聚丙烯酰胺絮凝效果的好坏取决于很多因素

时间：2020-12-24 08:56

       聚丙烯酰胺絮凝效果的好坏取决于很多因素，但主要取决于两个因素：
       （1）混凝剂水解后产生的压缩双电层机理、吸附电中和作用机理及高分子络合物形成吸附架桥的连接能力，这是由混凝剂的性质决定的；
       （2）微小颗粒碰撞几率和如何控制他们进行合理有效的碰撞。 颗粒在水中的接触碰撞，主要有5种途径：
       （1）颗粒的布朗运动；
       （2）颗粒间的沉速差异；
       （3）层流剪切；
       （4）素流剪切；
       （5）素流惯性碰撞。
       后三种归结为流动水体的水力作用。而流动水体的素流动力作用对颗粒絮凝起主导作用。 基于“机械力化学”的提出，流体中加入药剂后，在较初始阶段，施加适当的剪切力后，改善和加快了流体里物质的物理、化学变化，或者改变了物质的物理、化学变化，因而提出了“流体力化学”。 流体力化学因素影响颗粒的碰撞。根据DLVO理论，当粒径为10μm（比较体粒径大，在悬浮物粒径范围内），即10-3cm时，它的运动速度v=0.008 90cm/8 ，由于运动速度太小，在布朗运动作用下，不能产生有效的碰撞，即不能产生凝聚和絮凝。        当剪切污泥水溶液时，体系形成素流运动，给颗粒一定的能量。 当对污泥水施加剪切力时，每个颗粒的运动能与粒径的5次方成正比。所以剪切使粒径较大的颗粒动能较大，而粒径较小的颗粒动能较小，由此颗粒间产生了速度梯度，提高了颗粒碰撞的几率。此外，机械搅拌能使形成的絮凝体在污泥层中受到相互摩擦和挤压作用，从而有利于形成密实的颗粒群。因此施加的剪切力对絮凝作用利。 阴离子聚丙烯酰胺存在一部分-CONH3 ，具有弱的阳离子性。将其用碱部分水解而导入羧基（-COOH）后，由于两种离子的静电吸引，聚合物链卷曲，凝聚能力下降。继续进行水解，羧基部分电离，由于羧基之间的排斥力，聚合物呈弱阴离子性，分子链程较舒展状态，而使有效链增长。由于体系中的胶体颗粒大多呈负电性，所以悬浮胶体颗粒与絮凝剂分子间的结合不是靠羧基而是与酰胺基形成氢键结合。
       因此，要使聚丙烯酰胺充分发挥其架桥作用，必须使分子链张开，是酰胺基充分暴露出来，以便与颗粒接触及吸附。 在废水处理中常用阴离子聚丙烯酰胺，由于其本身与水中胶体颗粒带有同样的负电荷，所以在使用过程中需与Al3+等一些阳离子聚丙烯酰胺金属盐配合使用，阳离子的Al3+与阴离子聚丙烯酰胺和胶体颗粒间都可发生静电吸附作用，使阴离子聚丙烯酰胺和胶体颗粒的桥联作用加强，产生的絮体更大、更结实、不易破碎。 关于高分子絮凝剂的作用原理，一般认为是“吸附-电中和—桥连”原理。污泥水中的胶体颗粒大多带负电，而阴离子聚丙烯酰胺具有弱的阳离子性。 在絮凝过程中，高分子浓度较低时，吸附在颗粒表面上的高分子长链可能同时吸附在另一个颗粒的表面上，通过“架桥”方式将两个或更多的微粒联在一起，从而导致絮凝，这就是发生高分子絮凝作用的“架桥”机理。架桥的必要条件是颗粒上存在空白表面，如果溶液中的高分子浓度很大，颗粒表面已完全被所吸附的高分子所覆盖，则颗粒不再会通过架桥而絮凝，此时高分子起的是保护作用。使用，絮凝实验中，高分子的加入量存在一个较佳值，超过此值时，絮凝效果反而下降。
       污泥水中的带电颗粒被PAM桥联，则PAM必须能跨越胶体颗粒间的双电层的排斥作用范围，即PAM跨越胶体颗粒间的相互作用时，架桥才成为可能。