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聚丙烯酰胺
 

聚丙烯酰胺作為助凝劑在水處理和污泥脫水等領域扮演著極其重要的角色。以下是其關鍵特性的簡單介紹:

  1. 基本性質:

    • 高分子聚合物: PAM是一種由丙烯酰胺單體聚合而成的高分子量長鏈聚合物。

    • 類型多樣: 根據其分子鏈上帶電基團的不同,主要分為:

      • 陰離子型: 帶負電荷。適用于水中帶正電荷的膠體顆粒(如粘土、金屬氫氧化物)。

      • 陽離子型: 帶正電荷。適用于水中帶負電荷的膠體顆粒(如有機物、腐殖酸、細菌、大部分懸浮物)。

      • 非離子型: 不帶電荷。主要依賴分子鏈的吸附架橋作用,適用于電荷中性或弱電荷體系。

      • 兩性離子型: 同時帶有正負電荷基團,應用相對較少。

  2. 作為助凝劑的核心作用:

    • 強化絮凝: PAM的主要作用不是直接去除雜質,而是輔助和強化混凝劑(如PAC、硫酸鋁、三氯化鐵等)形成的微小絮體。

    • 架橋作用: 這是PAM最主要的作用機制。其長分子鏈像“橋梁”一樣,通過吸附作用同時連接多個微小絮體或膠體顆粒,將它們拉攏、聚集在一起。

    • 電中和作用: (尤其對于陽離子PAM)其正電荷可以中和帶負電的膠體顆粒或絮體的表面電荷,降低顆粒間的排斥力(ζ電位),促進它們碰撞聚集。

    • 網捕卷掃作用: 形成的較大絮體在下沉過程中,能像一張網一樣卷掃水中的更細小顆粒。

  3. 主要優勢:

    • 顯著提高絮凝效果: 能形成更大、更密實、沉降速度更快的絮體。

    • 改善沉降/過濾性能: 大而結實的絮體沉降更快,或更容易被過濾介質截留,從而提高固液分離效率

    • 降低混凝劑用量: 有效使用PAM通常可以減少所需混凝劑(如鋁鹽、鐵鹽)的投加量,有時降幅可達30%-50%,降低處理成本和產生的污泥量。

    • 擴大處理范圍: 對低溫低濁水、高濁度水、高色度水(含有機物多)等難處理水質,有更好的適應性和處理效果。

    • 減少污泥體積: 形成的絮體更密實,產生的污泥體積相對較小。

  4. 應用領域:

    • 飲用水處理: 澄清池、沉淀池(需符合嚴格的飲用水安全標準,特別是單體殘留量)。

    • 市政污水處理: 初沉池、二沉池,提高懸浮物去除率。

    • 工業廢水處理: 如造紙、印染、電鍍、采礦、食品加工、石油化工等行業廢水。

    • 污泥脫水: 作為絮凝劑/調理劑,在機械脫水(如帶式壓濾機、離心機、板框壓濾機)前投加,改善污泥的脫水性能,提高泥餅含固率。

    • 礦物加工: 在選礦中用于沉降和濃縮。

  5. 關鍵使用注意事項:

    • 溶解與配制: PAM通常是固體粉末或乳液,必須充分溶解成稀溶液(濃度通常為0.1%-0.5%)后才能使用。溶解過程需要一定時間(30-60分鐘)和適度的攪拌(避免劇烈剪切破壞分子鏈)。

    • 投加點: 通常在混凝劑之后、絮凝反應池的入口處投加。需要與水體有良好的混合和適當的水力條件(如慢速攪拌)以利于架橋作用的發揮。

    • 投加量: 非常關鍵! 投加量過少效果不佳;投加量過多反而會導致“膠體保護”現象(顆粒被過多聚合物包裹而重新穩定)或產生粘性大、難沉降的絮體,甚至堵塞濾池。需要通過燒杯試驗確定最佳投加量。

    • 離子類型選擇: 必須根據處理水質的特性(如膠體顆粒的電荷性質、濁度、pH、有機物含量等)選擇合適的PAM類型(陰、陽、非離子),選擇不當效果會大打折扣。

    • 水質影響: pH值、溫度、水中溶解性有機物等都會影響PAM的效果。

    • 健康與安全: PAM本身毒性很低,但其單體丙烯酰胺有神經毒性。用于飲用水處理的PAM產品對單體殘留量有極其嚴格的規定(如國標要求≤0.025%)。操作粉末時需注意粉塵防護。

總結來說:
聚丙烯酰胺是一種高效的高分子助凝劑,通過強大的吸附架橋和電中和作用,顯著提升混凝過程形成的絮體大小、密度和沉降速度,從而改善固液分離效果,提高水質凈化效率,并能在很多情況下降低主混凝劑的用量。其類型選擇、溶解配制和精準投加是發揮其最佳效能的關鍵。廣泛應用于各類水處理和污泥脫水工藝中。







 

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