聚二甲基二烯丙基氯化銨的技術(shù)指標(biāo)及其檢測方法

應(yīng)良飛，朱傳俊，楊開吉，凌 靜，胡奎玲，郭衛(wèi)豐，常 春，金 平

（1.浙江省義烏市水處理有限責(zé)任公司，浙江義烏322000；2.中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院有限公司，天津300131；3.北京恒聚化工集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京101101；4.愛森（中國）絮凝劑有限公司，江蘇泰興225442；5.山東寶莫生物化工股份有限公司，山東東營257081；6.江蘇富淼科技股份有限公司，江蘇蘇州215613；7.南昌水業(yè)集團(tuán)南昌工貿(mào)有限公司，江西南昌330001）

聚二甲基二烯丙基氯化銨的技術(shù)指標(biāo)及其檢測方法

應(yīng)良飛1，朱傳俊2，楊開吉3，凌 靜4，胡奎玲5，郭衛(wèi)豐4，常 春6，金 平7

（1.浙江省義烏市水處理有限責(zé)任公司，浙江義烏322000；2.中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院有限公司，天津300131；3.北京恒聚化工集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京101101；4.愛森（中國）絮凝劑有限公司，江蘇泰興225442；5.山東寶莫生物化工股份有限公司，山東東營257081；6.江蘇富淼科技股份有限公司，江蘇蘇州215613；7.南昌水業(yè)集團(tuán)南昌工貿(mào)有限公司，江西南昌330001）

聚二甲基二烯丙基氯化銨（PDADMAC）是一種性能良好的水處理劑，已廣泛應(yīng)用于污水處理、污泥脫水處理中。參考BS EN 1408：2008 Chemicals used for treatment of water intended for human consumption-poly（diallyldimethylammonium chloride），并針對國內(nèi)PDADMAC產(chǎn)品的生產(chǎn)狀況，確定了該產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)及要求，以期強(qiáng)化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)業(yè)的支撐作用。

污水處理；聚二甲基二烯丙基氯化銨；絮凝

聚二甲基二烯丙基氯化銨（PDADMAC）具有正電荷密度高、水溶性好、高效無毒、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)，是一種性能優(yōu)良的絮凝劑和凝聚劑，主要用于工業(yè)上的固液分離過程。其與聚氯化鋁復(fù)配可以優(yōu)勢互補(bǔ)，使絮凝效果更佳、處理成本更低，操作和后處理更簡便。

筆者參考BS EN 1408：2008，Chemicals used for treatment of water intended for human consumptionpoly（diallyldimethylammonium chloride）《民用水處理化學(xué)品聚二甲基二烯丙基氯化銨》（英文版），確定了國內(nèi)聚二甲基二烯丙基氯化銨產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)及要求，并給出相應(yīng)的檢測方法，以期強(qiáng)化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)業(yè)的支撐作用，提升標(biāo)準(zhǔn)水平。

1PDADMAC的主要生產(chǎn)工藝

PDADMAC為陽離子聚合物，外觀為無色至淡黃色黏稠液體。其安全、無毒、易溶于水、不易燃、凝聚力強(qiáng)、水解穩(wěn)定性好、不成凝膠，對pH變化不敏感，有抗氯性。其生產(chǎn)工藝為：（1）單體合成。PDADMAC的反應(yīng)單體為二甲基二烯丙基氯化銨，由烯丙基氯、二甲胺在堿存在體系中制得。（2）單體精制。原料帶有一些雜質(zhì)離子如Fe2+等，在合成過程中這些離子殘留在單體中，起阻聚作用導(dǎo)致產(chǎn)品的分子質(zhì)量下降。一般采用蒸氣蒸餾、助濾劑過濾等方法來去除雜質(zhì)。（3）水溶液聚合。將二甲基二烯丙基氯化銨配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%～60%溶液，通入氮?dú)怛?qū)氧后，加入適量引發(fā)劑在適宜溫度范圍內(nèi)引發(fā)聚合，即可得到PDADMAC產(chǎn)品。

2 國外相關(guān)技術(shù)指標(biāo)

國外關(guān)于PDADMAC的技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1 PDADMAC國外技術(shù)指標(biāo)

3 國內(nèi)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)

根據(jù)目前我國生產(chǎn)PDADMAC的原料來源、工藝狀況及應(yīng)用，確定了中國PDADMAC產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)，見表2。

表2 PDADMAC國內(nèi)技術(shù)指標(biāo)

