两性聚丙烯酰胺的絮凝性能研究

发布日期:2014-12-27 18:56:42
两性聚丙烯酰胺的絮凝性能研究:
两性聚丙烯酰胺的絮凝性能研究,近年来,bbo必博_bbo必博官网_bbo必博娱乐:随着我国工业的迅速发展,工业废水排放量日益增加,对环境造成污染;加之水资 源紧缺,所以对工业废水进行处理的要求更加迫切.聚丙烯酰胺(PAM)作为一种絮凝剂5已在 各种废水处理中得到了广泛的应用。工业上使用的PAM絮凝剂主要有阳离子、非离子、阴离子 等类型,可根据所处理的废水性质不同进行不同的选择,一般酸性废水常选用阳离子或非离子 型絮凝剂。由于某些废水性质复杂、多变、工业上提出同时使用阳离子和阴离:P絮凝剂。若采 用混合使用的方法,虽然处理效果有所改善,但在混合时,易产生不溶性粘性物质11],且增加了 混合操作。本文用我们新研制的具有阴、阳离子的两性聚丙烯酰胺(APAM)絮凝剂在钢厂综合 废水及毛纺厂印染废水中进行了絮凝实验研究.考察pH值、APAM的阳离子度等因素对絮凝 沉淀的影响,并与其它类型的絮凝剂进行了比较。
1实验部分
1.1水样与药剂
实验用水样取自太原钢铁公司污水厂综合废水和山西毛纺厂印染废水。
药剂:非离子聚丙烯酰胺(NPAM):自制。阳离子聚丙烯酰胺(CPAM):自制。聚合氯化铝 (PAC):工业品。两性聚丙烯酰胺(APAM):自制,由红外光谱及核磁共振谱分析其结构为:
-CH—CH:—CH-™
II6
CONHoCONHCH2N rt(CH3hCl
I。2实验方法
采用烧杯试验法[2],实验设备使用DBJ-621型定时变速搅拌机,1000 mL烧杯
1.3测定方法
用721型分光光度计测定水样的吸光度,两性聚丙烯酰胺的絮凝性能研究,色度残留率用下式计算:
色度残留率(^/幻=[处理后水样的吸光度06" )/原水样的吸光度(£’)]X100% pH值用。PA-HJ90B型酸度计测定。化学耗氧量的测定按参考文献[3]的方法进行。
2结果与讨论
2.1对钢厂废水的絮凝试验
2.1.1不同PAM的絮凝对比试验:在相同试验条件下,不同类型PAM对钢厂废水絮凝处理 的结果列于Tab. h由表中数据可知,随絮凝剂用量的增加,色度残留率(A”/£)、悬浮物含量均 有一最低值。这是因为絮凝剂用量太少不能形成絮团或絮凝效果不佳;用量太大,则会起分散 作用,故其用量存在一最佳值。但不同的絮凝剂的最佳用量不同,APAM的最佳用量最小,且处 理效果较好。在钢厂综合废水中含有大量的Fe304、Fe203等金属氧化物和相当数量的杂油及废 酸,两性絮凝剂中阳离子可捕捉带负电荷的有机质悬浮离子,而适度的阴离子单体单元及中性 单元可促进无机悬浮物的沉降,起絮凝助剂的作用,因而两性絮凝剂在此废水中充分发挥了其 不同基团的吸附絮凝作用,得到比较理想的絮凝效果。
Tab. 1 Comparative tests of different PAM floccuiants
Water character after treatment
Water character before treatmeni
APAMCPAMNPAM
pHECmg/L)Cone.
Cppm)E'E1 IE (%)(mg/L)Cone.
(ppm)Krkv Jt: (%>Cmg/L)Cone.
