第一節(jié) 絮凝劑的簡介
絮凝劑按照其化學成分總體可分為無機絮凝劑和有機絮凝劑兩類。其中無機絮凝劑又包括無機凝聚劑和無機高分子絮凝劑;有機絮凝劑又包括合成有機高分子絮凝劑、天然有機高分子絮凝劑和微生物絮凝劑。(可行性 研究 )
第二節(jié) 絮凝劑的工藝技術
1、絮凝劑生產(chǎn)工藝一 水解法。
共聚法相比,一般水解法制備的產(chǎn)物水溶性去屑因子(HD)不高,低于30%,理論上HD大于70%的產(chǎn)物應通過共聚法制取,該法對水解溫度和事件有一定要求,同時水解過程中易發(fā)生大分子降解。天津大學的冀蘭英等人采用水解劑NaOH、Na2CO3對水解法進行 研究 ,發(fā)現(xiàn)NaOH不但有加速水解的作用,還有加深水解的作用。如果要值得低水解度(<10%)的膠乳可用NaOH為水解劑,要制中水解度(大于10%)的膠乳,最好用NaOH和Na2CO3共水解,從而可在較短時間內(nèi)達到較高水解值。近些年,高相對分子質(zhì)量特別是超高相對分子質(zhì)量丙烯酸、丙烯酰胺聚合物在三次采油方面具有無可爭議的作用。與水解法相比,共聚法制得的AA/AM共聚物一般相對分子質(zhì)量不高,水溶性不好,故而超高相對分子質(zhì)量AA/AM共聚物多用水解法制備。季鴻漸、孫占維等人建立了丙烯酰胺水溶液聚合的潛在型引發(fā)體系, 研究 了在碳酸鹽法聚合體系,添加不同量氨、尿素、EDTA-2Na,以及聚合體系PH值、單體濃度、聚合水浴溫度對聚合產(chǎn)物相對分子質(zhì)量及其溶解性能的影響規(guī)律和原因,解決了產(chǎn)物高相對分子質(zhì)量與產(chǎn)生不溶聚合物之間的矛盾。李小伏、李綿貴采用非均相水解與反向懸浮相結合的方法合成了相對分子質(zhì)量大于1×10的陰離子聚丙烯酰胺, 研究 了水解度與水解時間及體系PH值得關系、不同水醇比條件下水解度與時間的關系、水解度與溫度的關系,獲得了超高相對分子質(zhì)量速溶型聚丙烯酰胺的反應條件。
2、絮凝劑生產(chǎn)工藝二: 水溶液聚合反應
3、絮凝劑生產(chǎn)工藝三: 反相乳液聚合
反相乳液聚合及反相懸浮聚合之前都需要制備反相膠體分散體系,即將單體水溶液借助攪拌分散或乳化劑的油相中,形成水/油(W/0)非均相分散體系,然后加入引發(fā)劑進行游離基聚合。
第三節(jié) 絮凝劑的注意事項
絮凝劑在不良條件下發(fā)生的導致絮凝性能下降的變化,通稱為降解作用(degradation),具體表現(xiàn)為分子量下降、溶液粘度降低、絮凝性能變差甚至失效。可能產(chǎn)生這種作用的因素很多。就此而言,高分子量的pam是相當“嬌氣”的物質(zhì)。而且,pam的分子量越高,越容易產(chǎn)生這些變化,對有關的因素就越敏感。
必須十分重視這個問題,否則再好的絮凝劑也不能取得良好效果?,F(xiàn)代的聚丙烯酰胺產(chǎn)品的分子量很高,這是它具有良好絮凝性能的基礎。但是這種絮凝劑的大分子容易受到外界因素的影響而破壞,使它的性能大大下降。絮凝劑的配制和使用過程必須認真防止出現(xiàn)這個問題。
導致pam溶液粘度和絮凝效能降低的主要因素有:
1、機械的作用:高速攪拌或在溶液中施加強烈的機械剪切,都會使大分子斷裂。如將pam溶液在離心泵內(nèi)攪幾秒鐘,其分子量下降達75%。如用高速攪拌溶解或高速設備輸送,都會明顯降低它的分子量和絮凝性能。
