聚丙烯酰胺在水处理中的应用

所属栏目:聚丙烯酰胺行业知识   发布时间:2021-04-06   浏览次数:  次   文章来源:https://www.pam315.com

  聚丙烯酰胺厂聚丙烯酰胺(PAM)是一种重要的线型水溶性聚合物,具有良好的絮凝性、吸附性、增稠性、抗剪切性、降阻性和分散性。广泛应用于石油、矿业、水处理、造纸等行业,被誉为“所有行业的助手”。随着经济的快速发展、水资源的短缺和人们环保意识的逐步提高,聚丙烯酰胺优异的水处理性能引起了人们的关注,成为近年来水处理领域的研究热点。
 
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  1、聚丙烯酰胺的性能和作用
 
  聚丙烯酰胺厂聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺单体化学聚合或丙烯酰胺与其他单体共聚得到的。任何分子中丙烯酰胺含量超过50%的聚合物,工业上一般称为聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺分子中含有大量酰胺基,容易形成氢键。所以水溶性好,化学活性高。同时,酰胺基可以发生各种典型的反应,通过这些反应可以得到各种功能衍生物。
 
  聚丙烯酰胺的分子量有很大的调节范围,按分子量大小可分为四种:低、中、高、超聚合物。不同分子量的聚丙烯酰胺有不同的性质和用途。
 
  1.1聚丙烯酰胺的分类和絮凝能力
 
  聚丙烯酰胺及其衍生物按电荷可分为阴离子型、阳离子型、非离子型和两性型。不同类型的聚丙烯酰胺性质不同,同一类型的不同聚丙烯酰胺性质不同。
 
  聚丙烯酰胺的凝聚主要是从两个方面进行的,一个是通过氢键、范德华力和静电键对胶体颗粒的吸附,另一个是通过线性聚合物链在溶液中的吸附架桥作用对许多细小颗粒的吸附和缠结。
 
  影响聚丙烯酰胺絮凝能力的主要因素有:
 
  聚丙烯酰胺本身的相对分子量、阳离子度与阴离子度之比、离子化程度、温度、pH等操作条件、与聚丙烯酰胺共有的助凝剂/助凝剂的性质等。
 
  阴离子聚丙烯酰胺适用于带正电荷颗粒的水处理,阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂主要絮凝带负电荷表面的胶体颗粒。由于非离子型聚丙烯酰胺不含离子官能团,其絮凝能力受含盐量和pH值的影响比阴离子型和阳离子型聚丙烯酰胺小。两性聚丙烯酰胺因同时含有阴离子和阳离子官能团而具有特殊性,其含量和分布对其絮凝助滤有很大影响。
 
  1.2聚丙烯酰胺在水处理中的作用
 
  聚丙烯酰胺厂聚丙烯酰胺在水处理中主要起以下作用:
 
  1.它可以与其他絮凝剂一起使用,以减少絮凝剂的使用。在达到相同水质的情况下,聚丙烯酰胺可以与其他絮凝剂联合用作助凝剂,可以显著降低絮凝剂的用量。2.改善水质。在饮用水处理和工业废水处理中,聚丙烯酰胺与其他混凝剂一起作为助凝剂,可以增强除浊和脱色效果,进而达到改善出水水质的目的。
 
  3.提高絮体的沉降速度和强度。加入聚丙烯酰胺后,絮体沉降速度加快,絮体强度增加,有利于固液分离,因此在污泥脱水中得到广泛应用。
 
  4.循环冷却系统的防垢和防腐。聚丙烯酰胺的加入可以显著减少无机絮凝剂的用量,从而减少无机物在设备表面的沉积,进一步延缓设备的结垢和腐蚀进程。
 
  1.3聚丙烯酰胺的毒性
 
  对于哺乳动物、水生生物、农作物,聚丙烯酰胺本身无毒,对环境没有很大影响,不存在燃烧、爆炸等隐患。聚丙烯酰胺的毒性来源于聚合物中残留的丙烯酰胺单体和生产过程中引入的有毒重金属。丙烯酰胺是一种中度神经毒性物质,可损害神经系统。中毒后表现为肌无力、运动障碍等。
 
