有机高分子絮凝剂一般都是线形高分子聚合物。低聚合度的相对分子质量从1000至几万，高聚合度的相对分子量从几千至1500万-2000万。高分子絮凝剂溶于水中，将生成大量线形高分子。高分子聚合物沿链状分子长度具有大量可离解基团，常见的有-COOH、-SO3H、-PO3H2、-NH3OH、-NH2OH等，基团离解即形成高聚物离子，可分为阴离子型、阳离子型、非离子型和两性型(见表2-5)。有机高分子絮凝剂与无机混凝剂相比，具有用量少、pH值适用范围广、受盐类及环境因素影响少、污泥量少、处理效果好等优点，应用十分广泛。
常见高聚物离子基团适用范围及应用 表2-5
| 类别 |
适用范围 |
应用 |
| 阴离子型 |
重金属盐类及其水合氧化物(胶粒一般带正电荷)，pH值为中性至碱性 |
工业废水 |
| 阳离子型 |
有机物(阴离子型或带负电荷胶体颗粒)，pH值为中性或强碱性 |
生活污水，含油废水，食品工业废水 |
| 非离子型 |
无机质颗粒或无机、有机质混合体系，pH值范围广，不易受pH值和金属离子影响，多用于酸性介质 |
矿石加工废水及某些工业废水等 |
| 两性型 |
污水处理 |
污泥脱水 |
合成有机高分子絮凝剂由于残留单体的毒性，限制了它在水处理及食品行业的应用，但天然高分子絮凝剂，因其原料来源广、价格低、无毒、易于生物降解等特点，前景良好。
(1)合成有机高分子絮凝剂的种类和性能；今天，有机聚合物广泛地作为初始投加的絮凝剂，部分地或全部地取代了无机混聚剂。
与无机混凝剂相比，这种絮凝剂的特点为:投加量降低10倍时，产生相同或更好的效果；可以在很宽的pH值及碱度范围内使用；不改变被处理水的pH值；不受加热处理的影响；不使处理水中可溶性金属(如铝、铁)增加，提高固液分离速度，在直接过滤时，可延长过滤器工作周期；消除单细胞藻类，使污泥产生量减至最少，使污泥易于脱水；降低污泥处理和处置费用，操作与加药时较少发生问题。
①聚丙烯酰胺(PAM)是一大类产品，相对分子质量在100万以下，低分子量用作分散剂，高分子量从1000万-1500万主要用作絮凝剂。它可分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性型，阳、阴离子型主要用于水处理，两性型主要用于污泥脱水。当单体上的基团在水中离解后，在单体上留下带负电的部位(如-SO3-或-COOC-)，此时整个分子成为带负电荷的大离子，这种聚合物称为阴离子型聚合物；当单体上留下带正电荷的部位(如-NH3+、-NH2+)，整个分子成为一个很大的正离子时，称为阳离子型聚合物。不含离子基团的则称为非离子型聚合物。典型的聚丙烯酰胺类产品见图2-12。
②聚胺和聚二烯丙基二甲基氯化铵
a.聚胺；聚胺是用伯胺或仲胺与环氧氯丙烷经缩聚反应生成的。通过将单体添加到反应器中的程序，可以使相对分子质量1万-100万内根据要求调整。
胺基的性能决定了絮凝剂的阳电荷密度及桥联能力。聚胺与其他聚电解质的不同之处在于其阳电荷位于分子主链上。其典型性质为:相对分子质量1万-100万：液态产品，含量40%-50%；阳电荷位于主链上；含量50%的产品，黏度40-20000cp；(1cp=10^-3Pa·s)稳定性不受加氯影响，可以与无机混凝剂
聚合氯化铝混合使用；贮存稳定性良好；可直接投加，也可稀释后投加，电荷密度很高，产品相对密度1.12-1.18。
b.聚二烯丙基二甲基氯化铵；该系列产品是用烯丙基氯和二甲胺合成的。
其典型性质为:相对分子质量从1万-100万。粉状或液态产品，液态产品含量为20%-40%；阳电荷位于主链上；液态产品含量40%时，其黏度为40-20000cp；产品稳定性不受加氯影响，可以与无机混凝剂PAC混合使用。存放稳定性好；可以直
接投加，也可以稀释后投加。
产品可提供:高阳电荷密度，它是使带负电的胶体颗粒脱稳并促进絮体快速生成所必需的；相对较低的分子量和黏度，以保证聚合物在被处理水中分布均匀，也保证胶体颗粒周围阳电荷的分布良好。
(2)高分子絮凝剂的作用机理；主要是电荷中和和架桥作用。
①合成有机高分子絮凝剂的分子结构和类型；在高分子结构中，一般可分为极性基团、非极性基团或弱极性基团的长分子链两部分。
絮凝剂的极性基团在水中会产生电离或水合离解(水解)，这决定了药剂的电荷形式，例如丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸酐等均聚物及其共聚物，在水中常以阴离子形式起主要作用，聚丙烯酰胺胺、聚乙烯醇在水中常以中性分子的形式起作用，聚胶类化合物以阳离子的形式起主要作用，聚胺基羧酸类两性型高分子聚合物既带正电荷又带负电荷。
除了非离子高分子化合物外，絮凝剂分子主链上的官能团能解离出正离子或吸附水中的正离子，形成带有正电荷的基团，为聚丙烯酸钠在水中解离出钠离子，分子链上生成带负电荷的羧基负离子。絮凝剂高分子链上的带电官能团对带异号电荷的胶粒会产生电荷中和或压缩双电层，使得胶体体系脱稳。
非离子型聚丙烯酰胺是以螺旋状的形式出现的，当它水解后，负电荷彼此排斥，螺旋状的分子被打开，絮凝过程中的架桥作用主要是因为阴离子型聚合物具有长链的关系。
②聚合物与胶较表面的作用；长链在水中，主链不是直线的，是弯曲的或卷曲的，故可以将其看作是带有多个负电荷的卷曲的线状分子。
絮凝剂的非极性基团与胶体颗粒之间，由于氢键和范德华力的作用，分子链上的多个部位可能被固体微粒所吸附。在微粒之间呈架桥形式。聚合物与胶体颗粒间的凝聚作用如图2-13所示。
③聚合物对胶体颗粒的凝聚与分散作用；当水中胶体微粒浓度大而聚合物浓度低时，因架桥作用引起的絮凝是主要的；当水中胶体颗粒浓度低而聚合物浓度高时，则会发生分散过程，如图2-14所示。
图2-14说明，凝聚和分散是可以转化的，这和聚电解质类型、浓度、液体的温度、pH值有关。如聚丙烯酸钠对碳酸钙微粒，在pH值较高时表现为絮凝，pH值较低时表现为分散。
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