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聚丙烯酰胺絮凝剂的特点有哪些?

发布时间:2020-11-26 15:56
  聚丙烯酰胺是应用最广泛的合成有机高分子絮凝剂之一,有时也用作助凝剂。生产聚丙烯酰胺的原料是聚丙烯腈CH2=CHCN。聚丙烯酰胺絮凝剂的特点有哪些?在某些条件下,丙烯腈水解形成丙烯酰胺,然后丙烯酰胺在悬浮液中聚合形成聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺是一种水溶性树脂,其产品包括颗粒状固体和一定浓度的粘性水溶液。
  聚丙烯酰胺在水中的实际形态是随机盘绕。由于无规线圈具有一定的粒径和表面的一些酰胺基,所以可以起到相应的架桥和吸附能力,即具有一定的絮凝能力。
  但由于聚丙烯酰胺长链卷曲成线簇,其架桥范围较小。两个酰胺基形成后,相当于相互抵消失去两个吸附位点的相互作用。此外,一些酰胺基隐藏在线簇结构中,不能与水中的杂质颗粒接触吸附,因此其吸附能力不能充分发挥。
  为了再次分离键合的酰胺基,将隐藏的酰胺基暴露在外,人们试图适当延长随机线圈,甚至试图在长分子链上添加一些带有阳离子或阴离子的基团,同时提高吸附架桥能力和电中和、电双层压缩的功能。这样,由聚丙烯酰胺衍生出一系列不同性质的聚丙烯酰胺絮凝剂或助凝剂。
  比如在聚丙烯酰胺溶液中加入碱,使一些链节上的酰胺基转化为羧酸钠,羧酸钠容易解离水中的钠离子,使首席运营官基团保留在支链上,从而生成部分水解的阴离子型聚丙烯酰胺。
  阴离子聚丙烯酰胺分子结构中的首席运营官基团使分子链带有负电荷,负电荷相互排斥,将原本连在一起的酰胺基团拉走,从而促使分子链由线性簇逐渐扩展为长链,从而扩大了架桥范围,提高了絮凝能力。作为助凝剂,它有更突出的优势。
  阴离子聚丙烯酰胺的应用效果与其“水解度”有关。“水解度”太小,混凝或助凝效果差,而“水解度”太高,生产成本增加。
  
影响絮凝剂使用的因素有哪些?
  (1)水的酸碱度
  水的酸碱度对无机絮凝剂的应用效果有很大影响,这与絮凝剂的种类、用量以及混凝沉淀效果有关。水中的h和OH-参与絮凝剂的水解反应,因此pH值强烈影响絮凝剂的水解速度、水解产物的存在形式和性质。
  比如pH值小于4时,Al3不能水解成Al(OH)3,主要以Al3离子的形式存在,混凝效果很差。当pH值在6.5-7.5之间时,Al3水解聚合成高聚合度的Al(OH)3中性胶体,混凝效果较好。当pH值小于8时,Al3水解成AlO2-,混凝效果变得很差。水的碱度可以缓冲pH值。碱度不足时,应加入石灰等化学物质补充。当水的pH值偏高时,需要加酸将pH值调至中性。相比之下,高分子絮凝剂受酸碱度的影响较小。
  (2)水温
  水温影响絮凝剂的水解速率和明矾的形成速率和结构。混凝水解大多是吸热反应。水温低时,水解速度慢且不完全。
  低温下,水的粘度高,布朗运动减弱,絮凝剂胶体颗粒与水中杂质颗粒的碰撞次数减少,水的剪切力增大,阻碍了混凝絮体的相互粘附,因此,尽管增加了絮凝剂的用量,絮体形成缓慢,结构松散,颗粒细小,难以去除。
  低温对高分子絮凝剂影响不大。但需要注意的是,使用有机高分子絮凝剂时,水温不宜过高,过高的温度容易造成有机高分子絮凝剂老化甚至分解成不溶物,从而降低混凝效果。
  (3)水中的杂质成分
  水中杂质颗粒大小不均匀有利于混凝,颗粒细小均匀会导致混凝效果不佳。如果杂质颗粒浓度过低,往往不利于混凝。此时,回流沉淀物或加入助凝剂可以提高混凝效果。当水中的杂质颗粒含有大量有机物时,混凝效果会变差,需要增加用量或加入氧化剂等药剂帮助混凝。水中的钙镁离子、硫化物、磷化物一般对混凝有利,而一些阴离子和表面活性物质对混凝有不利影响。
  (4)絮凝剂类型
  絮凝剂的选择主要取决于水中胶体和悬浮物的性质和浓度。如果水中污染物以胶体状态为主,则无机絮凝剂应是失稳和混凝的首选;如果絮状物较小,则应添加聚合物絮凝剂或助凝剂,如活性硅胶。
  在许多情况下,无机絮凝剂和高分子絮凝剂的结合可以明显提高混凝效果,扩大应用范围。对于聚合物来说,链状分子的电荷量和电荷密度越大,链状延伸越充分,吸附架桥的作用范围越大,凝聚效果越好。
  (5)絮凝剂用量
  当用混凝法处理任何废水时,都有最佳的絮凝剂和最佳用量,通常是通过实验确定的。过量可能导致胶体再稳定。一般情况下,铁盐和铝盐的用量范围为10 ~ 100毫克/升,聚合盐为食盐用量的1/2 ~ 1/3,有机高分子絮凝剂的用量范围为1 ~ 5毫克/升.
  (6)絮凝剂添加顺序
  使用多种絮凝剂时,需要通过实验确定最佳添加顺序。一般来说,无机絮凝剂和有机絮凝剂一起使用时,先加入无机絮凝剂,再加入有机絮凝剂。
  但当杂质粒径在50m以上时,往往加入有机絮凝剂进行吸附架桥,再加入无机絮凝剂压缩双电层使胶体失稳。
       (7)水力条件
  在混合阶段,要求絮凝剂与水快速、均匀混合,而在反应阶段,需要创造足够的碰撞机会和良好的吸附条件,使絮体有足够的生长机会,防止生成的小絮体破碎,因此搅拌强度要逐渐降低,反应时间要足够长。

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