理的生產(chǎn)工藝，如催化劑、反應(yīng)溶劑等，在選擇技術(shù)方案、工程項目設(shè)計以及技術(shù)改造過程中，采納清潔生產(chǎn)的思榻，研究開發(fā)和采用清潔工藝的流程。

    如兩性聚丙烯酰胺，是具有特殊功能的絮凝劑和當(dāng)前的污泥脫水劑，在處理一些難度大的污水時，顯示出其*的優(yōu)良性能，可以提高懸浮液的凝聚、澄清、沉降速度等。其制備過程，通常可采用反相乳液聚合，得到相對分子質(zhì)量高和產(chǎn)品，但存在有機(jī)溶劑污染問題；采用以水為溶劑的溶液聚合法，則可避免廢液排放，但是這種方法在生產(chǎn)過程中要經(jīng)過造粒干燥粉碎工序，干燥過程中會消耗大量能源，粉碎過程則會產(chǎn)生粉塵污染，對工作人員的健康可能造成一定的影響。不過，新型的“水包水”浮液聚合法則有望避免這些缺點，并可減少設(shè)備投資，降低能耗和成本，避免了聚合物在干燥過程中的降解，是一種良好的綠色工藝。