聚丙烯酰胺及其衍生物在水處理中的運用
發(fā)布時間：2020-12-11
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簡述了影響聚丙烯酰胺及其衍生物（PAM）絮凝才能的要素、PAM在水處理中的運用辦法以及它們的助凝作用，介紹了PAM在我國原水、鄉(xiāng)鎮(zhèn)日子污水、放射性廢水、重金屬廢水以及其它工業(yè)廢水處理中的實驗研討和運用狀況，展望了PAM在水處理范疇的運用遠景。
自從1962年在上海建成我國首套聚丙烯酰胺生產設備以來，國內聚丙烯酰胺及其衍生物（以下均簡稱為PAM）的生產與運用研討開展適當敏捷，到現(xiàn)在商品PAM現(xiàn)已構成了多個大類、數(shù)十個品種，總產量已達行業(yè)總產量的45%以上，其運用范疇也從開始的采油、水處理、造紙、采礦和冶金不斷擴展，逐漸延伸到了地質、化工、紡織、醫(yī)藥、農業(yè)以及環(huán)保等范疇。而在水處理范疇中，跟著對環(huán)保的日益注重以及受水資源缺少的影響，而對原水、城市污水以及各種工業(yè)廢水處理力度的不斷加大，加之PAM在處理水時表現(xiàn)出的杰出性能，PAM越來越被注重，顯示出越來越廣闊的運用遠景。
1.PAM在水處理中的特點
1.1PAM的品種與絮凝才能
聚丙烯酰胺及其衍生物能夠按照所帶電荷的狀況分紅非離子型、陰離子型、陽離子型和兩性型四大類。生成聚丙烯酰胺衍生物的途徑多，可與丙烯酰胺（AM）或PAM反響的物質也許多，導致聚丙烯酰胺的衍生物有許多，即使是歸于同一類型的不同PAM之間的性質也有較大差異。因而PAM絮凝處理水的才能與其品種之間并沒有嚴格的對應聯(lián)系，每一種PAM都對某些類型的水有比較好的處理作用。
歸納現(xiàn)已報導的實驗研討成果和實踐運用狀況來看，影響PAM絮凝才能的要素有：水溫、pH等操作條件，PAM的相對分子質量、離子化度、陰離子度與陽離子度的比例、所含活性基團的品種，與PAM共用的凝聚劑/助凝劑的性質等。水樣中待處理組分的含量凹凸有時也影響到水處理作用。關于一種給定的水樣別離運用不同的PAM進行處理，許多時分能夠獲得同等水平的處理作用。
1.2PAM在水處理中的運用辦法
雖然PAM自身對許多類型的水也具有杰出的處理作用，但是其價格比其它常用的水處理劑的價格高得多，這在很大程度上約束了它的獨自運用。所以PAM在水處理中首要的運用辦法是：以其它水處理劑（通常是無機高分子水處理劑）作為混凝劑（凝聚劑）、PAM作為絮凝劑（助凝劑）一起運用，這種辦法不光實驗研討許多，而且在多家企業(yè)、水處理廠/站獲得了實踐運用。作助凝劑的PAM有時與凝聚劑復配運用，但更多的時分是先加凝聚劑、后加PAM。
獨自運用PAM以及運用PAM為凝聚劑、其它物質作助凝劑的辦法都很罕見，前者首要用在經(jīng)過沉積、吸附或者納濾除掉水中某些離子的場合，但現(xiàn)在還未見實踐運用；后者只要個別實驗研討的事例。
1.3PAM的助凝作用
對比同一水樣在沒有PAM助凝以及有PAM助凝兩種狀況下的絮凝處理作用，不同是十分顯著的。作為助凝劑的PAM的用量一般只需凝聚劑的幾十分之一到幾百分之一，但能夠大大削減與之一起運用的凝聚劑的用量，提高濁度、色度和COD的除掉率，使發(fā)生的絮體顆粒大而緊密、沉降速度快，污泥少、易于別離；或者發(fā)生的絮體片大，易于上浮別離。這樣節(jié)約了處理本錢，加快了處理速度，提高了處理才能，并便于后續(xù)處理。
2.1在原水處理中的運用
