聚丙烯酰胺及其衍生物在水处理中的运用
发布时间:2020-12-11
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简述了影响聚丙烯酰胺及其衍生物(PAM)絮凝才能的要素、PAM在水处理中的运用办法以及它们的助凝作用,介绍了PAM在我国原水、乡镇日子污水、放射性废水、重金属废水以及其它工业废水处理中的实验研讨和运用状况,展望了PAM在水处理范畴的运用远景。
自从1962年在上海建成我国首套聚丙烯酰胺生产设备以来,国内聚丙烯酰胺及其衍生物(以下均简称为PAM)的生产与运用研讨开展适当敏捷,到现在商品PAM现已构成了多个大类、数十个品种,总产量已达行业总产量的45%以上,其运用范畴也从开始的采油、水处理、造纸、采矿和冶金不断扩展,逐渐延伸到了地质、化工、纺织、医药、农业以及环保等范畴。而在水处理范畴中,跟着对环保的日益注重以及受水资源缺少的影响,而对原水、城市污水以及各种工业废水处理力度的不断加大,加之PAM在处理水时表现出的杰出性能,PAM越来越被注重,显示出越来越广阔的运用远景。
1.PAM在水处理中的特点
1.1PAM的品种与絮凝才能
聚丙烯酰胺及其衍生物能够按照所带电荷的状况分红非离子型、阴离子型、阳离子型和两性型四大类。生成聚丙烯酰胺衍生物的途径多,可与丙烯酰胺(AM)或PAM反响的物质也许多,导致聚丙烯酰胺的衍生物有许多,即使是归于同一类型的不同PAM之间的性质也有较大差异。因而PAM絮凝处理水的才能与其品种之间并没有严格的对应联系,每一种PAM都对某些类型的水有比较好的处理作用。
归纳现已报导的实验研讨成果和实践运用状况来看,影响PAM絮凝才能的要素有:水温、pH等操作条件,PAM的相对分子质量、离子化度、阴离子度与阳离子度的比例、所含活性基团的品种,与PAM共用的凝聚剂/助凝剂的性质等。水样中待处理组分的含量凹凸有时也影响到水处理作用。关于一种给定的水样别离运用不同的PAM进行处理,许多时分能够获得同等水平的处理作用。
1.2PAM在水处理中的运用办法
虽然PAM自身对许多类型的水也具有杰出的处理作用,但是其价格比其它常用的水处理剂的价格高得多,这在很大程度上约束了它的独自运用。所以PAM在水处理中首要的运用办法是:以其它水处理剂(通常是无机高分子水处理剂)作为混凝剂(凝聚剂)、PAM作为絮凝剂(助凝剂)一起运用,这种办法不光实验研讨许多,而且在多家企业、水处理厂/站获得了实践运用。作助凝剂的PAM有时与凝聚剂复配运用,但更多的时分是先加凝聚剂、后加PAM。
独自运用PAM以及运用PAM为凝聚剂、其它物质作助凝剂的办法都很罕见,前者首要用在经过沉积、吸附或者纳滤除掉水中某些离子的场合,但现在还未见实践运用;后者只要个别实验研讨的事例。
1.3PAM的助凝作用
对比同一水样在没有PAM助凝以及有PAM助凝两种状况下的絮凝处理作用,不同是十分显着的。作为助凝剂的PAM的用量一般只需凝聚剂的几十分之一到几百分之一,但能够大大削减与之一起运用的凝聚剂的用量,提高浊度、色度和COD的除掉率,使发生的絮体颗粒大而紧密、沉降速度快,污泥少、易于别离;或者发生的絮体片大,易于上浮别离。这样节约了处理本钱,加快了处理速度,提高了处理才能,并便于后续处理。
2.1在原水处理中的运用
原水处理的絮凝沉积阶段就是要除掉藻类、悬浮物、胶体颗粒以及部分有机污染物,也即是除浊、除COD、除氮磷等。国内絮凝处理原水时选用的首要是铝盐和铁盐,辅以其它助剂。实验表明PAM关于水中的胶体及固体小颗粒有杰出的凝聚作用,但假如独自运用PAM处理本钱会很高,而且作用不一定比传统的无机絮凝剂好。所以在原水絮凝处理中通常是将PAM作为助凝剂与其它无机或有机凝聚剂一起运用,依据不同的水质,运用不同的PAM。
PAM能够在参加凝聚剂构成絮体后适当的时点再参加,如20世纪80年代黄石发电厂在运用长江水制备机组的补给水时选用的就是这样的办法,周志伟等也选用这种办法研讨了PAC与PAM联合处理低温、低浊及低碱度水的作用。有些状况下将PAM与凝聚剂复配运用作用很好。
猛等以AM和坡缕石为原料经过聚合反响合成了一种PAM,用其独自絮凝处理模仿原水,发现除浊与脱色作用优于未经坡缕石改性的PAM,出水符合要求。现在我国部分水厂在按高浊度流程运转处理原水时,都投加了PAM作为助凝剂。
2.2在日子污水处理中的运用
乡镇日子污水以及受乡镇日子污水污染严峻的乡镇区域河水中的首要污染物是有机物,此外还含有无机盐、病原菌等,其特点是浊度、COD、总氮(TN)、总磷(TP)较高,有臭味。在絮凝处理这些污水时,PAM作为助凝剂与聚合铝盐、聚合铁盐、聚合铁铝复合盐等合作运用能够增强除浊、除COD、除TP以及脱色的作用。
汪辉等运用液态聚合氯化铝铁为混凝剂、PAM为助凝剂,对城市日子污水处理厂的沉砂池出水进行絮凝处理,TP除掉率由75.61%提高到90.12%。
