聚季铵盐-10的应用研究

聚季铵盐-10别名：阳离子羟乙基纤维素，白色至微淡黄色粉末，易溶于水、甘油、丙二醇；不溶于乙醇、油脂及非极性有机溶剂，可与阴离子、非离子、两性表面活性剂复配，是二合一洗发水经典调理剂。

应用研究

1、纳滤(NF)技术节能环保，在污水处理、制药和生物技术等领域的地位至关重要，而目前工业化纳滤膜多为荷负电。因而，研究制备荷正电纳滤膜对于拓展纳滤技术的应用范围具有重要的意义。闫方以聚哌嗪酰胺(PA)纳滤膜为基膜，阳离子聚电解质聚季铵盐-10(PQ-10)为功能材料，利用聚季铵盐-10和戊二醛(GA)交联反应制备荷正电纳滤膜。研究了聚季铵盐-10浓度、热处理时间及温度等工艺参数对PQ-10/PA复合NF膜分离性能的影响，并采用FE-SEM、Zeta电位仪以及ATR-FTIR等技术分别对聚电解质复合NF膜的表面结构、荷电性、化学组成进行表征。实验研究了PA膜和PQ-10/PA复合NF膜对无机盐、染料以及水中特征有机污染物的分离性能，并探究了NF膜对阳离子型污染物十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、聚丙烯酰胺(CPAM)和阴离子型牛血清蛋白(BSA)的抗污染性能[1]。

2、风化壳淋积型稀土矿（WREOs）富含中重稀土。原地浸出工艺易发生滑坡灾害且矿石渗透性差，为改善该工艺，本文采用阳离子羟乙基纤维素（PQ‑10，聚季铵盐‑10）作为新型绿色膨胀抑制剂与渗流促进剂，将其与传统浸出剂硫酸铵复配制备复合浸出剂，开展抑膨‑促渗性能及作用机理研究。添加聚季铵盐-10能够抑制风化壳淋积型稀土矿水化膨胀，提升浸出剂的渗流效果，提高稀土浸出率，同时降低杂质铝的浸出率。

相较于质量分数2%的传统硫酸铵浸出剂，采用由0.02 wt%聚季铵盐-10与2wt%硫酸铵组成的复合浸出剂时，渗流时间缩短50%。聚季铵盐-10带有带正电的季铵基团与亲水性羟基，可通过静电作用和氢键作用吸附在风化壳淋积型稀土矿的多处位点，削弱矿物颗粒间的静电排斥作用，减小矿石层间距，压缩固‑液界面双电层厚度，抑制矿物水化膨胀，提高渗流速率。该聚合物的长碳链可对微细矿物颗粒产生缠绕桥接作用，使颗粒团聚、粒径增大，减弱颗粒水化分散效应，避免微细颗粒随浸出液在矿体内迁移造成渗流孔隙堵塞。PQ‑10 分子还可嵌入矿物层间，排挤出层间水，进一步抑制风化壳淋积型稀土矿膨胀。

添加聚季铵盐-10可降低硫酸铵溶液的表面张力，改善溶液铺展润湿能力，减小固‑液相间分子粘附功及粘附功折减系数，证实聚季铵盐-10对风化壳淋积型稀土矿浸出过程具备促渗作用。此外，聚季铵盐-10可扩大浸出孔隙尺寸与渗流通道，进一步提升渗流速率[2]。

参考文献

[1] 闫方. PQ-10/PA荷正电复合纳滤膜的制备及其分离特性研究[D]. 杭州:浙江理工大学,2017.

[2] Aoyang Sha, Huifang Yang, Meiling Jiang, et al. Swelling inhibition and percolation promotion of PQ-10 on weathered crust elution-deposited rare earth ores[J]. 稀土学报（英文版）,2025,43(7):1559-1570. DOI:10.1016/j.jre.2024.07.020.