水處理藥劑聚丙烯酰胺PAM的基礎(chǔ)知識(shí)介紹

【資料簡(jiǎn)介】

　　1.簡(jiǎn)介
 

　　聚丙烯酰胺(PAM)是一種線型高分子聚合物，化學(xué)式為(C3H5NO)n。在常溫下為堅(jiān)硬的玻璃態(tài)固體，產(chǎn)品有膠液、膠乳和白色粉粒、半透明珠粒和薄片等。熱穩(wěn)定性良好，能以任意比例溶于水，水溶液為均勻透明的液體。長(zhǎng)期存放后會(huì)因聚合物緩慢的降解而使溶液粘度下降，特別是在貯運(yùn)條件較差時(shí)更為明顯。PAM應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，可用于水處理領(lǐng)域、造紙領(lǐng)域、食品行業(yè)等。
 

　　2.聚丙烯酰胺種類(lèi)
 

　　聚丙烯酰胺按其所帶電荷可分為陽(yáng)離子型PAM、陰離子型PAM、非離子型PAM和兩性離子型PAM。
 

　　2.1陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺
 

　　陽(yáng)離子聚丙烯酰胺分子結(jié)構(gòu)中的季銨基呈正電荷性質(zhì)，大多污水中膠體帶負(fù)電荷，故陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺應(yīng)用較多。陽(yáng)離子型PAM處理污水時(shí)，去除污水中帶負(fù)電荷顆粒是通過(guò)電中和、吸附架橋作用。陽(yáng)離子型PAM具有混凝除雜質(zhì)顆粒的作用；具有一定的殺菌功能，因其有季銨基；具有降低水中總有機(jī)碳含量，因其有疏水性烷基。
 

　　2.2陰離子型聚丙烯酰胺
 

　　陰離子聚丙烯酰胺一般由丙烯酰胺和陰離子單體聚合而成。此外，也可通過(guò)通過(guò)非離子水解制得。陰離子單體中羧基、磺酸基等基團(tuán)較常見(jiàn)，其中羧基易受pH值影響，而磺酸基在酸性條件表現(xiàn)較好，并對(duì)鈣鎂離子的抵抗能力較高。
 

　　2.3兩性離子型聚丙烯酰胺
 

　　兩性型聚丙烯酰胺一般由含有陰離子基團(tuán)和陽(yáng)離子基團(tuán)的單體通過(guò)共聚反應(yīng)或改性制得。在實(shí)際應(yīng)用中，兩性型聚丙烯酰胺在不同水質(zhì)條件下會(huì)表現(xiàn)出不同的性質(zhì)，通常不僅具有其他絮凝劑的特性，還具有分子間的纏繞包裹作用，因此其處理范圍廣。
 

　　2.4非離子型聚丙烯酰胺
 

　　非離子型聚丙烯酰胺沒(méi)有帶電基團(tuán)，因此，幾乎沒(méi)有電中和作用。但其可通過(guò)展開(kāi)的長(zhǎng)鏈進(jìn)行吸附架橋作用，達(dá)到處理效果，處理效果與分子長(zhǎng)度關(guān)系較大。此外，其分子鏈中的-CONH2基團(tuán)可與膠粒發(fā)生質(zhì)子化、氫鍵、吸附架橋作用，從而去除水中膠粒。
 

　　3.聚丙烯酰胺的應(yīng)用
 

　　3.1陽(yáng)離子型
 

　　陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺主要應(yīng)用于工業(yè)上的固液分離過(guò)程，包括沉降、澄清、濃縮及污泥脫水等工藝。應(yīng)用的主要行業(yè)有：城市污水處理、造紙工業(yè)、食品加工業(yè)、石化工業(yè)、冶金工業(yè)、選礦工業(yè)、染色工業(yè)和制糖工業(yè)等的廢水處理。用在城市污水及肉類(lèi)、禽類(lèi)、食品加工廢水處理過(guò)程中的污泥沉淀及污泥脫水上，通過(guò)其所含的正電荷基團(tuán)對(duì)污泥中的負(fù)電荷有機(jī)膠體電性中和作用及高分子優(yōu)異的架橋凝聚功能，促使膠體顆粒聚集成大塊絮狀物，從其懸浮液中分離出來(lái)。
 

　　3.2陰離子型
 

　　陰離子聚丙烯酰胺主要用于各種工業(yè)廢水的絮凝沉降，沉淀澄清處理，如鋼鐵廠廢水、電鍍廠廢水、冶金廢水、洗煤廢水等污水處理以及污泥脫水等。此外，還可用于飲用水澄清和凈化處理。由于其分子鏈中含有一定數(shù)量的極性基團(tuán)，使其能通過(guò)吸附水中懸浮的固體粒子，形成大的絮凝物，加速懸浮液中粒子的沉降，有非常明顯的加快溶液澄清，促進(jìn)過(guò)濾等效果。
 

　　3.3兩性離子型
 

　　聚丙烯酰胺兩性離子型對(duì)降低表面張力的性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于同條件下陽(yáng)離子或陰離子單獨(dú)存在的能力，為達(dá)到降低表面張力的要求，需要同時(shí)使用陰離子和陽(yáng)離子聚丙烯酰胺，兩者如使用不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生白色沉淀物，失去使用效果。而具有兩性離子的特性產(chǎn)品，它可以完成陰離子、陽(yáng)離子的配合協(xié)同作用，而且不會(huì)有任何沉淀物的產(chǎn)生，特別是對(duì)水質(zhì)情況比較復(fù)雜或水的性質(zhì)經(jīng)常變化的，使用兩性離子聚丙烯酰胺作為處理絮凝劑更為方便，效果更好。兩性離子型聚丙烯酰胺也可用作污泥脫水劑。
 