4 技術(shù)指標(biāo)的檢測

4.1 固含量測定

在一定溫度下將試樣置于電熱干燥箱內(nèi)烘干至恒量，測定固含量。

4.2 特征黏度測定

儀器：烏氏黏度計(jì)，毛細(xì)管內(nèi)徑0.55 mm（± 2%）；（30±0.1）℃時(shí)，氯化鈉溶液流過計(jì)時(shí)標(biāo)線E、F的時(shí)間為100～130 s。恒溫水浴，溫度控制在（30± 0.1）℃。溫度計(jì)，（0～50）℃，分度值為0.1℃。秒表，最小分度值為0.1 s。G3耐酸濾過漏斗，40 mL。

方法：用1 mol/L的氯化鈉溶液將試樣配制成稀溶液，用烏氏黏度計(jì)測定其特征黏度。特征黏度以［η］表示，數(shù)值以dL/g表示，按式（1）計(jì)算。

式中：ηsp——增比黏度，ηsp=（t－t0）/t0；

ηr——相對黏度，ηr=t/t0；

c——試液質(zhì)量濃度，g/dL；

t0——氯化鈉溶液流過黏度計(jì)E、F的時(shí)間，s；

t——試液流過黏度計(jì)E、F兩刻度的時(shí)間，s。

4.3 游離單體含量測定

試劑與材料：水，符合GB/T 6682—2008中一級水規(guī)格；乙腈、甲醇，色譜級；二甲基二烯丙基氯化銨單體溶液、冰乙酸、三甲胺芐基氯（BATC）、10 mol/L氫氧化鈉溶液。流動相：在1 L水中加入0.371 g BATC、2 mL冰乙酸和2 mL氫氧化鈉溶液，混合，調(diào)節(jié)pH在4.8±0.1，然后加入5 mL乙腈和20 mL甲醇，用0.45 μm膜過濾并在使用前脫氣。

儀器：高效液相色譜儀，帶紫外檢測器和積分系統(tǒng)。色譜柱，硅膠基質(zhì)，C18：250 mm×4.6 mm；過濾器，濾膜孔徑約0.45 μm；25 μL注射器、酸度計(jì)。

測定方法：聚合物中未反應(yīng)的二甲基二烯丙基氯化銨可通過高效液相色譜（HPLC）測定稀釋后的溶液而得到。由保留時(shí)間確定二甲基二烯丙基氯化銨峰，根據(jù)外標(biāo)法的斜率和峰面積測出含量。

試驗(yàn)條件：在柱溫為40℃、最大吸收波長為254 nm、流速為1.3 mL/min，2 mmol/L BATC、甲醇、乙腈的混合溶液（pH為4.8）作流動相的條件下，用HPLC測定試樣溶液、空白溶液及校準(zhǔn)溶液中的二甲基二烯丙基氯化銨。

二甲基二烯丙基氯化銨含量以質(zhì)量分?jǐn)?shù)（w2）計(jì)，按式（2）計(jì)算。

式中：ρ——由校準(zhǔn)曲線計(jì)算得出的二甲基二烯丙基氯化銨質(zhì)量濃度，mg/L；

V——溶液體積，mL（試驗(yàn)中V＝100 mL）；

m——試樣質(zhì)量，g；

w1——固含量，%。

4.4 溶解時(shí)間測定

隨著試樣不斷溶解，溶液的電導(dǎo)率不斷增大，全部溶解后電導(dǎo)率恒定。一定量的試樣在一定量水中溶解時(shí)，電導(dǎo)率達(dá)到恒定所需時(shí)間為試樣的溶解時(shí)間。將盛有100 mL水和攪拌子的200 mL燒杯放入電磁攪拌器的恒溫槽中，將電導(dǎo)儀電極插入燒杯，距離燒杯壁5～10 mm，與攪拌子距離約5 mm。開動電磁攪拌，調(diào)節(jié)液面旋渦深度約20 mm。打開加熱裝置，使恒溫槽溫度升至（25±1）℃，恒溫10～15 min，調(diào)節(jié)記錄紙線速度，選擇電導(dǎo)儀量程。稱?。?.50± 0.002）g試樣，由旋渦上部加入至燒杯中，當(dāng)記錄儀指示的電導(dǎo)率3 min內(nèi)無變化時(shí)，停止試驗(yàn)。從加入試樣至電導(dǎo)率開始恒定的時(shí)間為溶解時(shí)間，以min表示的溶解時(shí)間由記錄儀的走紙長度進(jìn)行換算。

