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聚丙烯酰胺及其衍生物在水處理中的運(yùn)用
聚丙烯酰胺及其衍生物在水處理中的運(yùn)用
發(fā)布時間:2020-12-11 瀏覽:
      簡述了影響聚丙烯酰胺及其衍生物(PAM)絮凝才能的要素、PAM在水處理中的運(yùn)用辦法以及它們的助凝作用,介紹了PAM在我國原水、鄉(xiāng)鎮(zhèn)日子污水、放射性廢水、重金屬廢水以及其它工業(yè)廢水處理中的實(shí)驗(yàn)研討和運(yùn)用狀況,展望了PAM在水處理范疇的運(yùn)用遠(yuǎn)景。
      自從1962年在上海建成我國首套聚丙烯酰胺生產(chǎn)設(shè)備以來,國內(nèi)聚丙烯酰胺及其衍生物(以下均簡稱為PAM)的生產(chǎn)與運(yùn)用研討開展適當(dāng)敏捷,到現(xiàn)在商品PAM現(xiàn)已構(gòu)成了多個大類、數(shù)十個品種,總產(chǎn)量已達(dá)行業(yè)總產(chǎn)量的45%以上,其運(yùn)用范疇也從開始的采油、水處理、造紙、采礦和冶金不斷擴(kuò)展,逐漸延伸到了地質(zhì)、化工、紡織、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)以及環(huán)保等范疇。而在水處理范疇中,跟著對環(huán)保的日益注重以及受水資源缺少的影響,而對原水、城市污水以及各種工業(yè)廢水處理力度的不斷加大,加之PAM在處理水時表現(xiàn)出的杰出性能,PAM越來越被注重,顯示出越來越廣闊的運(yùn)用遠(yuǎn)景。
1.PAM在水處理中的特點(diǎn)
1.1PAM的品種與絮凝才能
      聚丙烯酰胺及其衍生物能夠按照所帶電荷的狀況分紅非離子型、陰離子型、陽離子型和兩性型四大類。生成聚丙烯酰胺衍生物的途徑多,可與丙烯酰胺(AM)或PAM反響的物質(zhì)也許多,導(dǎo)致聚丙烯酰胺的衍生物有許多,即使是歸于同一類型的不同PAM之間的性質(zhì)也有較大差異。因而PAM絮凝處理水的才能與其品種之間并沒有嚴(yán)格的對應(yīng)聯(lián)系,每一種PAM都對某些類型的水有比較好的處理作用。
      歸納現(xiàn)已報(bào)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)研討成果和實(shí)踐運(yùn)用狀況來看,影響PAM絮凝才能的要素有:水溫、pH等操作條件,PAM的相對分子質(zhì)量、離子化度、陰離子度與陽離子度的比例、所含活性基團(tuán)的品種,與PAM共用的凝聚劑/助凝劑的性質(zhì)等。水樣中待處理組分的含量凹凸有時也影響到水處理作用。關(guān)于一種給定的水樣別離運(yùn)用不同的PAM進(jìn)行處理,許多時分能夠獲得同等水平的處理作用。
1.2PAM在水處理中的運(yùn)用辦法
      雖然PAM自身對許多類型的水也具有杰出的處理作用,但是其價(jià)格比其它常用的水處理劑的價(jià)格高得多,這在很大程度上約束了它的獨(dú)自運(yùn)用。所以PAM在水處理中首要的運(yùn)用辦法是:以其它水處理劑(通常是無機(jī)高分子水處理劑)作為混凝劑(凝聚劑)、PAM作為絮凝劑(助凝劑)一起運(yùn)用,這種辦法不光實(shí)驗(yàn)研討許多,而且在多家企業(yè)、水處理廠/站獲得了實(shí)踐運(yùn)用。作助凝劑的PAM有時與凝聚劑復(fù)配運(yùn)用,但更多的時分是先加凝聚劑、后加PAM。
獨(dú)自運(yùn)用PAM以及運(yùn)用PAM為凝聚劑、其它物質(zhì)作助凝劑的辦法都很罕見,前者首要用在經(jīng)過沉積、吸附或者納濾除掉水中某些離子的場合,但現(xiàn)在還未見實(shí)踐運(yùn)用;后者只要個別實(shí)驗(yàn)研討的事例。
1.3PAM的助凝作用
對比同一水樣在沒有PAM助凝以及有PAM助凝兩種狀況下的絮凝處理作用,不同是十分顯著的。作為助凝劑的PAM的用量一般只需凝聚劑的幾十分之一到幾百分之一,但能夠大大削減與之一起運(yùn)用的凝聚劑的用量,提高濁度、色度和COD的除掉率,使發(fā)生的絮體顆粒大而緊密、沉降速度快,污泥少、易于別離;或者發(fā)生的絮體片大,易于上浮別離。這樣節(jié)約了處理本錢,加快了處理速度,提高了處理才能,并便于后續(xù)處理。
