行业知识-沁阳市科源净水材料厂

聚合氯化铝铁（PAFC）絮凝剂的性能研究

发布时间：2022-08-05

　　2005年城市生活污水处理率已达到38.5%,但这还不能满足控制生活污水中污染物质排放总量的要求,因此,还须加快城市污水处理厂的建设。选取常用的铝盐、铁盐系列混凝剂,以ph、浊度、碱度、cod、总氮、总磷等为检测指标,试验不同混凝剂投加量、原水不同ph值等变化对处理效率的影响，进行研究具有迫切性。　　在水处理中,絮凝是一种重要而被广泛采用的工艺方法。它是通过化学机理把胶体物质和小的悬浮粒聚集成大的集合体,以提高这些集合体对溶解的各种杂质的吸收,从而有利于在随后的沉积/浮选过滤过程中排除这些物质。kuo和wamser首先合成了复合型混凝剂——聚碱式氯化铝铁(简写pafc),发现该聚合物具有较好的混凝效果。聚合氯化铝铁(pafc)是一种新型，无机阳离子复合絮凝剂，pafc既具有铝盐絮凝剂矾花大、水处理面宽、除浊效果好、对设备管路腐蚀性小等优点;还具有铁盐絮凝剂絮题沉降快、易于分离、低温水处理性能好、水处理ph值范围大等特点。目前，pafc已成功用于饮用水、工业用水及多种工业废水的处理。　　1. 絮凝剂的作用机理　　1.1胶体颗粒失去稳定性的过程称为脱稳过程。脱稳即意味着液体中原来均匀分散的固体微粒结合成了较大的颗粒，从液体中沉淀下来。这种现象即称为凝聚。在凝聚的程度上可分为凝结和絮凝;聚集程度不大，甚至通过简单的搅拌可以使固体微粒重新分散的这种可逆性聚集被称为絮凝，而凝结则是在固体微粒间距离相对较小时发生的聚集，这种聚集是不可逆的，仅用简单的搅拌是不可能使固体微粒重新分散的。投加絮凝剂可以加速水中胶体颗粒凝聚成大颗粒，其作用机理的解释有以下几种：　　a. 压缩双电层与电荷中和作用　　b. 高分子絮凝剂的吸附架桥作用　　c. 絮体的卷扫沉淀作用　　1.2 pafc的作用机理　　聚合氯化铝铁由廉价的氯化铝的和氯化铁共聚合而成。因此它兼具铝盐和铁盐的絮凝特性。铝盐和铁盐在水处理过程中发生水解和聚合反应过程，水中的胶体颗粒能强烈吸附水解和聚合反应过程中出现的各种产物：各种al3+ 和fe3+的化合物和多种多核羟基络离子。被吸附的带正电的多核羟基络离子能够压缩双电层，降低动电位(ζ电位)，同时进行着架桥作用。多核聚合物为两个以上的胶体颗粒所共同吸附，将两个或多个胶体颗粒架桥连接等。这些属于胶体颗粒的聚集作用，从而逐步形成絮凝体，絮凝剂终形成的聚合度很大的al(oh)3或fe(oh)3将使絮凝过程加速，絮凝体由小变大。　　1.3 影响絮凝剂作用效果的工艺条件　　无论是天然的絮凝剂,还是人工合成的絮凝剂，除了非离子型的絮凝剂以外，都是电解质。所有的电解质都具有絮凝作用，只是絮凝作用的大小各有不同而已。絮凝作用是复杂的物理和化学过程。因此，影响絮凝剂作用的因素也是复杂的和多方面的。例如，溶液的ph值、温度、搅拌速度、搅拌时间以及絮凝剂本身的性质、结构特点、分子量大小和用量多少，所采用的分离方法、工艺设计条件等，另外被絮凝的固体粒子的性质和直径大小及ζ电位大小等等，这些因素都会对絮凝效果产生直接的影响，有时甚至是决定性的影响。　　1.4 复合无机高分子絮凝剂　　无机高分子絮凝剂(inorganic polymer flocculent)作为第二代无机絮凝剂，比传统凝聚剂(如硫酸铝、氯化铁等)效能更优异，比有机高分子絮凝剂(opf)(pam)价格低廉等优点，成功地应用在给水、工业废水以及城市污水的各种流程(包括前处理、中间处理和深度处理)中，现已成为主流絮凝剂。　　复合型无机高分子絮凝剂(见表1)是指含有铝盐、铁盐和硅酸盐等多种具有絮凝或助凝作用的物质，它们预先分别经羟基化聚合后再加以混合，或先混合再加以羟基化聚合，形成羟基化的更高聚合度的无机高分子形态，具有较单一无机高分子絮凝剂更为优异的絮凝性能和对胶体颗粒的混凝沉降效果的产品。