原水處理的絮凝沉積階段就是要除掉藻類、懸浮物、膠體顆粒以及部分有機污染物，也即是除濁、除COD、除氮磷等。國內絮凝處理原水時選用的首要是鋁鹽和鐵鹽，輔以其它助劑。實驗表明PAM關于水中的膠體及固體小顆粒有杰出的凝聚作用，但假如獨自運用PAM處理本錢會很高，而且作用不一定比傳統(tǒng)的無機絮凝劑好。所以在原水絮凝處理中通常是將PAM作為助凝劑與其它無機或有機凝聚劑一起運用，依據(jù)不同的水質，運用不同的PAM。
PAM能夠在參加凝聚劑構成絮體后適當?shù)臅r點再參加，如20世紀80年代黃石發(fā)電廠在運用長江水制備機組的補給水時選用的就是這樣的辦法，周志偉等也選用這種辦法研討了PAC與PAM聯(lián)合處理低溫、低濁及低堿度水的作用。有些狀況下將PAM與凝聚劑復配運用作用很好。
猛等以AM和坡縷石為原料經(jīng)過聚合反響合成了一種PAM，用其獨自絮凝處理模仿原水，發(fā)現(xiàn)除濁與脫色作用優(yōu)于未經(jīng)坡縷石改性的PAM，出水符合要求。現(xiàn)在我國部分水廠在按高濁度流程運轉處理原水時，都投加了PAM作為助凝劑。
2.2在日子污水處理中的運用
鄉(xiāng)鎮(zhèn)日子污水以及受鄉(xiāng)鎮(zhèn)日子污水污染嚴峻的鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域河水中的首要污染物是有機物，此外還含有無機鹽、病原菌等，其特點是濁度、COD、總氮（TN）、總磷（TP）較高，有臭味。在絮凝處理這些污水時，PAM作為助凝劑與聚合鋁鹽、聚合鐵鹽、聚合鐵鋁復合鹽等合作運用能夠增強除濁、除COD、除TP以及脫色的作用。
汪輝等運用液態(tài)聚合氯化鋁鐵為混凝劑、PAM為助凝劑，對城市日子污水處理廠的沉砂池出水進行絮凝處理，TP除掉率由75.61%提高到90.12%。
李樹金等運用聚合氯化鋁鐵為混凝劑、PAM為助凝劑，對模仿的典型鄉(xiāng)鎮(zhèn)污染河水進行氣動絮凝，獲得了杰出處理作用。
也有獨自運用改性PAM的成功事例，馬喜君等利用熱改性凹土與AM原位聚合制得了凹土復合PAM絮凝劑，用其處理受污染的鄉(xiāng)鎮(zhèn)河水，成果除COD45.6%，除濁66.3%。
2.3在放射廢水處理中的運用
我國放射性廢水首要歸于中、低放射性廢水，能夠依據(jù)實踐狀況的不同而選用絮凝沉積法、吸附法、離子交換法或膜別離技術進行處理。我國早在20世紀80年代初就在處理放射廢水頂用到了PAM，近段又有一些研討報導。
在沉積處理工藝中，能夠運用PAM作為助凝劑。例如用沉積法處理獨居石濕法冶煉生產廢水，首先在pH=7-9的條件下沉積掉絕大部分UO22+、Th4+，然后在SO42-存在下用BaCl2溶液使Ra2+與Ba2+生成共晶沉積，參加部分水解的PAM絮凝。
也有用PAM作凝聚劑、其它成分作助凝劑的實踐，楊愛麗等處理核工業(yè)生產車間排放的含钚低放射性廢水時，選用陽離子型PAM為凝聚劑、MgCl2為助凝劑，钚的較佳除掉率可達95%以上，出水中钚的放射性濃度低于標準，COD一起被除掉92%以上。
在用納濾法處理放射廢水時，PAM能夠用作被截留離子的配位劑。例如單征等選用納濾法處理模仿60Co放射性廢水，運用PAM作為配位劑，對Co2+的較高截留率高達98.06%。
2.4在重金屬廢水處理中的運用
在運用PAM處理重金屬廢水中，PAM作為助凝劑是研討與實踐運用較廣泛的。金川有色金屬公司在管理其含鎳廢水時，選用聚合硫酸鐵-次氯酸鈉-PAM法，將含鎳廢水管理與廢氯氣管理有機結合，既有效地管理了廢水廢氣，又收到了杰出的經(jīng)濟效益。