Cppm)E'E,fE (%)Cmg/L)
5.20. 7708*1300. 200. 11014.2016670. 200. 12015. 6018510. 200. 10213.201709
5. 20. 77084300. 350. 0425. 455880. 350. 09211.9514280. 350. 08310. 781339
5. 20. 77084300. 500. 0465.976040.500.0557. 146670. 500. 0628. 05769
5. 20. 7708-1300. 700. 0536. 886670. 700. 07710. 0012820. 700. 0719. 25125J
5.20. 77084300. 900. 12315. 9718180. 900. 10413. 5116710- 900.08210. 651314
5.20. 77081301. 001. 000. 12416. 1018511, 000. 09612.501613
Csusp. :suspending material concentration? all data obtained after subsidence for 5 min, pH = 5. 2 aft«r treatment. APAM cationic degree 43. Z%» anion degree 19. 7% CPAM cationic degree 45. 2% »; molecular weight 4 X 30s-
2.1.2 APAM的絮团强度:Fig. 1为保持350 r/min及其它条件恒定情况下,不同PAM对钢 厂废水絮凝试验中,搅拌时间与色度残留率 U’' /幻的关系。在絮凝沉降过程中,两性聚丙烯酰胺的絮凝性能研究,搅拌的作 用是使絮凝剂在分散介质中充分分散,并与悬 浮物微粒充分接触、碰撞,使凝聚物不断增大。 但当絮凝吸附达到一定程度后,进一步搅拌又 会使已形成的絮团分散,降低沉降效果。絮凝剂 分子的吸附能力及絮团强度越小,此现象出现 得越早越明显由Fig. 1可以看出,在恒速搅
拌下,随搅拌时间的延长,3种絮凝剂处理的废水色度残留率均出现最低值,但APAM在搅拌 达3 min后,色度残留率才有所升高,且趋势较缓。因而说明APAM大分子吸附絮凝能力较强、 絮团强度较大。
2. 1. 3不同阳离子度的APAM絮凝对比试验:在相同试验条件下,不同离子度的APAM处理 钢厂废水,其结果见Tab. 2。对于相同分子量、相同阴离子度、不同阳离子度的APAM,其最佳 用量基本相同,但色度残留率和悬浮物含量以阳离子度为31. 7%的APAM较高4这是由于在 同一大分子链上,随阳离子基团含量的变化。链上电荷分布及电荷间的引力、斥力也发生相应 的变化,从而导致分子链卷曲或舒展的程度不同,使絮凝效果产生差异。但的去除率随阳 离子度的增加而提高,这可归因于阳离子对带负电荷的有机质悬浮离子的捕捉。
5. 60. 825203878011. 70. 675. 60. 0273. 2731. 2684.60408
5.60.825203878019.90. 675.60. 0485. 8226.3187. 04625
5. 60. 825203878031. 70. 675. 60. 0657. 7619.6690. 31950
5. 60.825203878043. 30. 675.60. 0455.4517.7091.30612
5.60. 825203mo55. 10.505.60.0282. 798.9395.60434
APAM anion degree 19. 7%; molecular weight 4 X 106; C,Ui|>. : suspending material concentrationj ^caiion:cationic degree; Contbclt • the best content; COD,an, :COD removing percent
Tab. 2 Flocculating tests of different cationic degree of APAM
Water character before treatmentAPAMWater character after treatment
pH E COD C 叫 (ppm) (mg/L)(%)t>c3T
(ppm)pHE' & (E COO CODtcm. (.%) (ppm) (%)(mg/L)
2.1. 4 pH值对APAM絮凝政果的影响:根据 Fig. 2色度残留率随pH值的变化关系可知,不 同阳离子度的APAM对pH值的敏感性不同,
在同一 pH值时,处理效果不同,但其变化规律 相似,均在pH 5. 6处出现的最大值。在不 同的pH值条件下,不同阳离子度、相同阴离子 度的APAM分子链中各种基团的离解度不同,
因而使大分子链的电性中和及架桥作用不同;
在酸性条件下,主要抑制了阴离子基团的解离,
削弱了阴、阳离子在絮凝过程中的协同效应,两性聚丙烯酰胺的絮凝性能研究,所 以在pH 5. 6处出现/A’最大值。
2. 2不同类型絮凝剂对印染废水的絮凝试验
毛纺厂印染废水不同于钢厂综合废水,其COZ)值较高,悬浮物含量低,不利于絮团的沉 降,工业上常采用聚合氯化铝(PAC)进行废水处理,但去除率较低。采用不同类型絮凝剂 或其复合絮凝剂对印染废水进行处理,结果见Tab. 3。由表中数据可知,单独使用PAC时,色度 残留率较低,但去除率不理想;单独使用CPAM或APAM时,由于印染废水中悬浮物粒径 小,密度低,所形成的凝聚物比重轻,不易下沉,絮凝效果较差。但将CPAM或APAM与PAC配 合使用后,则絮凝效果有所改善,且APAM的处理效果优于CPAM,表现出APAM在絮凝沉降 过程中良好的絮体化和阴、阳离子的协同作用效应。
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