2.1在原水處理中的運(yùn)用
原水處理的絮凝沉積階段就是要除掉藻類、懸浮物、膠體顆粒以及部分有機(jī)污染物,也即是除濁、除COD、除氮磷等。國內(nèi)絮凝處理原水時選用的首要是鋁鹽和鐵鹽,輔以其它助劑。實(shí)驗(yàn)表明PAM關(guān)于水中的膠體及固體小顆粒有杰出的凝聚作用,但假如獨(dú)自運(yùn)用PAM處理本錢會很高,而且作用不一定比傳統(tǒng)的無機(jī)絮凝劑好。所以在原水絮凝處理中通常是將PAM作為助凝劑與其它無機(jī)或有機(jī)凝聚劑一起運(yùn)用,依據(jù)不同的水質(zhì),運(yùn)用不同的PAM。
PAM能夠在參加凝聚劑構(gòu)成絮體后適當(dāng)?shù)臅r點(diǎn)再參加,如20世紀(jì)80年代黃石發(fā)電廠在運(yùn)用長江水制備機(jī)組的補(bǔ)給水時選用的就是這樣的辦法,周志偉等也選用這種辦法研討了PAC與PAM聯(lián)合處理低溫、低濁及低堿度水的作用。有些狀況下將PAM與凝聚劑復(fù)配運(yùn)用作用很好。
猛等以AM和坡縷石為原料經(jīng)過聚合反響合成了一種PAM,用其獨(dú)自絮凝處理模仿原水,發(fā)現(xiàn)除濁與脫色作用優(yōu)于未經(jīng)坡縷石改性的PAM,出水符合要求。現(xiàn)在我國部分水廠在按高濁度流程運(yùn)轉(zhuǎn)處理原水時,都投加了PAM作為助凝劑。
2.2在日子污水處理中的運(yùn)用
鄉(xiāng)鎮(zhèn)日子污水以及受鄉(xiāng)鎮(zhèn)日子污水污染嚴(yán)峻的鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域河水中的首要污染物是有機(jī)物,此外還含有無機(jī)鹽、病原菌等,其特點(diǎn)是濁度、COD、總氮(TN)、總磷(TP)較高,有臭味。在絮凝處理這些污水時,PAM作為助凝劑與聚合鋁鹽、聚合鐵鹽、聚合鐵鋁復(fù)合鹽等合作運(yùn)用能夠增強(qiáng)除濁、除COD、除TP以及脫色的作用。
汪輝等運(yùn)用液態(tài)聚合氯化鋁鐵為混凝劑、PAM為助凝劑,對城市日子污水處理廠的沉砂池出水進(jìn)行絮凝處理,TP除掉率由75.61%提高到90.12%。
李樹金等運(yùn)用聚合氯化鋁鐵為混凝劑、PAM為助凝劑,對模仿的典型鄉(xiāng)鎮(zhèn)污染河水進(jìn)行氣動絮凝,獲得了杰出處理作用。
也有獨(dú)自運(yùn)用改性PAM的成功事例,馬喜君等利用熱改性凹土與AM原位聚合制得了凹土復(fù)合PAM絮凝劑,用其處理受污染的鄉(xiāng)鎮(zhèn)河水,成果除COD45.6%,除濁66.3%。
2.3在放射廢水處理中的運(yùn)用
我國放射性廢水首要?dú)w于中、低放射性廢水,能夠依據(jù)實(shí)踐狀況的不同而選用絮凝沉積法、吸附法、離子交換法或膜別離技術(shù)進(jìn)行處理。我國早在20世紀(jì)80年代初就在處理放射廢水頂用到了PAM,近段又有一些研討報(bào)導(dǎo)。
在沉積處理工藝中,能夠運(yùn)用PAM作為助凝劑。例如用沉積法處理獨(dú)居石濕法冶煉生產(chǎn)廢水,首先在pH=7-9的條件下沉積掉絕大部分UO22+、Th4+,然后在SO42-存在下用BaCl2溶液使Ra2+與Ba2+生成共晶沉積,參加部分水解的PAM絮凝。
也有用PAM作凝聚劑、其它成分作助凝劑的實(shí)踐,楊愛麗等處理核工業(yè)生產(chǎn)車間排放的含钚低放射性廢水時,選用陽離子型PAM為凝聚劑、MgCl2為助凝劑,钚的較佳除掉率可達(dá)95%以上,出水中钚的放射性濃度低于標(biāo)準(zhǔn),COD一起被除掉92%以上。
在用納濾法處理放射廢水時,PAM能夠用作被截留離子的配位劑。例如單征等選用納濾法處理模仿60Co放射性廢水,運(yùn)用PAM作為配位劑,對Co2+的較高截留率高達(dá)98.06%。
2.4在重金屬廢水處理中的運(yùn)用
在運(yùn)用PAM處理重金屬廢水中,PAM作為助凝劑是研討與實(shí)踐運(yùn)用較廣泛的。金川有色金屬公司在管理其含鎳廢水時,選用聚合硫酸鐵-次氯酸鈉-PAM法,將含鎳廢水管理與廢氯氣管理有機(jī)結(jié)合,既有效地管理了廢水廢氣,又收到了杰出的經(jīng)濟(jì)效益。