　　3.4非離子型
 

　　當(dāng)懸浮性污水顯酸性時(shí)，采用非離子聚丙烯酰胺作絮凝劑較為合適。此時(shí)，非離子型聚丙烯酰胺起吸附架橋作用，使懸浮的粒子產(chǎn)生絮凝沉淀，達(dá)到凈化污水的目的。也可用于自來(lái)水的凈化，尤其是和無(wú)機(jī)絮凝劑配合使用，在水處理中效果更佳。非離子型聚丙烯酰胺還可用作紡織工業(yè)助劑、防沙固沙助劑、土壤保濕劑等。
 

　　4.重要指標(biāo)
 

　　4.1分子量
 

　　聚丙烯酰胺分子量較高，從百萬(wàn)到數(shù)千萬(wàn)。根據(jù)分子量可將聚丙烯酰胺分為：低分子量(100萬(wàn)以下)、中分子量(100-1000萬(wàn))、高分子量(1000-1500萬(wàn))、超高分子量(1500萬(wàn)以上)。分子量不同，通常用途也不同。低分子量PAM一般用作分散劑；中分子量PAM一般用作紙張干強(qiáng)劑、高分子量PAM一般用作絮凝劑。
 

　　4.2水解度與離子度
 

　　聚丙烯酰胺的離子度對(duì)它的運(yùn)用效果有很大影響。具體使用離子度為多少的PAM效果好，需根據(jù)處理的廢水特性而定。不同狀況下會(huì)有不同的最佳值，假如所處置的廢水的離子強(qiáng)度較高(含無(wú)機(jī)物較多)，所用PAM的離子度宜較高，反之則應(yīng)較低。通常，陰離子度被稱(chēng)為水解度。而離子度普通特指陽(yáng)離子。
 

　　4.3殘余單體量
 

　　聚丙烯酰胺的殘余單體含量是指在丙烯酰胺聚合為聚丙烯酰胺過(guò)程中，未反應(yīng)完整并最終殘留于聚丙烯酰胺產(chǎn)品中的丙烯酰胺單體含量，是權(quán)衡能否適用于食品工業(yè)的重要參數(shù)。聚丙烯酰胺是無(wú)毒的，但丙烯酰胺具有一定的毒性。在工業(yè)品聚丙烯酰胺中，難免殘留有微量的未聚合的丙烯酰胺單體。因而，必需嚴(yán)厲控制PAM產(chǎn)品中的剩余單體含量。國(guó)際規(guī)則用于飲用水和食品工業(yè)的PAM中的剩余單體含量不超越0.05%。國(guó)外著名產(chǎn)品的這一數(shù)值低于0.03%。
 

　　4.4粘度
 

　　聚丙烯酰胺絮凝劑溶液是很稀薄的。分子量越高的PAM溶液粘度越大。這是由于PAM大分子是長(zhǎng)而細(xì)的鏈狀體，在溶液中運(yùn)動(dòng)的阻力很大。粘度的本質(zhì)是反映溶液內(nèi)磨擦力的大小，亦稱(chēng)為內(nèi)磨擦系數(shù)。各種高分子有機(jī)物的溶液的粘度都較高，并隨分子量升高而增大。測(cè)定高分子有機(jī)物分子量的一種辦法，聚丙烯酰胺就是測(cè)定一定濃度溶液在一定條件下的粘度，再按一定的公式計(jì)算其分子量，稱(chēng)為“粘均分子量”。用于水處理的聚丙烯酰胺粘度不宜過(guò)大，粘度過(guò)大不利于對(duì)膠體顆粒的捕集和橋聯(lián)。
 

　　5.外界因素的影響
 

　　影響PAM絮凝效果的外界因素眾多，下面介紹幾個(gè)較為重要的影響因素。
 

　　5.1廢水pH值
 

　　pH值對(duì)絮凝劑的性質(zhì)及作用，膠體顆粒表面的電荷與電位等都有很大的影響。不同型號(hào)的PAM適用pH值范圍也不同。陰離子PAM適用pH范圍為5-14；陽(yáng)離子PAM適用pH范圍為7-14；非離子PAM適用pH范圍為2-8。
 

　　5.2廢水溫度
 

　　廢水溫度會(huì)影響反應(yīng)速度。溫度過(guò)高時(shí)，反應(yīng)速度過(guò)快，則形成的絮體?。粶囟冗^(guò)低時(shí)，反應(yīng)速度慢，影響水處理量。此外，溫度過(guò)低時(shí)PAM不能溶解開(kāi)，分子鏈不能正常的網(wǎng)捕雜質(zhì)顆粒。
 

　　5.3攪拌速度與時(shí)間
 

　　攪拌速度與時(shí)間影響絮凝劑和膠體顆粒的接觸。速度過(guò)快、時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)使絮體攪碎成小顆粒，不利于沉淀。速度過(guò)慢、時(shí)間過(guò)短，不利于絮凝劑的均勻分散，不利于絮凝劑與固體顆粒接觸，不利于絮凝劑捕集膠體顆粒。