CC BY
15
КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ
ПРОБЛЕМЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ПОЛИМЕРОВ
Нажимова Нурсулыу Базарбаевна
ассистент Нукусского горного института при Навоийском государственном горно-технологическом университете, Республика Узбекистан, г. Нукус
Сейтназарова Оксана Муратбаевна
доцент
Каракалпакского государственного университета, Республика Узбекистан, г. Нукус
Абдикамалова Азиза Бахтияровна
д-р хим. наук,
Институт общей и неорганической химии АНРУз, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: aziza. abdik@gmail. com
PROBLEMS OF WATER PURIFICATION USING WATER-SOLUBLE POLYMERS
Nursulu Najimova
Assistant
of the Nukus Mining Institute at the Navoi State Mining and Technological University, Republic of Uzbekistan, Nukus
Oksana Seytnazarova
Associate Professor of Karakalpak State University, Republic of Uzbekistan, Nukus
Aziza Abdikamalova
Doctor of Chemical Sciences, Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Republic of Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
Обзорная статья рассматривает применение водорастворимых полимеров в процессе очистки воды, с акцентом на использование флокулянтов. Описаны проблемы существующих методов очистки, а также преимущества и ограничения применения полимеров в этой области. Обзор включает анализ синтеза катионных и амфотерных флокулянтов, исследование их эффективности и методов инициирования. Авторы подчеркивают важность экологической безопасности и адаптации методов для различных типов воды.
ABSTRACT
This review article explores the application of water-soluble polymers in the water purification process, with a focus on the use of flocculants. The challenges of existing purification methods, as well as the advantages and limitations of polymer utilization in this field, are described. The review encompasses an analysis of the synthesis of cationic and amphoteric flocculants, the investigation of their effectiveness, and initiation methods. The authors emphasize the importance of environmental safety and the adaptation of methods for various water types.
Библиографическое описание: Cейтназарова О.М., Нажимова Н.Б., Абдикамалова А.Б. ПРОБЛЕМЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ПОЛИМЕРОВ // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2023. 10(112). URL: https://7universum. com/ru/nature/archive/item/15951
Ключевые слова: очистка воды, водорастворимые полимеры, флокулянты, синтез, эффективность, амфо-терные полимеры, катионные мономеры.
Keywords: water purification, water-soluble polymers, flocculants, synthesis, effectiveness, amphoteric polymers, cationic monomers.
Проблемы очистки воды - это широкая область, требующая комплексного подхода и использования различных технологий и методов. Одним из возможных решений является использование водорастворимых полимеров в качестве флокулянтов для очистки воды.
Однако, использование водорастворимых полимеров для очистки воды также связано с некоторыми проблемами. Например, некоторые полимеры могут быть токсичными и вызывать негативное воздействие на окружающую среду, если они попадают в водные системы. Кроме того, некоторые полимеры могут оказаться неэффективными при очистке определенных типов воды, таких как воды с высоким содержанием минералов или органических веществ.
Поэтому, при выборе полимеров для очистки воды, необходимо учитывать не только их эффективность, но и их экологическую безопасность и пригодность для работы с конкретными типами воды [14].
Наиболее распространенным полимером, используемым в процессе очистки воды, является полиак-риламид и его производные [28]. В целом, данный полимер представляет собой наиболее широко применяемый в настоящее время водорастворимый полимер. Исследователи пытались заменить поли-акриламид на другие флокулянты из-за канцерогенной и токсичной природы акриламида, однако на сегодняшний день нет других альтернатив, которые бы обладали такой же производительностью и преимуществами в стоимости [23].
Еще в ранних работах [4; 23;29] было показана перспективность ПАА при очистке воды, установлены механизмы взаимодействия с веществами в водной среде.
За последние 50 лет были использованы различные методы полимеризации для получения водорастворимых акриламидных полимеров, включая инициаторы свободных радикалов, электрохимическую инициацию, ультразвуковые волны, фотохимические сенсибилизаторы, ультрафиолетовое излучение, излучение, электронно-лучевое излучение и водную окислительно-восстановительную систему. Полимерные смолы акриламидов получаются через облучение-инициированную шаблонную полимеризацию акриловой кислоты на акриламидных полимерах.
В статье [23] также отмечается, что свойства полученных полимерных материалов зависят от процесса полимеризации, экспериментальных условий и характера полимеризованного мономера. Одновременно, эти полимеры могут быть классифицированы как нейтральные, анионные, катионные и амфотерные, в зависимости от структурных единиц полимерных цепей.
Описываются методы получения водорастворимых полимеров и полимерных гелей, как гомополи-меризационные, так и сополимеризационные процессы.
