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聚丙烯酰胺及其衍生物在水處理中的運用
聚丙烯酰胺及其衍生物在水處理中的運用
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)廢水處理中的實驗研討和運用狀況,展望了PAM在水處理范疇的運用遠景。
      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)量已達行業(yè)總產(chǎn)量的45%以上,其運用范疇也從開始的采油、水處理、造紙、采礦和冶金不斷擴展,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用遠景。
1.PAM在水處理中的特點
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)已報導(dǎo)的實驗研討成果和實踐運用狀況來看,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用不同的PAM進行處理,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,但是其價格比其它常用的水處理劑的價格高得多,這在很大程度上約束了它的獨自運用。所以PAM在水處理中首要的運用辦法是:以其它水處理劑(通常是無機高分子水處理劑)作為混凝劑(凝聚劑)、PAM作為絮凝劑(助凝劑)一起運用,這種辦法不光實驗研討許多,而且在多家企業(yè)、水處理廠/站獲得了實踐運用。作助凝劑的PAM有時與凝聚劑復(fù)配運用,但更多的時分是先加凝聚劑、后加PAM。
獨自運用PAM以及運用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)在還未見實踐運用;后者只要個別實驗研討的事例。
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。實驗表明PAM關(guān)于水中的膠體及固體小顆粒有杰出的凝聚作用,但假如獨自運用PAM處理本錢會很高,而且作用不一定比傳統(tǒng)的無機絮凝劑好。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或有機凝聚劑一起運用,依據(jù)不同的水質(zhì),運用不同的PAM。
PAM能夠在參加凝聚劑構(gòu)成絮體后適當(dāng)?shù)臅r點再參加,如20世紀80年代黃石發(fā)電廠在運用長江水制備機組的補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用
鄉(xiāng)鎮(zhèn)日子污水以及受鄉(xiāng)鎮(zhèn)日子污水污染嚴峻的鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域河水中的首要污染物是有機物,此外還含有無機鹽、病原菌等,其特點是濁度、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)合鹽等合作運用能夠增強除濁、除COD、除TP以及脫色的作用。
汪輝等運用液態(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行絮凝處理,TP除掉率由75.61%提高到90.12%。
李樹金等運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)污染河水進行氣動絮凝,獲得了杰出處理作用。
也有獨自運用改性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用
我國放射性廢水首要歸于中、低放射性廢水,能夠依據(jù)實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)進行處理。我國早在20世紀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導(dǎo)。
在沉積處理工藝中,能夠運用PAM作為助凝劑。例如用沉積法處理獨居石濕法冶煉生產(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,運用PAM作為配位劑,對Co2+的較高截留率高達98.06%。
2.4在重金屬廢水處理中的運用
在運用PAM處理重金屬廢水中,PAM作為助凝劑是研討與實踐運用較廣泛的。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結(jié)合,既有效地管理了廢水廢氣,又收到了杰出的經(jīng)濟效益。
周芬等以CaCl2及PAC為沉積劑,PAM為助凝劑,選用化學(xué)-混凝沉積法實驗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標(biāo)。
文俠在中和沉積法的基礎(chǔ)上,運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,進行了小試和工業(yè)化穩(wěn)定性實驗,出水中銅、鎳含量達標(biāo),新工藝現(xiàn)已實踐運用。
獨自運用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)實驗研討報導(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),只需運用PAM作為助凝劑或獨自運用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,一般運用無機高分子絮凝劑作凝聚劑、PAM作為助凝劑,處理后的出水再進行進一步處理、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84%,黃藥去除率達百。
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,作用遠遠優(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,有望運用于含氟水的實踐處理。
3.遠景展望
PAM在我國水處理范疇中的運用仍處于蓬勃開展時期,預(yù)計更多的新品種、相對分子質(zhì)量更高的PAM將會被研發(fā)出來并投入運用,用量會有較大起伏的上升。今后在水處理范疇運用PAM時,應(yīng)該也一定會注意以下兩個方面:
(1)避免片面追求運用PAM、高相對分子質(zhì)量的PAM以及新型PAM,在是否運用PAM以及運用何種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)運用,尤其是對新品種要進行深化的毒性研討。
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