聚丙烯酰胺PAM在強酸性環境下的絮凝性能怎么樣？

【資料簡介】

聚丙烯酰胺PAM在強酸性環境下的絮凝性能怎么樣？

近年來，隨著核技術在工農業、醫療、地質、科研等領域的廣泛應用，越來越多的放射性污染物進入到土壤中。土壤清洗去污技術根據污染核素在放射性污染土壤中的分布規律，用物理篩分和化學去污相結合的方法去除污染核素。清洗后的土壤可回填或當做極低放廢物處置，而含有污染核素的廢水則當做放射性廢水處置，或經處理后循環利用，其去污效率高、工藝簡單、適用范圍較廣，因而有著良好的實際應用前景。但是，如果將土壤清洗工藝中的廢水直接處理或處置，則會產生大量的二次廢物，增加處理二次廢物的費用，因此有必要對土壤清洗廢水進行預處理，使之循環利用，以減少二次廢物的產生。當前，絮凝沉淀法作為國內外普遍接受的水處理方法，既經濟又簡單。該法向水中加入絮凝劑，使水中的膠體和懸浮物顆粒絮凝成較大的絮凝體而被分離出來，達到水質凈化的目的。

本工作使用陽離子型聚丙烯酰胺(CPAM)作水處理絮凝劑對土壤清洗廢水進行絮凝沉淀處理，將廢水中的泥沙懸浮物凝聚并沉淀下來。以1h內廢水上清液體積和泥沙含固量的改變量來表征絮凝劑的絮凝性能，探討CPAM相對分子質量(Mr)、離子度及用量與絮凝性能之間的關系，從而確定其在強酸性環境下的*使用參數。
1實驗部分

1.實驗方法

取自制的去污液，并將之與經烘干的小于250μm的土壤顆粒按體積比1∶1混合，經研磨清洗后得到泥沙含固量為50%的強酸性土壤清洗廢水。

在40℃水溫、200r/min下配制2g/L的CPAM溶液，取一定量該溶液加入廢水水樣中，在120r/min下攪拌1min，使絮凝劑與土壤膠粒充分接觸。記錄微絮體開始產生的時間，再在30r/min下攪拌20min，使微絮體進一步相互接觸以生成更大的絮體。靜置30min，形成的絮體進一步聚集并依靠重力自然沉降至燒杯底部。通過記錄上清液體積占總體積的百分比并在300℃條件下測定上清液泥沙含固量，即可驗證所使用絮凝劑的絮凝性能。

2結果與討論

2.1CPAM相對分子質量與絮凝性能的關系

2.2CPAM離子度與絮凝性能的關系

廢水上清液中的泥沙含固量先降低，后升高，體積分數先增大，后減小，當CPAM離子度為30%時，上清液泥沙含固量zui低，體積分數zui，CPAM絮凝性能zui高。

在酸性水溶液中，CPAM中的酰胺基會和H+發生如下反應：隨著離子度的增大，CPAM分子鏈上陽離子基團，即—NH+3增多，分子鏈之間的靜電排斥作用增強，高分子鏈更加伸展，有利于架橋效應，且負電粒子的中和作用加強，有利于絮凝沉淀;但離子度過大時，分子鏈上陽離子基團過多，使絮凝劑與膠體顆粒的吸附作用增加，導致能夠橋聯的結構減少，廢水中顆粒表面的負電荷*中和后，剩余正電荷使顆粒表面電荷性質反轉，顆粒間斥力增大，反而不利于絮凝。

2.3CPAM用量與絮凝性能的關系

當絮凝劑用量較少時，電性中和少，吸附架橋作用較弱，起不到電荷中和與吸附架橋的作用。增大用量，初期吸附量增大，有利于吸附電中和與吸附架橋，使形成的絮體粒徑增加，沉降速率增大。但當用量過大時，一方面，會使膠體粒子帶上異性電荷而重新處于穩定狀態;另一方面，大量的絮凝劑吸附在懸浮顆粒上將其包裹而產生膠體保護作用，阻止架橋結構的形成，因而絮凝性能反而降低

圖1為CPAM相對分子質量與絮凝性能的關系。圖1表明，在其他條件相同的情況下，隨著CPAM相對分子質量的增大，廢水上清液中的泥沙含固量(q)降低，體積分數(φ)增大。當CPAM相對分子質量為1400萬(相對分子質量在1400萬以上時由于其在略高于室溫的條件下溶解度過低而難以配制成溶液)時，上清液泥沙含固量zui低，體積分數zui大，CPAM絮凝性能zui高。

隨著相對分子質量的增大，其絮凝性能逐漸提高。這是因為聚合物相對分子質量太小時吸附架橋作用較弱，而相對分子質量增大則可增強這種作用，使絮團迅速增大，從而有利于絮凝沉淀，但聚合物相對分子質量過大也會導致聚合物水溶性變差，反而使其絮凝性能下降。

2.3CPAM用量與絮凝性能的關系

在其他條件相同的情況下，隨著CPAM用量的增大，廢水上清液中的泥沙含固量先降低，后升高，體積分數先增大，后減小，當CPAM(相對分子質量1 400萬，離子度30%)用量為13mg/L時，上清液泥沙含固量zui低，體積分數zui大，CPAM絮凝性能zui高，能在1h內將泥沙含固量從50%降至6%。當絮凝劑用量較少時，電性中和少，吸附架橋作用較弱，起不到電荷中和與吸附架橋的作用。增大用量，初期吸附量增大，有利于吸附電中和與吸附架橋，使形成的絮體粒徑增加，沉降速率增大。但當用量過大時，一方面，會使膠體粒子帶上異性電荷而重新處于穩定狀態;另一方面，大量的絮凝劑吸附在懸浮顆粒上將其包裹而產生膠體保護作用，阻止架橋結構的形成，因而絮凝性能反而降低

3 結 論

(1)CPAM在強酸性環境下依然具有穩定高效的絮凝性能;

(2)CPAM的絮凝性能隨著相對分子質量(*溶解)的增大逐漸升高，隨著離子度的增大先升高后降低，隨著用量的增加也是先升高后降低，當相對分子質量為1 400萬、離子度為30%、用量為13mg/L時，絮凝性能非常優異，能在1h內將泥沙含固量從50%降至6%