  2.聚丙烯酰胺在水处理中的应用
 
  聚丙烯酰胺及其衍生物分子链中含有大量官能团,具有良好的水溶性、絮凝能力和吸附架桥能力。同时,它们具有分子量高、稳定性好、适用范围广、用量少、污泥少的特点,因此被广泛应用于各种类型污染水体的处理。随着污染和污水排放的增加,对聚丙烯酰胺的需求也在增加。目前,聚丙烯酰胺是世界上广泛使用的高效高分子有机合成水处理剂。
 
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  2.1聚丙烯酰胺在水处理中的应用
 
  水处理的目的是通过采用适当的处理和净化方法来去除水中的杂质,从而达到生活用水或工业用水的标准。聚丙烯酰胺在水处理中的应用主要包括低浊度水和高浊度水的处理。实验结果表明,硫酸铝处理低浊度水时,如果同时加入聚丙烯酰胺,可以提高水处理能力。当硫酸铝浓度为3-9毫克/升,聚丙烯酰胺浓度为0.0008-0.0125毫克/升时,处理后的水浊度低于3度。研究发现,在处理低浊水时同时加入聚合氯化铝和聚丙烯酰胺可以显著提高除浊效果。实验中,当聚丙烯酰胺浓度为0.03毫克/升时,沉降时间可缩短至单独使用聚合氯化铝时的一半,聚合氯化铝的用量可减少22%。研究表明,在处理高浊度黄河水时,添加聚合氯化铝和聚丙烯酰胺可以节约成本,改善出水水质。目前,我国大多数水厂在生产高浊度饮用水时使用聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺虽然比无机助滤剂贵,但就用量和净水效果而言,性价比还是很高的。此外,过滤处理后的直接过滤可以简化后续工艺流程,缩短水在水厂的停留时间,进而节约生产成本。
 
  2.2聚丙烯酰胺厂聚丙烯酰胺在生活污水处理中的应用
 
  城市生活污水的主要污染物是有机物,富营养化,也有致病菌和无机盐,其特点是化学需氧量(COD)、浊度、总磷(TP)、总氮(TN)高,水体颜色深,有异味。对于成分复杂的水,单组分絮凝剂往往不能满足水处理的要求,因此复合絮凝剂成为人们研究的热点。复合絮凝剂既保留了自身的优势,又弥补了单一使用的不足,起到了协同絮凝的作用。复合絮凝剂有有机、无机和有机-无机复合絮凝剂三种,其中常用的是有机-无机复合絮凝剂。首先向污水中加入无机絮凝剂进行预处理,然后加入聚丙烯酰胺等有机高分子絮凝剂,通过其吸附架桥作用进一步絮凝。
 
  结果表明,以聚合氯化铝铁和聚丙烯酰胺为混凝剂和助滤剂时,总磷去除率从75.61%提高到90.12%,提高了14.51%。同样,以聚合氯化铝铁为混凝剂,同时以聚丙烯酰胺为助凝剂,对城镇模拟污染河水进行气动絮凝处理,取得了良好的处理效果。当然,聚丙烯酰胺也可以进行改性,得到改性衍生物,单独用于生活污水处理。用热改性凹凸棒土和丙烯酰胺原位聚合制备凹凸棒土复合聚丙烯酰胺絮凝剂,用于处理污染河水。浊度和化学需氧量的去除率分别为66.3%和45.6%。
 
