水溶性高分子

水溶性高分子

一、简介

水溶性高分涵盖了一个非常广泛的，品种繁多的产品家族，有天然，人工合成，其应用非常广泛。在这些产品家族中，合成的，特别是混凝剂和絮凝剂，主要作用是促进水介质中悬浮物的分离，同时它们也有助于对各种分离工艺过程的污泥进行脱水。当液体介质的比重与其中的粒子比重显著不同时，固液分离过程就发生的很快，要么沉淀要么上浮。当粒子的大小使其在液体中保持悬浮状态时，固液分离就难以进行，在这种情况下，就要使用混凝剂和絮凝剂来促进分离过程的进行。

二、目录

Ⅱ简介

Ⅱ目录

Ⅲ胶体科学的基本原理

Ⅲ-1 胶体悬浮液

Ⅲ-1-1疏水胶体

Ⅲ-1-2 亲水胶体

Ⅲ-2 胶体浓度的测定

Ⅳ混凝作用和絮凝作用

Ⅳ-1 电中和

Ⅳ-2吸附

Ⅳ-3悬浮液的混凝脱稳

Ⅳ-4悬浮液的絮凝脱稳

Ⅳ-4-1 絮体的形成

Ⅳ-4-2 絮体增长的动力学

Ⅳ-4-3 絮体的形态

Ⅳ-5 其它悬浮液脱稳体系

Ⅳ-5-1 封装体系

Ⅳ-5-2 双元聚合物复合混凝体系

Ⅳ-5-3 微粒体系

Ⅳ-6 絮凝和混凝效率

Ⅳ-7影响混凝和絮凝效率的因素

Ⅳ-7-1颗粒的影响

Ⅳ-7-2聚合物的影响

Ⅳ-7-3 聚合物在溶液中混合过程的影响

Ⅳ-7-4 溶液的温度和pH值的影响

Ⅳ-7-5 悬浮液有机性的影响

Ⅳ-8 人工合成混凝剂的优点

Ⅴ水溶性聚合物

Ⅴ-1混凝剂

Ⅴ-1-1季铵化聚胺

Ⅴ-1-2 聚二甲基二烯丙基氯化铵

Ⅴ-1-3 双氰胺树脂

Ⅴ-2 絮凝剂

Ⅴ-2-1 非离子絮凝剂

Ⅴ-2-2 阴离子絮凝剂

Ⅴ-2-3 阳离子絮凝剂

Ⅴ-3 两性共聚物

Ⅴ-4 其他聚合物

Ⅴ-5 溶液产品

Ⅴ-6 支化的聚合物

Ⅴ-7 增稠剂

Ⅵ聚合物的形态

Ⅵ-1 干粉

Ⅵ-2 乳液

Ⅵ-3珠状聚合物

Ⅵ-4 溶液产品

Ⅶ聚合物的化学特性

Ⅶ-1 粘度

Ⅶ-2分子量的测定

Ⅶ-2-1 光散射法

Ⅶ-2-2 特性粘度法

Ⅶ-3 稳定性

Ⅶ-3-1 化学和生物稳定性

Ⅶ-3-2 机械稳定性

Ⅶ-4 离子度

Ⅶ-5 聚合物残单含量

Ⅶ-6 毒性

Ⅷ实验室测试和工业试验

Ⅷ-1 原理

Ⅷ-2 主要实验室工艺和市政污水的处理应用Ⅷ-3 聚合物的使用方法

Ⅷ-3-1 粉状和珠状聚合物

Ⅷ-3-2 乳液聚合物

Ⅷ-3-1 溶液聚合物

Ⅸ一般应用

Ⅸ-1分离工程和絮凝作用

Ⅸ-1-1 沉淀

Ⅸ-1-2 离心

Ⅸ-1-3 带式压滤

Ⅸ-2 应用水

Ⅸ-3 工艺水

Ⅸ-4工业废水

Ⅸ-5 市政污水

Ⅸ-6 污泥浓缩和脱水

Ⅹ特殊应用

Ⅹ-1 采矿工业

Ⅹ-2 造纸工业

Ⅹ-3 石油工业

Ⅹ-4 化妆品工业

Ⅹ-4-1 头发和皮肤用的调理剂和成膜剂

Ⅹ-4-2 增稠剂和乳液稳定剂

Ⅹ-5 纺织工业

Ⅹ-5-1 人工合成的增稠剂

Ⅹ-5-2 固色剂

Ⅹ-6 农业土壤调节剂

Ⅲ胶体科学的基本原理

在液体介质中，特别是水溶液介质中，有机和无机物质以溶解或固态形式存在。这两种形态已颗粒的大小加以区分。

溶解的化合物有：

- 无机化合物，粒径最多为10-3μm，低分子量的离子和/或有机化合物；

- 高分子溶解的有机化合物，如粒径稍大一点在10-2和10-3 的蛋白质或者聚合物。

固体化合物有：

- 粒径在10-2 和1μm之间的胶体化合物；

- 粒径大于1μm，以悬浮状态存在的化合物。

Ⅲ-1 胶体悬浮液

胶体颗粒是一种肉眼不见的，不断处于高速布朗运动状态的颗粒，其中最大粒径的颗粒运动速度为0.004m/s，最小粒径的颗粒运动速度为100m/s。这些颗粒具有很大的表面积（与其粒径成反比），所以，他们对表面现象的敏感度大于地球的重力作用，从而使粒径最大的胶体颗粒自然沉降1米深度所需要的时间超过2年，因此胶体颗粒形成的悬浮液可以长时间地非常稳定。

胶体悬浮液的稳定性取决于相关的两种相反作用力的平衡。这两种相反的作用力是原子和分子之间普遍存在的万有引力-范德华斯力和静电相互作用力。这两种作用力的不同取决于胶体的固有性质—亲水性（水分子被吸附在其表面）和相反的疏水性。

Ⅲ-1-1疏水胶体

疏水胶体（如粘土）形成稳定的悬浮液是由于其表面电荷是相同的，它们相互排斥，这些电荷的来自其表面选择性的吸附了一种离子或者其表面本事带电（由于晶格缺陷）。带电颗粒表面在溶解中有不同的表面电位，胶体颗粒表面和溶剂之间的静电平衡是通过两个过渡层达成。第一层是固定的，保持吸附在胶体颗粒的表面，第二层从第一层外缘通过一个滑动面（剪切面）分离呈是扩散状的。滑动面(剪切面)与溶液之间形成的电位差较Zeta 电位，其电位差大约为10-200mV，当它减少到零或者接近零时（等电点），胶体颗粒在范德华斯力下趋于凝聚，胶体悬浮液变得不稳定了。如下图：

Ⅲ-1-2 亲水胶体

亲水胶体（一般是有机物）的稳定性是由于其表面结合一道水分子层（水化膜），这种结合是化学性质的，静电荷的作用此时是次要。水分子层阻止了胶体颗粒之间的凝聚，在这种情况下，胶体颗粒和溶剂介质之间已没有真正意义上的界面了。亲水胶体的稳定性受电荷的影响，电荷影响的重要程度取决于胶体颗粒官能团的电离度（离子化程度），而电离度本身取决于介质的pH值。一般而言，等电位时，溶解性最小，此时相应的pH值在4.0-6.5之间。因此，亲水胶体的悬浮液类似于大分子或者小分子聚集的真溶液，与溶剂(此时是水)的亲和力非常高。在某些情况下，亲水胶体可以吸附到疏水胶体的表面，如粘土，从而将亲水胶体颗粒的性质传给疏水胶体颗粒，这种胶体悬浮液就很难脱稳。