Для получения анионного полиакриламида ак-риламид сополимеризовали с акриловой кислотой/ натриевой солью акриловой кислоты. Для получения катионного полиакриламида акриламид также сопо-лимеризовали с диаллиламиными производными. Кроме того, терполимеризация акриламид/натрие-вая соль акриловой кислоты с диаллиламиновыми производными приводит к образованию амфотерных сополимеров. Также была использована техника полимеризации по шаблону для получения полимерных смол на основе акриламида путем полимеризации акриловой кислоты вместе с полиакриламидом и сополимерами акриламида в качестве шаблонных полимеров методом свободных радикалов.
Метод флокуляционной очистки воды является перспективным, так как он является эффективным и экономически выгодным способом очистки воды от твердых частиц и других загрязнителей. Он использует полимерные флокулянты для образования крупных агрегатов загрязнителей, которые легко отделяются от воды. Этот метод также может быть адаптирован для очистки различных типов воды, включая промышленные сточные воды и воду из природных источников. Он также является более экологически чистым, чем многие другие методы очистки, так как он не использует химические реагенты, которые могут оказывать негативное воздействие на окружающую среду.
Флокулянты, которые растворяются в воде, являются важной частью систем, используемых для разделения твердых и жидких фаз в обработке различных видов промышленных сточных вод. Для эффективной очистки необходимо хорошо понимать процесс флокуляции, производить синтез полимеров, оценивать характеристики и эффективность флоку-ляции в конкретных условиях. Статья [32] направлена на предоставление обзора современных исследований в этой области. Рассмотрены последние достижения в использовании био/натуральных, синтетических и стимулируемых флокулянтов, а также описаны основные инструменты полимерной реакционной инженерии, которые используются для контроля микроструктуры флокулянта. Также кратко обсуждаются методы количественной оценки микроструктуры флокулянта и методы измерения сил взаимодействия частицы-полимера и оценки флокуляции/осаждения с учетом характеристик структур агрегатов.
Флокуляция с использованием ВП - это комплексный процесс, включающий физические, химические и даже биологические воздействия, и на его эффект флокуляции влияют многие факторы, такие как характеристики флокулянта, конструкция процесса и
№ 10 (112)
качество сточных вод [10]. Флокулянт проявляет наилучший эффект только при разумном подборе каждого фактора. Следовательно, необходимо изучить факторы, влияющие на эффект флокуляции ВП, т.к.: вязкость, степень катионной активности, количество, рН очищенных сточных вод, время перемешивания и отстаивания при флокуляции. Разумная настройка всех этих параметров имеет решающее значение для эффекта флокуляции CPAM [27].
В зависимости от размера молекул полимера в растворе и свойств поверхности частиц могут происходить два основных типа флокуляции: мостовая и нейтрализация заряда. Если адсорбированная полимерная цепь достаточно длинная, чтобы вытянуть свои сегменты (петли и хвосты) в растворе на расстояние, превышающее толщину электрического двойного слоя в два раза, то есть вероятность, что она адсорбируется на нескольких частицах, что даст доступ к мостовой флокуляции. С другой стороны, короткие цепочки полиэлектролитов (заряженные полимеры) часто вызывают флокуляцию за счет сжатия толщины двойного слоя, позволяя частицам агрегироваться из-за сил притяжения ван-дер-Ваальс. Они также могут создавать участки с противоположными зарядами на поверхности частиц, заставляя их агрегироваться при контакте с голыми поверхностями других частиц. Оба механизма классифицируются как коагуляция.
Флокуляция посредством мостов связи или нейтрализации заряда (коагуляция), тем не менее, не являются взаимоисключающими. Возможно, что флокуляция может происходить в результате сочетания эффектов нейтрализации заряда и мостов связи, как это бывает при использовании полиэлектролитов высокой молекулярной массы. Еще один возможный механизм для агрегации частиц называется "дефицитной" флокуляцией. Когда полимеры не адсорбируются на поверхности частиц, и концентрация частиц в суспензии низкая, концентрация непоглощенных полимерных цепочек в промежутках между частицами меньше, чем в объемной фазе. В этом случае жидкость вытекает из промежутков между частицами в направлении объемной фазы (аналогично осмотическому эффекту), вызывая агрегацию частиц из-за сил притяжения ван-дер-Ваальса [17].
Для определения степени флокуляции, описываемой Грегори как равновесной и неравновесной, кроме скорости адсорбции полимера и столкновения частиц, важна также скорость релаксации адсорбированных полимерных цепей на поверхности частиц (в конечном итоге принимающих форму сплющенных конформаций). В случае неравновесной флоку-ляции, адсорбированный полимер все еще находится в растянутом состоянии при столкновении частиц, тогда как в равновесной флокуляции скорость релаксации цепей на поверхности быстрее частоты столкновения частиц, что препятствует мостовой флокуляции. Время релаксации может колебаться от долей секунды [9] до нескольких секунд [6] или более в зависимости от характеристик заряда полимера/частиц, скорости адсорбции и количества адсорбированного полимера.