周芬等以CaCl2及PAC為沉積劑,PAM為助凝劑,選用化學(xué)-混凝沉積法實(shí)驗(yàn)處理某鋁材電鍍工業(yè)園的混合廢水,處理后出水中氟以及多種重金屬含量均能達(dá)標(biāo)。
文俠在中和沉積法的基礎(chǔ)上,運(yùn)用自制的金屬整合劑M及PAM處理某催化劑生產(chǎn)過程中發(fā)生的一起含銅、鎳的廢水,進(jìn)行了小試和工業(yè)化穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn),出水中銅、鎳含量達(dá)標(biāo),新工藝現(xiàn)已實(shí)踐運(yùn)用。
獨(dú)自運(yùn)用PAM作為沉積劑或吸附劑處理重金屬廢水現(xiàn)在僅有少數(shù)實(shí)驗(yàn)研討報(bào)導(dǎo)。
羅道成等合成了聚季銨鹽聚丙烯酰胺(PQAAM)吸附劑,用其吸附處理某電鍍廠電鍍廢水中的Cr(Ⅵ),出水中Cr(Ⅵ)的含量顯著低于標(biāo)準(zhǔn);該吸附劑在吸附后簡單洗脫、再生,仍保持較高的吸附才能。
杜秀娟等制得了聚丙烯酰胺-鈉基復(fù)合膨潤土樹脂(吸附劑),該樹脂對Pb2+吸附容量高,吸附后脫附和再生操作簡潔,再生后的樹脂保有較高的吸附容量。
2.5在其它工業(yè)廢水處理中的運(yùn)用
其它工業(yè)廢水品種繁復(fù),性質(zhì)不同很大,需求依據(jù)廢水的不同性質(zhì)選用不同的處理辦法,在不同的廢水處理中PAM既能夠別離作為助凝劑,也能夠獨(dú)自用作凝聚劑、浮選劑或消泡劑等。
關(guān)于輕污染廢水(如礦井水、轉(zhuǎn)爐除塵水、鍋爐沖渣水以及某些工業(yè)廢水的二級出水),只需運(yùn)用PAM作為助凝劑或獨(dú)自運(yùn)用PAM作為絮凝劑處理就有杰出的作用,出水可回用或外排。
孟海玲等運(yùn)用陽離子型PAM作助凝劑,合作液體型PAC絮凝處理某煤礦富含高嶺土的礦井水,有效地降低了礦井水的濁度和懸浮物含量。
辛璐等用PAM作助凝劑,合作PAC絮凝處理玉米深加工廢水的二級出水,使出水的TP、COD等大幅下降,出水水質(zhì)符合要求。
在用絮凝法處理污染性較重的廢水(如印染廢水、含油廢水、選礦廢水、造紙廢水)時,一般運(yùn)用無機(jī)高分子絮凝劑作凝聚劑、PAM作為助凝劑,處理后的出水再進(jìn)行進(jìn)一步處理、回用或者排放。
孫偉等選用PFS為絮凝劑、PAM為助凝劑處理高濃度黃藥生產(chǎn)廢水,COD去除率到達(dá)84%,黃藥去除率達(dá)百。
趙豐等制備了一種陽離子型PAM-JXCAS,對渤海某油田含油污水絮凝處理,作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于國內(nèi)外同類產(chǎn)品。
張秀麗等用PAC為混凝劑,陰離子型PAM為助凝劑,絮凝處理造紙廢水,有效地降低了COD,為廢水后續(xù)處理發(fā)明了杰出基礎(chǔ)。
蔡莉等制了一種改性PAM-亞氨基二乙酸接枝聚丙烯酰胺凝膠,它不溶于水,對水中氟離子具有高度吸附選擇性,且吸附才能強(qiáng),有望運(yùn)用于含氟水的實(shí)踐處理。
3.遠(yuǎn)景展望
PAM在我國水處理范疇中的運(yùn)用仍處于蓬勃開展時期,預(yù)計(jì)更多的新品種、相對分子質(zhì)量更高的PAM將會被研發(fā)出來并投入運(yùn)用,用量會有較大起伏的上升。今后在水處理范疇運(yùn)用PAM時,應(yīng)該也一定會注意以下兩個方面:
(1)避免片面追求運(yùn)用PAM、高相對分子質(zhì)量的PAM以及新型PAM,在是否運(yùn)用PAM以及運(yùn)用何種PAM的選擇上,歸納考慮處理作用、處理本錢以及后續(xù)污泥處理等問題,使處理方案較優(yōu)化。
(2)貫徹綠色、環(huán)保原則,確保在運(yùn)用PAM特別是新型PAM時不會引起新的污染和危害。雖然純PAM是無毒無害的,但不能保證其每一種衍生物也是無毒無害的,因而要對PAM完成安全、標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)用,尤其是對新品種要進(jìn)行深化的毒性研討。
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