李树金等运用聚合氯化铝铁为混凝剂、PAM为助凝剂,对模仿的典型乡镇污染河水进行气动絮凝,获得了杰出处理作用。
也有独自运用改性PAM的成功事例,马喜君等利用热改性凹土与AM原位聚合制得了凹土复合PAM絮凝剂,用其处理受污染的乡镇河水,成果除COD45.6%,除浊66.3%。
2.3在放射废水处理中的运用
我国放射性废水首要归于中、低放射性废水,能够依据实践状况的不同而选用絮凝沉积法、吸附法、离子交换法或膜别离技术进行处理。我国早在20世纪80年代初就在处理放射废水顶用到了PAM,近段又有一些研讨报导。
在沉积处理工艺中,能够运用PAM作为助凝剂。例如用沉积法处理独居石湿法冶炼生产废水,首先在pH=7-9的条件下沉积掉绝大部分UO22+、Th4+,然后在SO42-存在下用BaCl2溶液使Ra2+与Ba2+生成共晶沉积,参加部分水解的PAM絮凝。
也有用PAM作凝聚剂、其它成分作助凝剂的实践,杨爱丽等处理核工业生产车间排放的含钚低放射性废水时,选用阳离子型PAM为凝聚剂、MgCl2为助凝剂,钚的较佳除掉率可达95%以上,出水中钚的放射性浓度低于标准,COD一起被除掉92%以上。
在用纳滤法处理放射废水时,PAM能够用作被截留离子的配位剂。例如单征等选用纳滤法处理模仿60Co放射性废水,运用PAM作为配位剂,对Co2+的较高截留率高达98.06%。
2.4在重金属废水处理中的运用
在运用PAM处理重金属废水中,PAM作为助凝剂是研讨与实践运用较广泛的。金川有色金属公司在管理其含镍废水时,选用聚合硫酸铁-次氯酸钠-PAM法,将含镍废水管理与废氯气管理有机结合,既有效地管理了废水废气,又收到了杰出的经济效益。
周芬等以CaCl2及PAC为沉积剂,PAM为助凝剂,选用化学-混凝沉积法实验处理某铝材电镀工业园的混合废水,处理后出水中氟以及多种重金属含量均能达标。
文侠在中和沉积法的基础上,运用自制的金属整合剂M及PAM处理某催化剂生产过程中发生的一起含铜、镍的废水,进行了小试和工业化稳定性实验,出水中铜、镍含量达标,新工艺现已实践运用。
独自运用PAM作为沉积剂或吸附剂处理重金属废水现在仅有少数实验研讨报导。
罗道成等合成了聚季铵盐聚丙烯酰胺(PQAAM)吸附剂,用其吸附处理某电镀厂电镀废水中的Cr(Ⅵ),出水中Cr(Ⅵ)的含量显着低于标准;该吸附剂在吸附后简单洗脱、再生,仍保持较高的吸附才能。
杜秀娟等制得了聚丙烯酰胺-钠基复合膨润土树脂(吸附剂),该树脂对Pb2+吸附容量高,吸附后脱附和再生操作简洁,再生后的树脂保有较高的吸附容量。
2.5在其它工业废水处理中的运用
其它工业废水品种繁复,性质不同很大,需求依据废水的不同性质选用不同的处理办法,在不同的废水处理中PAM既能够别离作为助凝剂,也能够独自用作凝聚剂、浮选剂或消泡剂等。
关于轻污染废水(如矿井水、转炉除尘水、锅炉冲渣水以及某些工业废水的二级出水),只需运用PAM作为助凝剂或独自运用PAM作为絮凝剂处理就有杰出的作用,出水可回用或外排。
孟海玲等运用阳离子型PAM作助凝剂,合作液体型PAC絮凝处理某煤矿富含高岭土的矿井水,有效地降低了矿井水的浊度和悬浮物含量。
辛璐等用PAM作助凝剂,合作PAC絮凝处理玉米深加工废水的二级出水,使出水的TP、COD等大幅下降,出水水质符合要求。
在用絮凝法处理污染性较重的废水(如印染废水、含油废水、选矿废水、造纸废水)时,一般运用无机高分子絮凝剂作凝聚剂、PAM作为助凝剂,处理后的出水再进行进一步处理、回用或者排放。
孙伟等选用PFS为絮凝剂、PAM为助凝剂处理高浓度黄药生产废水,COD去除率到达84%,黄药去除率达百。
赵丰等制备了一种阳离子型PAM-JXCAS,对渤海某油田含油污水絮凝处理,作用远远优于国内外同类产品。
张秀丽等用PAC为混凝剂,阴离子型PAM为助凝剂,絮凝处理造纸废水,有效地降低了COD,为废水后续处理发明了杰出基础。
蔡莉等制了一种改性PAM-亚氨基二乙酸接枝聚丙烯酰胺凝胶,它不溶于水,对水中氟离子具有高度吸附选择性,且吸附才能强,有望运用于含氟水的实践处理。
3.远景展望
PAM在我国水处理范畴中的运用仍处于蓬勃开展时期,预计更多的新品种、相对分子质量更高的PAM将会被研发出来并投入运用,用量会有较大起伏的上升。今后在水处理范畴运用PAM时,应该也一定会注意以下两个方面:
(1)避免片面追求运用PAM、高相对分子质量的PAM以及新型PAM,在是否运用PAM以及运用何种PAM的选择上,归纳考虑处理作用、处理本钱以及后续污泥处理等问题,使处理方案较优化。
(2)贯彻绿色、环保原则,确保在运用PAM特别是新型PAM时不会引起新的污染和危害。虽然纯PAM是无毒无害的,但不能保证其每一种衍生物也是无毒无害的,因而要对PAM完成安全、标准运用,尤其是对新品种要进行深化的毒性研讨。
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