октябрь, 2023 г.
В ранних исследованиях моделирование процесса флокуляции с использованием полимерных материалов были разработаны, игнорируя кинетику адсорбции полимера. В [1], работе авторы учитывают кинетику адсорбции в виде эмпирических параметров в скорости агрегации. Однако, как показала практика данный взгляд не достаточно правильный подход для решения и описания флокуляционных процессов [32]. Интересной темой исследования в этой области является связывание кинетики адсорбции полимера и динамики реконформации полимера с скоростью агрегации частиц и последующего разрушения агрегатов под действием сдвигового напряжения, чтобы полностью моделировать процесс флокуляции [16].
Средняя молекулярная масса, химический состав и архитектура (разветвленная или линейная) являются основными характеристиками полимерного фло-кулянта. В зависимости от используемого мономера (мономеров) синтетические флокулянты могут быть классифицированы по их заряду как положительно заряженные, отрицательно заряженные, нейтральные или, в некоторых случаях, амфотерные [3;19]. Они также могут быть классифицированы по их архитектуре как линейные, разветвленные, гипер-разветвленные или привитые. Один флокулянт может быть ионным и разветвленным, или он может быть ионным и также содержать гидрофобные компоненты-сополимеры, которые в значительной степени определяют его эффективность в определенном стоке.
Катионные флокулянты широко применяются для флокуляции отрицательно заряженных частиц в различных отраслях, в том числе при очистке сточных вод. Катионные мономеры, используемые для синтеза катионных флокулянтов, обычно менее доступны и стабильны по сравнению с неионными мономерами. Для получения катионных флокулян-тов могут использоваться четвертичные соединения аммония, сульфония и фосфония [15]. Метакрило-илоксиэтилхлорид триметиламмония (DMC), ак-рилоилоксиэтил триметиламмония хлорид (DAC), диаллилдиметиламмония хлорид (DADMAC), 2-(акрилоилокси)этил триметиламмония хлорид (AETAC) и акриламид пропилтриметиламмония хлорид (APTAC) являются наиболее распространенными катионными мономерами для синтеза ка-тионных флокулянтов. Катионные мономеры могут использоваться для синтеза катионных гомополиме-ров или для сополимеризации с неионными мономерами, особенно с акриламидом, для получения флокулянтов с нужной плотностью заряда [2; 15; 37].
В этой области УФ-инициированной полимеризации для приготовления органических флокулянтов было проведено множество исследований [5; 26; 41]. Например, Zheng и др. [41] синтезировали терполи-мер AM, DAC и бутилакрилата с помощью УФ-ини-циированной полимеризации и проанализировали его молекулярную структуру.
Zhang и др. [38] осуществили синтез сополимеров акриламида (AM) и хлорида акрилоилокси-этилтриметиламмония (DAC) при помощи УФ-инициированной полимеризации в присутствии
№ 10 (112)
натрия полиакрилата в качестве шаблона. По сравнению с случайно распределенным сополимером, микроблочная структура показала более высокую эффективность во флокуляции активированного ила. В результате тестов флокуляции были достигнуты более высокие скорости осаждения с формированием более крупных и плотных сверток. Это улучшение производительности было связано с более эффективным поглощением и нейтрализацией заряда катионных микроблоков. Тем не менее, было проведено мало исследований по поводу того, как улучшить эффективность флокуляции CPAM, приготовленного с использованием УФ-инициированной полимеризации.
Был синтезирован новый катионный полиакри-ламид (CPAM), [24] на основе акриламида (AM) и метакрилоксиэтилтриметиламмония хлорида (DMC) через инициирование ультрафиолетовым излучением при низком давлении. Синтезировали различные классы поли(АМ-co-DMC) с различным содержанием DMC (от 10 до 40 %) и проверили флокуляцию 0,1 вес.% суспензии каолина. Результаты показали, что полимер с 40% катионного мономера был наиболее эффективен в снижении мутности при pH 4,0.
В данном [22] исследовании был синтезирован катионный полиакриламидный флокулянт с устойчивостью к кислотам и щелочам (P(AM-MAPTAC)) путем сополимеризации акриламида (AM) и метакри-ламидопропилтриметиламмоний хлорида (MAPTAC) с помощью инновационной ультразвуковой инициирования. Структура и термические свойства декомпозиции полученного полимера были исследованы с помощью методов Фурье-инфракрасной спектроскопии (FTIR) и термогравиметрии/дифференциальной сканирующей калориметрии (TG/DSC), соответственно. Дегидратационная эффективность P(AM-MAPTAC) была также оценена путем измерения мутности верхнего слоя, содержания влаги в осадке FCMC и химической потребности кислорода (COD) осадка. При концентрации P(AM-MAPTAC) 40 мг/л и рН 10,0 мутность верхнего слоя составила 14,80 НЕ, содержание влаги в осадке FCMC - 83,72 %, а COD - 66,8%.