目前国内主要有以下品种，见表1　　2 实验部分　　2.1 主要仪器与试剂　　实验药品:三氯化铁、三氯化铝、氢氧化钠、重铬酸钾、试亚铁灵指示液、聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铝铁等;　　实验仪器:722型分光光度计、phs—3c精密ph、500毫升全玻璃回流装置等、恒温培养箱及玻璃仪器(滴定管、烧杯等);　　2.2 cod的测定方法(重铬酸钾法)　　2.2.1 原理：　　在强酸的溶液中，准确加入过量的重铬酸钾标准溶液，加热冷凝回流，将水样中的还原性物质氧化，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂，用硫酸亚铁铵回滴，根据所消耗的重铬酸钾计算水样的化学需氧量。　　2.2.2 标定方法：　　准确吸取10.00ml的重铬酸钾溶液于500ml的锥形瓶中，加水稀释至110ml左右，缓慢加入30ml浓硫酸，冷却后，加入3滴试亚铁灵指示剂。用硫酸亚铁铵滴定。溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点。　　c=0.2500×10.00/v试中的：c代表硫酸亚铁铵标准溶液的浓度　　v代表硫酸亚铁铵标准溶液的用量　　滴定测得c=0.098mol/l　　2.2.3 测定步骤：　　取20ml的混合水样(或适量水样稀释至20ml)置于250ml的磨口回流锥形瓶中，准确加入10.00ml重铬酸钾标准溶液及沸石数粒，连接磨口锥形瓶，从冷凝管的上口慢慢加入30ml硫酸-硫酸银溶液，轻轻摇动锥形瓶使溶液混合均匀，冷凝回流2小时。　　冷却后，用90ml的水冲洗冷凝管壁，取下锥形瓶，溶液的总体积不得少于140ml，否则因酸度太大，滴定终点不明显。　　溶液再冷却后，加3滴试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点，记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量。　　测定水样的同时，取20.00ml蒸馏水，按同样的操作步骤作空白实验，记录空白时硫酸亚铁铵的用量。　　cod=(v-v0)×c×8×1000/v　　c :硫酸亚铁铵标准溶液的浓度(mol/l)　　v0:滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液的用量(ml)　　v1:滴定水样时硫酸亚铁铵标准溶液的用量(ml)　　v:水样的体积(ml)　　8:氧的摩尔质量(g/ml)　　2.3 浊度标准曲线的绘制：　　2.3.1 硅藻土的浊度标准液的配制：　　称取10g的硅藻土，于研体中加入少许蒸馏水调成糊状并研细，移至1 000 ml量筒中，加水至刻度。充分搅拌，静置24 h，用虹吸法仔细将上层800 ml悬浮液移至第二个1 000 ml量筒中。向第二个量筒内加水至1 000 ml，充分搅拌后再静置24 h。虹吸出上层含较细颗粒的800 ml悬浮液，弃去。下部沉积物加水稀释至1 000 ml。充分搅拌后贮于具塞玻璃瓶中，作为浑浊度原液。取上述悬浊液50 ml置于已恒重的蒸发皿中，在水浴上蒸干。于105 ℃烘箱内烘2 h，至干燥器中冷却30 min，称重。重复以上操作，即，烘1 h，冷却，称重，直至恒重。求出每毫升悬浊液中含硅藻土的重量(mg)。吸取含250 mg硅藻土的悬浊液，置于1 000ml容量瓶中，加水至刻度，摇匀。此溶液浊度为250度。吸取浊度为250度的标准液100 ml，置于250 ml容量瓶中，用水稀释至标线，此溶液浊度为100度的标准液。　　2.3.2 浊度标准曲线的制作：　　取7个250 ml容量瓶，分别加入0、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120ml 250 ntu的浊度标准储备液，用去离子水定容后摇匀。