4.5 篩余物測定

將稱量過的底盤、180 μm篩網(wǎng)的篩盤、1.40 mm篩網(wǎng)的篩盤由下至上依次安裝好，取約200g聚二甲基二烯丙基氯化銨，精確至1g，置于最上層試驗(yàn)篩中，蓋好篩蓋，固定在振篩機(jī)上，啟動振篩機(jī)篩分20min。振篩結(jié)束，自上而下逐一分開篩堆，迅速稱量載有篩留物的試驗(yàn)篩和載有篩出物的底盤（精確至1g）。

4.6 氯化鈉含量測定

試劑：水，符合GB/T 6682—2008要求的二級水；硝酸，優(yōu)級純；硝酸溶液，1+1；鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液，1.0 g/L。稱取500～600℃下干燥至恒量的氯化鈉（2.542±0.000 2）g溶于水中，移入1 L容量瓶中，稀釋至刻度。貯存于聚乙烯瓶，至少可穩(wěn)定6個(gè)月。

方法：聚二甲基二烯丙基氯化銨試樣經(jīng)硝酸硝解后，溶于水，經(jīng)霧化噴入火焰，鈉離子被熱解為基態(tài)原子。在330.2 nm處，以空氣-乙炔火焰用原子吸收光譜法測定鈉原子的吸光度，吸光度與鈉的質(zhì)量濃度成正比。由校準(zhǔn)曲線得出鈉的質(zhì)量濃度，計(jì)算得到氯化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)（w3），計(jì)算公式見式（3）。

式中：ρ——由校準(zhǔn)曲線或回歸方程得到的鈉質(zhì)量濃度，mg/L；

V——試樣溶液的總體積，mL（100 mL）；

M——氯化鈉的摩爾質(zhì)量，58.44 g/mol；

M1——鈉的摩爾質(zhì)量，22.99 g/mol。

原子吸收光譜法測定鈉的校準(zhǔn)曲線見圖1。

圖1 校準(zhǔn)曲線

4.7 樣品測定結(jié)果

采用上述方法分別測定若干樣品，見表3。

表3 測定結(jié)果

5 結(jié)論

（1）參考BS EN 1408：2008，Chemicals used for treatment of water intended for human consumption-Poly（diallyldimethylammonium chloride）及國內(nèi)生產(chǎn)狀況，確定了聚二甲基二烯丙基氯化銨的技術(shù)指標(biāo)。在技術(shù)要求中加入了氯化鈉限量指標(biāo)，可有效控制單體質(zhì)量，以提高產(chǎn)品品質(zhì)。（2）特性黏度是影響（PDADMAC）絮凝劑除濁效果的重要因素。一般說來，陽離子度越高，特性黏度越高，除濁效果越好。（3）PDADMAC產(chǎn)品中會殘留一定量的未反應(yīng)單體。單體會影響產(chǎn)品品質(zhì)及應(yīng)用效果，因此技術(shù)指標(biāo)中需限制其含量。

Technical indexes and detection methods of poly（diallyldimethylammonium chloride）

Ying Liangfei1，Zhu Chuanjun2，Yang Kaiji3，Ling Jing4，Hu Kuiling5，Guo Weifeng4，Chang Chun6，Jin Ping7
（1.Zhejiang Province Water Treatment Co.，Ltd.，Yiwu 322000，China；2.CnerTech Tianjin Chemical Resarch& Design Institute Co.，Ltd.，Tianjin 300131，China；3.Beijing Hengju Chemical Group Co.，Ltd.，Beijing 101101，China；4.SNF（China）Flocculants Co.，Ltd.，Taixing 225442，China；5.Shandong Polymer Bio-chemicals Co.，Ltd.，Dongying 257081，China；6.Jiangsu FeyMer Technology Co.，Ltd.，Suzhou 215613，China；7.Nanchang Industry and Trading Co.，Ltd.，Nanchang Water Industry Group，Nanchang 330001，China）

As a kind of wastewater treatment agent with good performances，poly（diallyldimethylammonium chloride）（PDADMAC）has been widely used in wastewater treatment and sludge dewatering treatment.BS EN 1408：2008 Chemicals used for treatment of water intended for human consumption-poly（diallyldimethylammonium chloride）has been referenced.According to the production situation of PDADMAC in China，corresponding technical indexes and requirements are determined，so as to enhance the supporting effect of technical standard on the industry.

wastewater treatment；poly（diallyldimethylammonium chloride）；flocculation.

TQ314.2

B

1005-829X（2016）12-0118-03

應(yīng)良飛（1976—），工程師，電話：13758098808。

2016-11-08（修改稿）