Флокулянты также могут содержать положительные и отрицательные заряженные группы (по-лиамфолиты). В более точной классификации, если заряды вводятся путем сополимеризации катионных и анионных мономеров, полимер называется амфо-терным, тогда как если полимер состоит из мономера, который имеет как катионные, так и анионные группы (в целом с нулевым зарядом), он называется звит-терионным или бетаином [7] Использование поли-амфолитных флокулянтов желательно, когда нужно одновременно удалить более одного загрязнителя с противоположными зарядами из стоков.
Эти полимеры могут проявлять свою эффективность только в ограниченном диапазоне pH из-за их ограниченной растворимости в воде. Однако, если провести сополимеризацию (путем прививки) с ка-тионными и анионными мономерами для получения амфотерного полимера, то его растворимость увеличится в более широком диапазоне pH, что сделает его более эффективным в качестве флокулянта [18].
октябрь, 2023 г.
Амфотерные полимеры, как правило, имеют нетто заряд, вызванный различной скоростью включения анионных/катионных со-мономеров. Особенно для частично гидрофобных мономеров могут наблюдаться ухудшения свойств в сточных водах с высокой концентрацией соли за счет разрушения цепей, вызванного экранированием заряда. В таких случаях, полезной альтернативой становятся цвиттерионные полимеры (с нулевым нетто зарядом) [12; 36].
Исследования влияния рН на флокуляционную активность органических полимеров, в том числе CPAM, показали, что эффективность флокуляции CPAM ухудшается при значениях рН>8. Это объясняется тем, что большое количество гидроксильных ионов в сточных водах нейтрализует положительный заряд CPAM, что приводит к уменьшению его способности нейтрализовать заряд [31].
Были проведены исследования по замене мономера акриламида на другие вещества. В исследовании [23] был создан катионный сополимер метилакрилата и [2-(акрилоилокси)этил]тримети-ламмонийхлорида (ЭТАК) с различной плотностью заряда, используя метод эмульсионной полимеризации. Эксперименты по флокуляции глинистых суспензий и реальных сточных вод показали, что их флокулянт с плотностью заряда 55% был сравним с коммерческими флокулянтами на основе акриламида.
В 1980-х годах Evani and Rose [8] предложили концепцию гидрофобно- связывающих полимеров, которая заключается в добавлении небольшого количества гидрофобных групп в макромолекулярные цепи полимера. Гидрофобно-связывающий катионный полиакриламид (HACPAM) содержит гидрофобную группу, которая связывает органическое вещество и молекулу HACPAM в водном растворе, образуя крошечную гидрофобную область, способствующую агрегации частиц. Это явление называется гидрофобной ассоциацией [42], и оно позволяет использовать HACPAM в областях, где обычный полиакриламид не подходит.
В работе [13] проводятся результаты синтезов ряда частично гидрофобных сополимеров на основе полиакриламида и полиметилового эфира метакри-лата окиси этилена (PAM-co-poly(MEA)), которые содержали различные сомономеры и гидрофобные цепи различной длины. Эти сополимеры были созданы для флокуляции глин в нефтеносных песках, где наблюдали увеличение скорости обезвоживания агрегатов в пять раз при увеличении длины гидрофобных цепей.
Ленг и его коллеги [20] создали композитный флокулянт из соли магния и поли(DADMAC), который был получен методом свободнорадикальной полимеризации и физически смешан с MgCl2 в пяти различных соотношениях в водном растворе. Затем смеси выдерживались при комнатной температуре в течение 24 часов. Гибридные композитные флокулянты с 30 и 70 мас.% MgCh были более эффективны в флокуляции 2 мас.% каолиновых суспензий, чем поли (DADMAC), а также более эффективно снижали мутность жидкости. Обычно поли (DADMAC)
флокулирует взвешенные частицы путем нейтрализации заряда и образования мостиков, однако добавление соли MgCl2 в композитный флокулянт повысило его способность нейтрализовать поверхностный заряд. Авторы предположили, что MgCh действовал как вторичный дестабилизатор, нейтрализовав некоторые из очень мелких взвешенных частиц.