以去离子水作参比，用722型分光光度计在340 nm波长处测定吸光度a，所得结果见表2。　　根据上表数据绘制标准曲线(见图1)，求得标准曲线回归方程如下：　　浊度=吸光度(a) ×384.3941 - 13.0627 γ=0.993007(相关系数)　　3. pafc的絮凝实验：　　实验所用的生活污水来源于上海瑞威机电设备有限公司旁边的河内，原水样水质分析：取200ml生活污水水样，用uv755b型分光光度计分别于330nm和340nm处测其吸光度值，根据吸光度值计算出原水相应的指标值如表3：　　3.1 搅拌速度和搅拌时间对絮凝效果的影响　　搅拌速度和时间选择的恰当，可以加速絮凝作用，从而有利于絮凝剂发挥作用，提高絮凝效果。　　取4份200ml的废水样于烧杯中，先用phs—3c精密ph计调节ph值到8.0，再加入0.15g/200ml pafc絮凝剂，用78-1型磁力加热搅拌器搅拌。一个烧杯以50r/min转速搅拌2min，第二个烧杯以100r/min转速搅拌2min，第三个烧杯以150r/min转速搅拌2min，第四个烧杯以200r/min转速搅拌2min,均静置沉降20min后取其上清液，测其浊度、ph值、cod值。结果如表4所示

聚丙烯酰胺简介及分类

发布时间：2022-08-05

　　聚丙烯酰胺(Polyacrylamide)简称PAM，由丙烯酰胺单体聚合而成，是一种水溶性线型高分子物质。单体丙烯酰胺化学性质非常活泼，在双键及酰胺基处可进行一系列的化学反应，采用不同的工艺，导入不同的官能基团，可以得到不同电荷产品：阴离子、阳离子、非离子、两性离子聚丙烯酰胺。PAM的平均分子量从数千到数千万以上沿键状分子有若干官能基团，在水中可大部分电离，属于高分子电解质。根据它可离解基团的特性分为阴离子型(如--COOH,--SO3H,--OSO3H等)阳离子型(如--NH3OH,--NH2OH,-CONH3OH)和非离子型。产品外观为白色粉末，易溶于水，几乎不溶于苯，乙醚、酯类、丙酮等一般有机溶剂，其水溶液几近透明的粘稠液体，属非危险品，无毒、无腐蚀性，固体PAM有吸湿性，吸湿性随离子度的增加而增加，PAM热稳定性好;加热到100℃稳定性良好，但在150℃以上时易分解产中氮气，在分子间发生亚胺化作用而不溶于水，密度(克)毫升23℃1.302。玻璃化湿度153℃，PAM在应力作用下表现出非牛顿流动性。　　使用特性　　1)絮凝性：PAM能使悬浮物质通过电中和，架桥吸附作用，起絮凝作用。　　2)粘合性：能通过机械的、物理的、化学的作用，起粘合作用。　　3)降阻性：PAM能有效地降低流体的摩擦阻力，水中加入微量PAM就能降阻50—80%。　　4)增稠性：PAM在中性和酸条件下均有增稠作用，当PH值在10以上PAM易水解。呈半网状结构时，增稠将更明显。　　PAM的作用原理简介　　1)絮凝作用原理：PAM用于絮凝时，与被絮凝物种类表面性质，特别是动电位，粘度、浊度及悬浮液的PH值有关，颗粒表面的动电位，是颗粒阻聚的原因加入表面电荷相反的PAM，能速动电位降低而凝聚。　　2)吸附架桥：PAM分子链固定在不同的颗粒表面上，各颗粒之间形成聚合物的桥，使颗粒形成聚集体而沉降。　　3)表面吸附：PAM分子上的极性基团颗粒的各种吸附。　　4)增强作用：PAM分子链与分散相通过种种机械、物理、化学等作用，将分散相牵连在一起，形成网状，从而起增强作用。　　一、阴离子聚丙烯酰胺　　[产品应用] 1、主要用作絮凝剂：对于悬浮颗粒，较粗、浓度高、粒子带阳电荷，水PH值为中性或碱性的污水，由于阴离子聚丙烯酰胺分子链中含有一定量极性基能吸附水中悬浮的固体粒子，使粒子间架桥形成大的絮凝物。因此它加速悬浮液中的粒子的沉降，有非常明显的加快溶液的澄清，促进过滤等效果。该产品广泛用于化学工业废水、废液的处理，市政污水处理。自来水工业、高浊度水的净化、沉清、洗煤、选矿、冶金、钢铁工业、锌、铝加工业、电子工业等水处理。 2、用于石油工业、采油、钻井泥浆、废泥浆处理、防止水窜、降低摩阻、提高采收率、三次采油得到广泛运用。 