聚丙烯酰胺PAM絮凝劑處理污水將加快綠色生產化的腳步

近幾年我國的霧霾是越來越嚴重，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。隨著相關政策的下達，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品用于污水處理技術的綠色化進程將會加快，開發(fā)研制適合環(huán)境保護需求的低磷、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域中主流的研究方向。

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

    （1）分子結構新設計。由于綠色水處理劑及其清潔化生產工藝還處在初步研究階段，為了節(jié)約探索時間，可以通過計算機模擬，進行“虛擬”反應，從而篩選的原料和設備的合成路線。目前，采用分子模擬進行分子結構設計和“剪裁”及對用于工業(yè)生產的預期指標進行的研究，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，增加聚羧酸阻垢劑分子結構中羧基的數目、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)氧琥珀酸就是經過計算機進行分子設計和“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品。同樣的分子設計也應用在了聚天冬氨酸上，通過向其側基上引入羥基、醚、羥烷基胺、羥基烷氧基烴、羧基、磺烷基、磷酸基等基團，來提高聚合物的儲存穩(wěn)定性以及基體線形結構，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）原子經濟性反應。選擇天然產物為原料，同時在合成路線上實現原子經濟性。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量高的線性高分子，但存在副產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將天冬氨酸轉化成聚丁二酰亞胺。在轉化過程中，不使用有機溶劑，縮合反應的副產物是水且反應過程的效率很高，產率一般可達97%。將聚丁二酰亞胺進一步堿水解，即可得到聚天冬氨酸。這是個典型的而無廢物產生的轉化過程，實現了原子經濟性反應。

    （3）生產工藝的改進。從綠色理念出發(fā)，重視生產過程中對環(huán)境的影響，改進水處理的生產工藝，如催化劑、反應溶劑等，在選擇技術方案、工程項目設計以及技術改造過程中，采納清潔生產的思榻，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，得到相對分子質量高和產品，但存在有機溶劑污染問題；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過程中要經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。