Исследователи [25] создали серию линейных катионных диблочных наночастиц полимеров, используя полимеризационно-индуцированную самоассоциацию (PISA) через обратимый механизм переноса цепи фрагментации (RAFT) при водной дисперсионной полимеризации 2-гидроксипропил-метакрилата (HPMA). Они использовали комбинацию неионных и катионных макромолекулярных RAFT-агентов, PEO113 и PQDMA125, соответственно. Максимальное количество стабилизирующего блока PQDMA125 было определено для достижения чистой морфологии макромолекул сополимера. Исследователи также подготовили сшитые катионные макромолекулы путем статистической сополимеризации GlyMA с HPMA, которые оставались целыми после адсорбции на кремнеземных частицах и оказались более эффективными мостовыми флокулянтами для 1,0 мкм кремнеземных частиц при pH 9, чем соответствующие линейные катионные макромолекулы или различные коммерческие высокомолекулярные водорастворимые полимеры. Лазерная дифракционная спектроскопия подтвердила образование кремнеземных агрегатов диаметром около 25-28 мкм с использованием сшитых полимеров и диаметром 3-5 мкм с использованием линейных катионных полимеров, в то время как сканирующая электронная микроскопия показала фрагментацию линейных червей в тех же условиях.
Различные факторы, которые могут влиять на флокуляцию и которые можно регулировать, включают тип и дозировку катионного полиакриламида (CPAM), pH сточных вод, время перемешивания и отстаивания. Настройка этих факторов имеет ключевое значение для достижения наилучшего эффекта флокуляции с использованием CPAM. В этом исследовании [11] были исследованы оптимальные условия флокуляции для нового типа CPAM. Сначала были проведены однофакторные эксперименты для изучения оптимального диапазона факторов, влияющих на флокуляцию CPAM. Затем были проведены тесты, используя методологию метода регрессионного анализа поверхности отклика (RSM), для более точного определения оптимальных значений влияющих факторов. Результаты показали, что эффект флоку-ляции был наилучшим, когда уровень степень заряда CPAM был выше или когда его собственная вязкость была выше. Дозировка CPAM, pH сточных вод и время перемешивания существенно влияли на фло-куляционный эффект, и были выявлены точки оптимума. С использованием RSM была создана модель управления процессом флокуляции CPAM-8.14-40.2. Оптимизация этой модели показала, что оптимальные условия флокуляции CPAM-8.14-40.2 для очистки
сточных вод, содержащих каолин, включали следующие параметры: расход CPAM=5,83 мг/л, pH=7,28 и время перемешивания составляла 5,95 минут. При этом мутность очищенных сточных вод была снижена до 6.24 НТУ.
В своем исследовании Zhengan Zhang и соавт. использовали CPAM и хлорид кальция для очистки фотосинтезирующих сточных вод, что привело к снижению содержания Zn, TP и ХПК до уровней 0,44, 0,33 и 38,0 мгл-1 соответственно [39].
В водной фазе гидродинамический объем гидро-фобно ассоциирующего катионного полиакриламида (HACPAM) уменьшался из-за гидрофобного взаимодействия, а при этом маслосодержащие сточные воды с более высоким содержанием гидрофобных органических соединений могли образовывать мицеллы с гидрофобной группой во флокулянте [30]. Благодаря катионным группам на флокулянте, было лучшее нейтрализация заряда с отрицательно заряженными каплями нефти. Поэтому HACPAM широко используются в очистке сточных вод, содержащих нефть.
Li и др. [22] использовали бутилакрилат в качестве гидрофобного мономера для обработки сточных вод нефтяного месторождения Шенгли, эффект которого показал, что максимальный уровень удаления нефти достиг 93% при оптимальных условиях, и по сравнению с другими флокулянтами, добавление гидрофобных групп было более эффективным для удаления нефти.
Zhao и др. [40] использовали винилтриметокси-силан (VTMS) в качестве гидрофобного мономера для синтеза P (DMDAAC-AM-VTMS). Данный флокулянт показал более высокую эффективность удаления нефти, чем PDADMAC. Yang et al.49 также синтезировали P (AM-DMDAAC-BA) и исследовали его эффективность удаления нефти, результат которого показал, что наибольший уровень удаления нефти достиг 93,4% при дозировке 50 мг/л, совместное использование с Ab(SO4)3 для удаления нефти было более эффективным, чем другие доступные на рынке флокулянты на основе полиакриламида.
Последние применения различных водорастворимых синтетических полимеров, таких как полиэтиленгликоль, поливиниловый спирт, по-лиакриламид, поливинилпирролидон и поли(№изо-пропилакриламид), были подведены итоги в кратком обзоре [34]. Обзор подчеркивает умные функции и точное структурное управление, которые можно достичь с использованием этой категории материалов через манипулирование прочными гидрофильными взаимодействиями.
