聚丙烯酰胺及其衍生物在水處理中的運用
發布時間：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、鄉鎮日子污水、放射性廢水、重金屬廢水以及其它工業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，到現在商品PAM現已構成了多個大類、數十個品種，總產量已達行業總產量的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、醫藥、農業以及環保等范疇。而在水處理范疇中，跟著對環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廢水處理力度的不斷加大，加之PAM在處理水時表現出的杰出性能，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、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，前者首要用在經過沉積、吸附或者納濾除掉水中某些離子的場合，但現在還未見實踐運用；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；或者發生的絮體片大，易于上浮別離。這樣節約了處理本錢，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的時點再參加，如20世紀80年代黃石發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和坡縷石為原料經過聚合反響合成了一種PAM，用其獨自絮凝處理模仿原水，發現除濁與脫色作用優于未經坡縷石改性的PAM，出水符合要求。現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
鄉鎮日子污水以及受鄉鎮日子污水污染嚴峻的鄉鎮區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，對模仿的典型鄉鎮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鎮河水，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生的一起含銅、鎳的廢水，進行了小試和工業化穩定性實驗，出水中銅、鎳含量達標，新工藝現已實踐運用。
獨自運用PAM作為沉積劑或吸附劑處理重金屬廢水現在僅有少數實驗研討報導。
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在其它工業廢水處理中的運用
其它工業廢水品種繁復，性質不同很大，需求依據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，為廢水后續處理發明了杰出基礎。
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、處理本錢以及后續污泥處理等問題，使處理方案較優化。
（2）貫徹綠色、環保原則，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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