2、鐵銹和鐵化合物:在pam溶液中加入很微量(如2mg/l)的鐵化合物(如fecl3),或微量的鐵銹粉末,輕微攪拌使之分散,pam溶液的粘度和絮凝性能便大幅度降低。將pam溶液置于生銹的鐵器中,4小時后粘度下降78%,絮凝效能大大降低。
3、高溫的作用:pam大分子對高溫很敏感,如0.1%的pam溶液在80℃下放4小時,分子量由2100萬降至760萬,在50℃下放置亦降至1690萬;分子量為1050萬的pam,在80℃下放置4小時后分子量降到330萬。如在30℃下,分子量下降很慢。若pam原來的分子量很低,如370萬,則受熱的降解很少。
4、并存雜質(zhì)的影響:pam溶液中如有懸浮雜質(zhì)會降低它的粘度。無機離子特別是高價離子也有很大影響。如一種pam溶液的粘度為191厘泊,加入含na+100mg/l的nacl后,溶液粘度降至140,而加入含ca2+100mg/l的cacl2后,粘度降至30厘泊。
5、其他:紫外線照射會使pam迅速降解,強烈照射4小時可使pam的分子量由1800萬下降到1000萬,溶液中存有氧化劑亦加速降解。pam的降解屬于通過游離基的鏈式反應(free radical chain reaction),凡是能引發(fā)產(chǎn)生游離基的因素都會加速pam的降解。氧和鐵的反應能生成游離基,紫外線也是這樣,都要注意避免。pam溶液的性能下降,部分是由于大分子形態(tài)的變化:由線形伸張的長鏈狀變?yōu)槭湛s卷曲的球狀。pam分子中含有大量的負電基,它們互相排斥而使大分子呈伸展狀態(tài),分子較長并充分露出活性基團,善于起架橋聯(lián)結作用,絮凝性能較好。但是如果 pam 溶液中存有較多陽離子,它們在大分子負電基的周圍形成雙電層,就會減弱負電基之間的相斥力,使pam大分子轉變成卷曲狀態(tài)。離子濃度越高,這種影響越大。雙價離子如ca2+不但較強烈地被負電基吸附,而且可能使兩個負電基橋聯(lián)起來,更增強了大分子的卷縮。這既造成了溶液粘度下降(球狀大分子的溶液粘度比線狀分子低很多),而且也降低了pam分子中羧基的有效活性,使絮凝性能明顯下降。
第四節(jié) 絮凝劑的應用范圍
1、城市污水
用從城市生活污水中分離出的具有絮凝、降解作用的高效混合菌群對生活污水進行處理,可使污水 COD 和 BOD 的去除率達到 100 %。
2、建材廢水
前者主要含有較多的黏土顆粒,后者除含黏土顆粒外,還有相當數(shù)量釉藥。當添加 NOC-1 后 5 min,胚體廢水的濁度從原來1.4 降低到 0.043;釉藥廢水的濁度從 17.2 下降到 0.35;濁度去除率分別為 96.6 %和 97.9 %,可得到幾乎透明的上清液用紅平紅球菌產(chǎn)生的絮凝劑處理瓦廠廢水,處理后的上清液幾乎是透明的。
3、其他應用
由于微生物絮凝劑具有安全、無毒的特性,逐漸在食品廢水處理中被采用 ,并達到了滿意的效果。此外,微生物絮凝劑還可廣泛應用于城市污水、醫(yī)院污水、石化廢水、造紙廢液、制藥廢水等多方面的處理過程中。
高效性及殘留量不再造成 2 次污染,是今后絮凝劑
研究
發(fā)展的一個重要方向,安全、無毒、高效的微生物絮凝劑大有取代傳統(tǒng)絮凝劑的趨勢。
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