В работе [35] исследовали применение водорастворимых PEG и PEO в процессе флокуляции для удаления коллоидного алюминия из воды в качестве средства очистки сточных вод. Их исследование включало исследование способностей этих полимеров к флокуляции, и результаты показали, что наиболее эффективная флокуляция суспензии алюминия происходит при pH 9 при использовании PEO с молекулярной массой 218 000. В целом их результаты
показывают, что водорастворимые PEG и PEO являются очень эффективными в удалении коллоидов из воды. Эти авторы изучили другие полимеры (ионный PAM) [35] для регулирования устойчивости системы с оксидом алюминием, и сделанные научные данные в результате данных исследований имеют несомненную практическую значимость во многих отраслей, включая химическую, фармацевтическую, пищевую, автомобильную технику, электротехнику, производства косметики, керамики и др.
Заключение
В заключение, проблемы, связанные с очисткой воды, представляют собой сложную область, требующую глубокого и комплексного подхода. Использование водорастворимых полимеров в качестве флокулянтов для очистки воды - это одно из перспективных решений, которое может значительно улучшить процессы очистки и сделать их более эффективными и экологически безопасными.
Однако, при рассмотрении этого подхода необходимо учитывать не только высокую эффективность полимерных флокулянтов, но и их воздействие на окружающую среду. Неконтролируемное использование токсичных полимеров может привести к негативным последствиям для экосистем водных
систем. Поэтому выбор полимеров должен основываться на экологической безопасности, а также на адаптированности к различным типам воды, включая воды с разным содержанием минералов и органических веществ.
Среди разнообразия водорастворимых полимеров, полиакриламид и его производные выделяются как широко используемые и эффективные флокулянты. Несмотря на некоторые заботы относительно токсичности акриламида, альтернативы с аналогичной производительностью и доступной стоимостью пока не представляются доступными.
Исследования в этой области продолжаются, и важно стремиться к разработке новых, более безопасных и эффективных полимерных материалов для очистки воды. С учетом разнообразных методов полимеризации и создания полимерных смол, можно продолжать исследовать оптимальные процессы для получения полимеров, которые сочетают высокую очистительную способность с минимальными негативными воздействиями.
Несмотря на все сложности, связанные с очисткой воды, современные исследования и разработки в области водорастворимых полимеров и методов их применения в процессе очистки воды продолжают создавать новые перспективы для улучшения качества водных ресурсов и охраны окружающей среды.
Список литературы:
1. Agne Swerin, Lars Odberg, Lars Wagberg. An extended model for the estimation of flocculation efficiency factors in multicomponent flocculant systems // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. Vol. 113, Is. 1-2. 1996. P. 25-38. https://doi.org/10.1016/0927-7757(95)03506-0.
2. Andrew B.L., Charles L.M. Reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) radical polymerization and the synthesis of water-soluble (co)polymers under homogeneous conditions in organic and aqueous media // Progress in Polymer Science. Vol. 32. Is. 3. 2007. P. 283-351. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2006.11.003.
3. Badrus Zaman A.R., Rafique R.F.A., Jusoh A. Investigation on the Potential Use of Natural Coagulants in Water Treatment: A Review // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. P. 852: 012014.
4. Black A.P., Birkner F.B., Morgan J.J. Destabilization of Dilute Clay Suspensions With Labeled Polymers. Journal AWWA. 1965. Vol. 57(12). P. 1547-1560. https://doi.org/10.1002/j.1551-8833.1965.tb01542.x
5. Dao Vu H., Cameron Neil R., Saito Kei. Synthesis, properties and performance of novel organic polymers employed in flocculation applications. // Polymer Chemistry. 2016. Vol. 7. No. 1. P. 11 -25.
6. De Witt J.A., Van de Ven T.G. M. The role of adsorbed polymer in colloidal flocculation. Langmuir, 1992. Vol. 8. P. 788.
7. Dobrynin A.V., Colby R.H., Rubinstein M. Polyampholytes Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics. Vol. 42 (19). P. 3513-3538.
8. El-hoshoudy A.N., Desouky S.E. M., Elkady M.Y., Al-Sabagh A.M., Betiha M.A., Mahmoud S. Hydrophobically associated polymers for wettability alteration and enhanced oil recovery - Article review // Egyptian Journal of Petroleum. 2017. Vol. 26(3). P. 757-762. doi:10.1016/j.ejpe.2016.10.008
9. Enarsson L.E., Wagberg L. Mechanisms behind polyelectrolyte adsorption on cellulose fibers studied by quartz crystal microbalance with dissipation monitoring and surface force measurements. Langmuir, 2008. Vol. 24. P. 7329.
10. Fan Y., Ma X., Dong X. Feng Z., Dong Y. Characterisation of floc size, effective density and sedimentation under various flocculation mechanisms // Water Science and Technology. 2020. Vol. 827. P. 1261-1271.
