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聚丙烯酰胺絮凝劑的特點有哪些?

發布時間:2020-11-26 15:56
  聚丙烯酰胺是應用最廣泛的合成有機高分子絮凝劑之一,有時也用作助凝劑。生產聚丙烯酰胺的原料是聚丙烯腈CH2=CHCN。聚丙烯酰胺絮凝劑的特點有哪些?在某些條件下,丙烯腈水解形成丙烯酰胺,然後丙烯酰胺在懸浮液中聚合形成聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺是一種水溶性樹脂,其產品包括顆粒狀固體和一定濃度的粘性水溶液。
  聚丙烯酰胺在水中的實際形態是隨機盤繞。由於無規線圈具有一定的粒徑和表麵的一些酰胺基,所以可以起到相應的架橋和吸附能力,即具有一定的絮凝能力。
  但由於聚丙烯酰胺長鏈卷曲成線簇,其架橋範圍較小。兩個酰胺基形成後,相當於相互抵消失去兩個吸附位點的相互作用。此外,一些酰胺基隱藏在線簇結構中,不能與水中的雜質顆粒接觸吸附,因此其吸附能力不能充分發揮。
  為了再次分離鍵合的酰胺基,將隱藏的酰胺基暴露在外,人們試圖適當延長隨機線圈,甚至試圖在長分子鏈上添加一些帶有陽離子或陰離子的基團,同時提高吸附架橋能力和電中和、電雙層壓縮的功能。這樣,由聚丙烯酰胺衍生出一係列不同性質的聚丙烯酰胺絮凝劑或助凝劑。
  比如在聚丙烯酰胺溶液中加入堿,使一些鏈節上的酰胺基轉化為羧酸鈉,羧酸鈉容易解離水中的鈉離子,使首席運營官基團保留在支鏈上,從而生成部分水解的陰離子型聚丙烯酰胺。
  陰離子聚丙烯酰胺分子結構中的首席運營官基團使分子鏈帶有負電荷,負電荷相互排斥,將原本連在一起的酰胺基團拉走,從而促使分子鏈由線性簇逐漸擴展為長鏈,從而擴大了架橋範圍,提高了絮凝能力。作為助凝劑,它有更突出的優勢。
  陰離子聚丙烯酰胺的應用效果與其“水解度”有關。“水解度”太小,混凝或助凝效果差,而“水解度”太高,生產成本增加。
  
影響絮凝劑使用的因素有哪些?
  (1)水的酸堿度
  水的酸堿度對無機絮凝劑的應用效果有很大影響,這與絮凝劑的種類、用量以及混凝沉澱效果有關。水中的h和OH-參與絮凝劑的水解反應,因此pH值強烈影響絮凝劑的水解速度、水解產物的存在形式和性質。
  比如pH值小於4時,Al3不能水解成Al(OH)3,主要以Al3離子的形式存在,混凝效果很差。當pH值在6.5-7.5之間時,Al3水解聚合成高聚合度的Al(OH)3中性膠體,混凝效果較好。當pH值小於8時,Al3水解成AlO2-,混凝效果變得很差。水的堿度可以緩衝pH值。堿度不足時,應加入石灰等化學物質補充。當水的pH值偏高時,需要加酸將pH值調至中性。相比之下,高分子絮凝劑受酸堿度的影響較小。
  (2)水溫
  水溫影響絮凝劑的水解速率和明礬的形成速率和結構。混凝水解大多是吸熱反應。水溫低時,水解速度慢且不完全。
  低溫下,水的粘度高,布朗運動減弱,絮凝劑膠體顆粒與水中雜質顆粒的碰撞次數減少,水的剪切力增大,阻礙了混凝絮體的相互粘附,因此,盡管增加了絮凝劑的用量,絮體形成緩慢,結構鬆散,顆粒細小,難以去除。
  低溫對高分子絮凝劑影響不大。但需要注意的是,使用有機高分子絮凝劑時,水溫不宜過高,過高的溫度容易造成有機高分子絮凝劑老化甚至分解成不溶物,從而降低混凝效果。
  (3)水中的雜質成分
  水中雜質顆粒大小不均勻有利於混凝,顆粒細小均勻會導致混凝效果不佳。如果雜質顆粒濃度過低,往往不利於混凝。此時,回流沉澱物或加入助凝劑可以提高混凝效果。當水中的雜質顆粒含有大量有機物時,混凝效果會變差,需要增加用量或加入氧化劑等藥劑幫助混凝。水中的鈣鎂離子、硫化物、磷化物一般對混凝有利,而一些陰離子和表麵活性物質對混凝有不利影響。
  (4)絮凝劑類型
  絮凝劑的選擇主要取決於水中膠體和懸浮物的性質和濃度。如果水中汙染物以膠體狀態為主,則無機絮凝劑應是失穩和混凝的首選;如果絮狀物較小,則應添加聚合物絮凝劑或助凝劑,如活性矽膠。
  在許多情況下,無機絮凝劑和高分子絮凝劑的結合可以明顯提高混凝效果,擴大應用範圍。對於聚合物來說,鏈狀分子的電荷量和電荷密度越大,鏈狀延伸越充分,吸附架橋的作用範圍越大,凝聚效果越好。
  (5)絮凝劑用量
  當用混凝法處理任何廢水時,都有最佳的絮凝劑和最佳用量,通常是通過實驗確定的。過量可能導致膠體再穩定。一般情況下,鐵鹽和鋁鹽的用量範圍為10 ~ 100毫克/升,聚合鹽為食鹽用量的1/2 ~ 1/3,有機高分子絮凝劑的用量範圍為1 ~ 5毫克/升.
  (6)絮凝劑添加順序
  使用多種絮凝劑時,需要通過實驗確定最佳添加順序。一般來說,無機絮凝劑和有機絮凝劑一起使用時,先加入無機絮凝劑,再加入有機絮凝劑。
  但當雜質粒徑在50m以上時,往往加入有機絮凝劑進行吸附架橋,再加入無機絮凝劑壓縮雙電層使膠體失穩。
       (7)水力條件
  在混合階段,要求絮凝劑與水快速、均勻混合,而在反應階段,需要創造足夠的碰撞機會和良好的吸附條件,使絮體有足夠的生長機會,防止生成的小絮體破碎,因此攪拌強度要逐漸降低,反應時間要足夠長。

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