周芬等以CaCl2及PAC為沉積劑，PAM為助凝劑，選用化學-混凝沉積法實驗處理某鋁材電鍍工業(yè)園的混合廢水，處理后出水中氟以及多種重金屬含量均能達標。
文俠在中和沉積法的基礎上，運用自制的金屬整合劑M及PAM處理某催化劑生產過程中發(fā)生的一起含銅、鎳的廢水，進行了小試和工業(yè)化穩(wěn)定性實驗，出水中銅、鎳含量達標，新工藝現(xiàn)已實踐運用。
獨自運用PAM作為沉積劑或吸附劑處理重金屬廢水現(xiàn)在僅有少數(shù)實驗研討報導。
羅道成等合成了聚季銨鹽聚丙烯酰胺（PQAAM）吸附劑，用其吸附處理某電鍍廠電鍍廢水中的Cr（Ⅵ），出水中Cr（Ⅵ）的含量顯著低于標準；該吸附劑在吸附后簡單洗脫、再生，仍保持較高的吸附才能。
杜秀娟等制得了聚丙烯酰胺-鈉基復合膨潤土樹脂（吸附劑），該樹脂對Pb2+吸附容量高，吸附后脫附和再生操作簡潔，再生后的樹脂保有較高的吸附容量。
2.5在其它工業(yè)廢水處理中的運用
其它工業(yè)廢水品種繁復，性質不同很大，需求依據(jù)廢水的不同性質選用不同的處理辦法，在不同的廢水處理中PAM既能夠別離作為助凝劑，也能夠獨自用作凝聚劑、浮選劑或消泡劑等。
關于輕污染廢水（如礦井水、轉爐除塵水、鍋爐沖渣水以及某些工業(yè)廢水的二級出水），只需運用PAM作為助凝劑或獨自運用PAM作為絮凝劑處理就有杰出的作用，出水可回用或外排。
孟海玲等運用陽離子型PAM作助凝劑，合作液體型PAC絮凝處理某煤礦富含高嶺土的礦井水，有效地降低了礦井水的濁度和懸浮物含量。
辛璐等用PAM作助凝劑，合作PAC絮凝處理玉米深加工廢水的二級出水，使出水的TP、COD等大幅下降，出水水質符合要求。
在用絮凝法處理污染性較重的廢水（如印染廢水、含油廢水、選礦廢水、造紙廢水）時，一般運用無機高分子絮凝劑作凝聚劑、PAM作為助凝劑，處理后的出水再進行進一步處理、回用或者排放。
孫偉等選用PFS為絮凝劑、PAM為助凝劑處理高濃度黃藥生產廢水，COD去除率到達84%，黃藥去除率達百。
趙豐等制備了一種陽離子型PAM-JXCAS，對渤海某油田含油污水絮凝處理，作用遠遠優(yōu)于國內外同類產品。
張秀麗等用PAC為混凝劑，陰離子型PAM為助凝劑，絮凝處理造紙廢水，有效地降低了COD，為廢水后續(xù)處理發(fā)明了杰出基礎。
蔡莉等制了一種改性PAM-亞氨基二乙酸接枝聚丙烯酰胺凝膠，它不溶于水，對水中氟離子具有高度吸附選擇性，且吸附才能強，有望運用于含氟水的實踐處理。
3.遠景展望
PAM在我國水處理范疇中的運用仍處于蓬勃開展時期，預計更多的新品種、相對分子質量更高的PAM將會被研發(fā)出來并投入運用，用量會有較大起伏的上升。今后在水處理范疇運用PAM時，應該也一定會注意以下兩個方面：
（1）避免片面追求運用PAM、高相對分子質量的PAM以及新型PAM，在是否運用PAM以及運用何種PAM的選擇上，歸納考慮處理作用、處理本錢以及后續(xù)污泥處理等問題，使處理方案較優(yōu)化。
（2）貫徹綠色、環(huán)保原則，確保在運用PAM特別是新型PAM時不會引起新的污染和危害。雖然純PAM是無毒無害的，但不能保證其每一種衍生物也是無毒無害的，因而要對PAM完成安全、標準運用，尤其是對新品種要進行深化的毒性研討。
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