11. Fu C., Zhang Z., Li Y., Li L., Wang H., Liu S., Hua X., Li B. Optimizing the Flocculation Effect of Cationic Polyacrylamide Prepared with UV-Initiated Polymerization by Response Surface Methodology // Water. 2023. Vol.15(6):1200. https://doi.org/10.3390/w15061200.
12. Gui Z., Qian J., An Q., Xu H., Zhao Q. Synthesis, characterization and flocculation performance of zwitterionic copolymer of acrylamide and 4-vinylpyridine propylsulfobetaine // European Polymer Journal. 2009. Vol. 45. No.5. P. 1403-1411.
13. Hripko R., Vajihinejad V., LopesMotta F., Soares J.B.P. Enhanced Flocculation of Oil Sands Mature Fine Tailings Using Hydrophobically Modified Polyacrylamide Copolymers // Global Challenges. 2018. Feb. 23 Vol. 2(3):1700135. doi: 10.1002/gch2.201700135. PMID: 31565327; PMCID: PMC6607254.
14. Huppertsberg, S., Zahn, D., Pauelsen, F., Reemtsma, T., Knepper, T.P., Making waves: Water-soluble polymers in the aquatic environment: An overlooked class of synthetic polymers? // Water Research. 2020. doi: https://doi.org/10.1016/j.watres.2020.115931.
15. Jaeger W., Bohrisch J., Laschewsky A. Synthetic polymers with quaternary nitrogen atoms—Synthesis and structure of the most used type of cationic polyelectrolytes // Progress in Polymer Science. 2010. Vol. 35(5). 511577. 10.1016/j.progpolymsci.2010.01.002
16. Jeldres R.I., Fawell P.D., Florio B.J. Population balance modelling to describe the particle aggregation process: A review // Powder Technology. 2018. Vol. 326. Vol. 190-216.
17. Jenkins P., Snowden M. Adsorption of surfactants and polymers at interfaces // Advances in Colloid and Interface Science. 1996. Vol. 68. P. 57-146. DOI: 10.1016/S0001-8686(96)00283-9.
18. Kono Hiroyuki, Ryo Kusumoto. Preparation, structural characterization, and flocculation ability of amphoteric cellulose // Reactive & Functional Polymers. 2014. Vol. 82. P. 111-119.
19. Lee C.S., Robinson J., Chong M.F. A Review on Application of Flocculants in Wastewater Treatment // Process Safety and Environmental Protection. 2014. Vol. 92. P. 489-508.
20. Leng C.H., Razali M.A.A., Rosdi M.R.H., Ariffin A. Composite flocculants based on magnesium salt -polydi-allyldimethylammonium chloride: Characterization and flocculation behaviour // RSC Advances. Vol. 5 (66). P. 53462-53470.
21. Li C.X., Yue Q.Y., Lu L., Gao B.Y., Yang Z.L., Si X.H., Ni S.Q., Wang Y.F. Synthesis and Application of Hydrophobically Associating Cationic Polyacrylamide // Journal of Shangdong University. 2008. Vol. 38 (99). P. 3769-3773.
22. Li X., Yang B., Shou Q., Zeng G., Wu P. Ultrasonic Assisted Synthesis of Cationic Polyacrylamide and Its Dewatering Performance Evaluation // Chemical Engineering Communications. 2018. Vol. 205 (7). P. 950-959. doi: 10.1080/00986445.2018.1465243
23. Lu L., Pan Z., Hao N., Peng W. A novel acrylamide-free flocculant and its application for sludge dewatering // Water Research. 2014. Vol. 15 (57) P. 304-312. doi: 10.1016/j.watres.2014.03.047. Epub 2014 Apr 1. PMID: 24731856.
24. Lu L., Pan Z., Hao N., Peng W. A novel acrylamide-free flocculant and its application for sludge dewatering // Water Research. Vol. 57. P. 304-312. doi:10.1016/j.watres.2014.03.047.
25. Ma J., Fu K., Fu X., Guan Q., Ding L., Shi J., Zhu G., Zhang X., Zhang S., Jiang L. Flocculation properties and kinetic investigation of polyacrylamide with different cationic monomer content for high turbid water purification // Separation and Purification Technology. 2017. Vol. 182. P. 134-143.
26. Penfold N.J. W., Ning Y., Verstraete P., Smets J., Armes S.P. Cross-linked cationic diblock copolymer worms are superflocculants for micrometer-sized silica particles // Chemical Science. 2016. Vol. 7. P. 6894-6904.
27. Punyani S, Singh H. Synthesis, characterization, and antimicrobial properties of novel quaternary amine methacrylate copolymers // Journal of Applied Polymer Science. 2008. Vol. 107. P. 2861-2870.