  2.3聚丙烯酰胺在重金属废水处理中的应用
 
  重金属是造成水污染的重要因素,可以在食物链中富集。一旦它们被过度富集,将对自然环境和人类健康造成巨大危害。因此,有效降低水中重金属含量对人类及其生态环境具有重要意义。聚丙烯酰胺常与无机絮凝剂联用处理各种重金属废水。在含镍原水中除镍的研究中,发现当原水中的酸碱度为10.0,三氯化铁浓度为25毫克/升时,联合使用聚丙烯酰胺可以将原水中的镍含量从0.226毫克/升降低到0.0187毫克/升.研究了静态条件下聚季铵盐聚丙烯酰胺对电镀废水中镍离子的去除能力。结果表明,当废水的酸碱度为6.0-8.0,镍浓度为0.100毫克/升,Ni2:聚丙烯酰胺的质量比为13,336,030,吸附时间为80分钟,吸附温度为20时,Ni2的去除率可达98%。以某电镀铝工业园混合废水为研究对象,采用化学混凝沉淀法处理混合废水。实验以氯化钙和氯化铝为沉淀剂,聚丙烯酰胺为助凝剂。处理结果中氟和多种重金属含量符合要求。
 
    2.4聚丙烯酰胺在煤炭生产污水处理中的应用
 
  在煤炭生产中,为了加速浓缩池中煤泥水的沉淀,改善滤饼结构,降低滤饼含水量,保证生产的高效经济运行,需要添加适当的絮凝剂来加强煤泥水的处理。在选煤厂,聚丙烯酰胺常与无机混凝剂联用处理煤泥水。抚顺矿业集团西露天矿选煤厂经过多年的生产实践,发现聚丙烯酰胺水溶液的配置和添加方式、聚丙烯酰胺的用量、煤泥水的浓度和温度以及洗原煤的性质都会影响煤泥水的絮凝效果。研究了光引发法制备聚丙烯酰胺及其在洗煤废水处理中的应用。发现阴离子型聚丙烯酰胺比非离子型聚丙烯酰胺絮凝效果好,且用量少,沉降快。絮凝后的洗煤水透光率高,可循环使用,节约生产成本。采用三种不同特性粘度的阳离子聚丙烯酰胺絮凝煤场煤泥水。结果表明,当特性粘度为634ml/g,处理后的煤泥水的酸碱度为5时,聚丙烯酰胺的絮凝能力较强,最佳用量为10g/m3。此外,阳离子聚丙烯酰胺在处理高灰分细粒煤泥水时,絮凝效果优于阴离子聚丙烯酰胺。煤矿开采过程中产生的矿井水大多含盐量高。以山西西山某矿井水为研究对象,采用混凝法去除浊度和悬浮物,然后通过电渗析脱盐。混凝和电渗析联合处理后,矿井水总离子去除率达到90%以上,满足饮用水要求。
 
  2.5聚丙烯酰胺在其他工业废水处理中的应用
 
  其他工业废水种类繁多,性质和成分不同,需要单独分析,根据需要选择不同的聚丙烯酰胺。研究了水分散性阳离子聚丙烯酰胺在造纸废水处理中的应用。实验结果表明,水分散性阳离子聚丙烯酰胺和无机聚合氯化铝的组合处理效果较好,当两者用量分别为50和600mg/L时,对悬浮物和化学需氧量的去除率分别为96.8%和87.5%。在制药废水领域,聚丙烯酰胺作为助凝剂,聚合硫酸铁作为絮凝剂处理高浓度黄药废水。化学需氧量和黄药的去除率分别为84%和100%。在乳品工业中,由于废水中蛋白质、糖和脂肪含量高,化学需氧量(COD)非常高。用硫酸铝和聚丙烯酰胺处理乳品生产废水,取得了良好的效果。无论原水的化学需氧量和生物需氧量如何变化,去除率分别在62%-68%和62%-72%之间。
 
    3.前景
 
  聚丙烯酰胺厂聚丙烯酰胺作为絮凝剂或助凝剂在水处理中的应用仍处于蓬勃发展时期,并得到了广泛的关注和研究。聚丙烯酰胺与各种试剂的结合也将发挥更大的作用和价值,研究也在朝着应用范围更广、絮凝活性更高、更加无毒、污染更少的方向进行。随着各种改进和应用研究的发展,聚丙烯酰胺将在水处理中发挥越来越重要的作用。
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