3、用于纺织上浆剂、浆液性能稳定、落浆少、织物断头率低、布面光洁。 4、用于造纸工业、一是提高填料、颜料等存留率。以降低原材料的流失和对环境的污染;二是提高纸张的强度(包括干强度和湿强度)，另外，使用PAM还可以提高纸抗撕性和多孔性，以改进视觉和印刷性能，还用于食品及茶叶包装纸中。 5、其他行业，食品行业，用于甘蔗糖、甜菜糖生产中蔗汁澄清及糖浆磷浮法提取。酶制剂发酵液絮凝澄清工业，还用于饲料蛋白的回收、质量稳定、性能好，回收的蛋白粉对鸡的成活率提高和增重、产蛋无不良影响，合成树脂涂料，土建灌浆材料堵水，建材工业、提高水泥质量、建筑业胶粘剂，填缝修复及堵水剂，土壤改良、电镀工业、印染工业等。　　二、阳离子聚丙烯酰胺　　阳离子聚丙烯酰胺在酸性或碱性介质中均呈现阳电性，它通常会比阴离子或非离子型聚丙烯酰胺分子量低，其澄洁污水的性能主要是通过电荷中和作用而获得。这类絮凝剂的功能主要是絮凝带负的电荷，具有除浊、脱色功能。在酒精厂、味精厂、制糖厂、肉制品厂、饮料厂、印染厂的等废水处理中用阳离子聚丙烯酰胺要比用阴离子聚丙烯酰胺，非离子聚丙烯酰胺或无机盐效果要高数倍或数十倍，因为这类废水普遍带有阴电荷。目前使用水溶性偶氮引发剂AIBA等，已能将其分子量提高到千万以上。　　阳离子聚丙烯酰胺适用高速离心机、带式压滤机、板框压滤机等专用污泥脱水机械，具有形成絮团速度快，絮团粗大，耐挤压和剪切、成团性好，易与滤布剥离等特点。所以脱水率高，滤饼含液低，用量少，能大大降低用户使用成本。也能用于盐酸、中浓度硫酸等液体，分离净化其中所含的悬浊性物质。因此该产品广泛应用于城市污水处理厂、啤酒厂、食品厂、制革厂、造纸厂、石油化工厂、油田、冶金、化学工业和化妆品等污泥脱水处理上。　　三、非离子聚丙烯酰胺　　[产品应用]　　1、主要用作絮凝剂：由于其分子链中含有一定量极性基因能吸附水中悬浮的固体粒子，使粒子间形成大的絮凝物。它加速悬浮液中的粒子的沉降，有非常明显的加快溶液的澄清，促进过滤等效果，广泛用于化学工业废水、废液的处理，市政污水处理。尤其当污水呈酸性时，采用本产品为适宜。可与无机絮凝剂聚铁、聚铝等无机盐配合使用。　　2、用于石油工业、采油、钻井泥浆、废泥浆处理、防止水窜、降低摩阻、提高采收率、三次采油得到广泛运用。　　3、用于纺织上浆剂、浆液性能稳定、落浆少、织物断头率低、布面光洁。　　4、用于造纸工业、一是提高填料、颜料等存留率。以降低原材料的流失和对环境的污染;二是提高纸张的强度(包括干强度和湿强度)，另外，使用PAM还可以提高纸抗撕性和多孔性，以改进视觉和印刷性能，还用于食品及茶叶包装纸中。　　5、其他行业，食品行业，用于甘蔗糖、甜菜糖生产中蔗汁澄清及糖浆磷浮法提取。酶制剂发酵液絮凝澄清工业，还用于饲料蛋白的回收、质量稳定、性能好，回收的蛋白粉对鸡的成活率提高和增重、产蛋无不良影响，合成树脂涂料，土建灌浆材料堵水，建材工业、提高水泥质量、建筑业胶粘剂，填缝修复及堵水剂，土壤改良、电镀工业、印染工业等。　　四、两性离子聚丙烯酰胺　　产品形态:两性离子聚丙烯酰胺(ACPAM)外观为白色粉粒。产品特点:两性离子聚丙烯酰胺因分子内含阳离子基和阴离子基，它具备了一般阳离子絮凝剂的使用特点外，表现了更优异的性能。此类絮凝剂可在大范围的PH值内使用，具有更高的滤水量，较底的滤饼含水率，也可用于强酸浸提矿石或从含金属的酸性催化剂中回收有价值的金属。　　两性离子型绝非阴离子型、阳离子型的混合。如果把阳离子聚丙烯酰胺与阴离子聚丙烯酰胺配合使用则会发生反应产生沉淀。所以两性离子产品为理想。主要用途：　　油田调剖堵水剂、与交联剂、稳定剂、促凝剂联合作用，生成具有重要聚合凝胶和树脂凝胶的高强凝剂胶堵水剂。它通过附、物理堵塞等作用堵塞地层孔隙和裂缝，调整比例，可控制凝胶时间，以适应不同地质清况。各种油污，有机、无机、污水、复杂污水的处理。在PH变化不定的污水系统中。用于污泥脱水。用于造纸助剂。