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聚丙烯酰胺在水处理中的应用

未知 发布时间:2020-06-30

聚丙烯酰胺( Polyacrylamide,简称PAM)是一类重要的线型水溶性高分子聚合物,具有良好的絮凝、吸附、增稠、耐剪性、降阻及分散等性能,在石油、采矿、水处理和造纸等行业中用途广泛,有“百业助剂”之称。随着经济的飞速发展,在水资源日益匮乏以及人们环保意识逐步提高的今天,聚丙烯酰胺优良的水处理性能备受人们关注,成为近年来水处理领域的研究热点。

聚丙烯酰胺的性能和作用

聚丙烯酰胺通过丙烯酰胺单体发生化学聚合反应或丙烯酰胺与其他单体发生共聚反应而获得,凡分子中丙烯酰胺含量超过50%以上的聚合物在工业中都被泛称为聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺分子中含有大量的酰胺基,容易形成氢键。因此,具有良好的水溶性和很高的化学活性。同时,酰胺基团可发生各种典型的反应,并通过这些反应获得多种功能性的衍生物。

聚丙烯酰胺的分子量具有很宽的调节范围,其按分子量的大小不同可分为低、中、高和超高分子四种,不同分子量的聚丙烯酰胺具有不同的性能和用途。

聚丙烯酰胺的分类与絮凝能力

聚丙烯酰胺及其衍生物可根据所带电荷的情况分成阴离子型、阳离子型、非离子型和两性型四大类。不同类型的聚丙烯酰胺性质不同,同一类型中不同聚丙烯酰胺性质也不同。

聚丙烯酰胺发挥凝聚作用主要通过两个方面进行,一是通过氢键结合、范德华力以及静电结合等作用对胶粒进行吸附,二是通过线型高分子链条在溶液中的吸附架桥作用来吸附缠结许多细小颗粒。

影响聚丙烯酰胺絮凝能力的主要因素有:

聚丙烯酰胺自身的相对分子质量、阳离子度与阴离子度的比例、离子化程度,温度、pH等作用条件以及与聚丙烯酰胺共用的凝聚剂/助凝剂的性质等。

阴离子型聚丙烯酰胺适用于粒子表面带正电荷的水质处理,阳离子型聚丙烯酰胺类絮凝剂主要絮凝表面带负电荷的胶粒。非离子型聚丙烯酰胺因不带离子型官能团,故其絮凝能力受含盐量和酸碱度的影响较阴离子型和阳离子型小。两性型聚丙烯酰胺因同时含有阴离子和阳离子官能团,所以较为特殊,二者的含量与分布对其絮凝助滤作用有较大的影响。

聚丙烯酰胺在水处理中的作用

1、与其他絮凝剂配合使用,可降低絮凝剂的使用量。在达到同等水质的条件下,聚丙烯酰胺作为助凝剂与其他絮凝剂复配使用,可显著降低絮凝剂的用量。

2、改善水质。在饮用水处理与工业废水处理中,聚丙烯酰胺作为助凝剂与其他凝聚剂共同使用时,可增强除浊和脱色效果,进而达到改善出水水质的目的。

3、提高絮体的沉降速度和絮体的强度。加入聚丙烯酰胺之后,絮体的沉降速度加快,且形成的絮体强度增高,有利于固液分离,因此被广泛用于污泥的脱水。

4、循环冷却系统的防垢与防腐。聚丙烯酰胺的加入可显著降低无机絮凝剂的用量,从而减少了无机物质在设备表面的沉积,进而延缓设备的结垢与腐蚀进度。

聚丙烯酰胺的毒性

对于哺乳类动物、水生生物和农田作物等来说,聚丙烯酰胺本身并没有毒性,而且对环境影响也没有很大的影响,更不存在燃烧、爆炸等方面的隐患。聚丙烯酰胺的毒性来自于聚合物中残留的丙烯酰胺单体和生产过程中引入的有毒重金属。丙烯酰胺是一种中等神经毒性物质,可损伤神经系统,中毒后表现为肌无力、运动失调等。

聚丙烯酰胺在水处理中的应用

聚丙烯酰胺及其衍生物的分子链上含有大量的的官能团,具有良好的水溶性、絮凝能力和吸附架桥能力,同时具有分子量高、稳定性好、应用范围广、使用量少及产生的污泥少等特点,故广泛应用各种类型污染水体的处理。且随着污水污染程度和排放量的日益增加,对聚丙烯酰胺的需求量也越来越大。当前,聚丙烯酰胺是世界范围内应用较广、效能较高的高分子有机合成水处理剂。

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