28. Sang Y., Lin A., Liu X. Population balance modeling of cationic polyacrylamide (CPAM) induced flocculation process for lignin recovery from the pre-hydrolysis liquor of kraft pulping process // Separation and Purification Technology. 2019. Vol. 221. P. 152-158.
29. Siyam T. Development of acrylamide polymers for the treatment of waste water // Designed Monomers and Polymers. Vol. 4(2). P. 107-168. DOI: 10.1163/156855500300203377
30. Siyam T., Abdel-Hamid M.M., El-Naggar I.M. Synthesis and Characterization of Polyacrylamide-Acrylic Acid Resin and Its Use for Treatment of Radioactive Liquid Waste // Journal of Macromolecular Science. 1995. Part A, 32:sup1, 871-879, DOI: 10.1080/10601329508018978
31. Sun Y.J., Zheng H.L., Tan M.Z., Ma J.Y., Fan W., Liao Y. Synthesis and Application of Hydrophobically Associating Cationic Polyacrylamide // Asian Journal of Chemistry. 2014. Vol. 26(13). P. 3769-3773.
32. Szewczuk-Karpisz K., Fijalkowska G., Wisniewska M., Wojcik G. Chromium (VI) reduction and accumulation on the kaolinite surface in the presence of cationic soil flocculant // Journal of Soils and Sediments. 2020. Vol. 20. P. 3688-3697.
33. Vajihinejad V., Gumfekar S.P., Bazoubandi B., Najafabadi Z.R., & Soares J.B. P. Water Soluble Polymer Flocculants: Synthesis, Characterization, and Performance Assessment // Macromolecular Materials and Engineering. 2019. Vol. 304. 1800526. doi:10.1002/mame.201800526.
34. Wisniewska M., Chibowski S., Urban T. Investigation of the stability of an alumina suspension in the presence of ionic polyacrylamide // Thin Solid Films. Vol. 520(19). P. 6158-6164. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2012.05.034
35. Wisniewska M., Chibowski S., Urban T. Investigations of flocculation possibilities of the wat er alumina suspension in the presence of nonionic polymer // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2013. Vol. 19(2). P. 582-587. doi: 10.1016/j.jiec.2012.08.010.
36. Wisniewska M., Terpilowski K., Chibowski S., Urban T., Zarko V.I., Gun'ko V.M. Investigation of stabilization and destabilization possibilities of water alumina suspension in polyelectrolyte presence // International Journal of Mineral Processing. Vol.132. P. 34-42. https://doi.org/10.1016/j.minpro.2014.08.007
37. Xiao H., Hu J., Jin S., Li R.H. Synthesis and Solution Properties of Zwitterionic Copolymer of Acrylamide with 3-[(2-Acrylamido)dimethylammonio]propanesulfonate // Bulletin of the Korean Chemical Society. 2013. Vol. 34(9). P. 2616-2622. https://doi.org/10.5012/BKCS.2013.34.9.2616.
38. Xu L, Zhai M, Huang L, Peng J, Li J, Wei G. Specific stimuli-responsive antipolyelectrolyte swelling of amphiphilic gel based on methacryloxyethyl dimethyloctane ammonium bromide // Journal of Polymer Science, Part A: Polymer Chemistry. 2008. Vol. 46. P. 473-80.
39. Zhang Z., Zheng H., Huang F., Li X., He S., Zhao C. Template Polymerization of a Novel Cationic Polyacrylamide: Sequence Distribution, Characterization, and Flocculation Performance // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2016. Vol. 55. P. 9819-9828.
40. Zhang Z., Zheng H., Sun Y., Zhao C., Zhou Y., Tang X., Zhao C. A combined process of chemical precipitation and flocculation for treating phosphating wastewater // Desalination and Water Treatment. 2016. Vol. 57. 25520-25531.
41. Zhao H.Z., Luan Z.K., Gao B.Y., Yue Q.Y. Synthesis and characterization of copolyimides derived from 2,2'-bis(3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride and aromatic diamines // Journal of Applied Polymer Science. 2002. Vol. 84(2). P. 335-342.
42. Zheng H., Sun Y., Guo J., Li F., Fan W., Liao Y., Guan Q. Characterization and Evaluation of Dewatering Properties of PADB, a Highly Efficient Cationic Flocculant // Industrial & Engineering Chemistry Research 2014. Vol. 537. P. 2572-2582.
43. Zhu Z., Jian O., Paillet S., Desbrieres J., Grassl B. Hydrophobically modified cationic polyacrylamides: synthesis and characterization // European Polymer Journal. 2007. Vol. 43(2). P. 824-834.
