聚丙烯酰胺

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祥源聚丙烯酰胺絮凝工艺的技术分析

祥源聚丙烯酰胺絮凝过程既是古老的水质净化处理方法，又是当今众多水处理工艺技术中应用广泛、普通的单元操作工艺技术。聚丙烯酰胺絮凝过程作为众多处理工艺流程中不可缺少的前置关键环节，其效果的好坏往往决定后续工艺流程的运行工况、终出水质量和成本费用，因此，它始终是水处理工程中重要的研究开发领域。我国现有近百余家聚丙烯酰胺生产厂，年总产量约30万吨，但大多为粗放型小规模的乡镇企业。企业多、产值低，工艺技术落后、高能耗、重污染、低品位是目前我国无机高分子聚丙烯酰胺生产存在的普遍而的问题。如何强化聚丙烯酰胺絮凝工艺，提高生产工艺，成为水处理技术人员的重要课题。

祥源强化聚丙烯酰胺絮凝过程需要提高两方面的技术：发展新型能聚丙烯酰胺；发展聚丙烯酰胺絮凝反应器，技术上取得新的突破。同时做到相互协同发展，进而将这两方面优势有机地结合起来，建立新型聚丙烯酰胺絮凝工艺技术系统，从整体上改进水处理聚丙烯酰胺絮凝过程的质量和面貌。

祥源在研究开发新型聚丙烯酰胺方面：无机高分子聚丙烯酰胺（IPF）无疑是当前研究的。由于它比传统聚丙烯酰胺具有适应性强、、可成倍提能且相对等优点，因而近年已得到广泛重视，正逐步发展成为混凝过程的主流药剂。其中，聚合氯化铝是当前工业生产技术成熟、效能高、应用为广泛的无机高分子聚丙烯酰胺品种。同时，以聚合氯化铝产品作为基本原料，还可衍生制备出多种系列的适合于不同水质处理状况的复合型无机高分子聚丙烯酰胺。如聚合铝铁、聚合硅铝以及有机复合型聚丙烯酰胺。尽管大量的混凝实践证明聚合铝聚丙烯酰胺比传统铝盐凝聚剂的混凝效能提高2~3倍。但对于这类新型药剂为何会地尚缺乏全面深入的科学验证和理论诊断，一般的认识和处理方法尚停留在沿用传统凝聚剂的概念或主观推断，尚缺少直接的实验验证。实际上，在聚合铝应用基础方面，从形态分布及其转化规律，聚合反应控制参数及其制备条件，投加后的形态转化及其稳定性，凝聚聚丙烯酰胺絮凝机理及效能，以及应用工艺技术等诸多方面，均有别于传统凝聚剂，这些问题只有经过全面系统深入地研究，才能够得到较确切的解答，同时促进这类新型药剂的进一步提高并扩展其应用范围。

祥源现代化学及聚丙烯酰胺絮凝理论： 基于上述原因，我们就以现代化学及聚丙烯酰胺絮凝理论为基础，追踪当前国际研究发展动向，同时结合实际生产工艺及水处理实践，从混凝理论的发展，聚合铝水解形态转化及其分布特征，聚丙烯酰胺絮凝形态稳定性及电动特性，以及凝聚聚丙烯酰胺絮凝效能，作用机理与聚丙烯酰胺絮凝动力学，聚合铝聚丙烯酰胺絮凝应用实践等多方面进行了全面深入、系统地研究，为深入揭示聚合水解－聚合反应过程及形态转化规律，阐明聚合铝水解聚合形态与凝聚作用机理及聚丙烯酰胺絮凝动力学的相互关系，建立定量聚合铝的表面吸附沉淀模式提供科学理论研究的基础。同时也为进一步改进聚合铝产品质量，提高凝聚剂聚丙烯酰胺絮凝效能，拓宽应用范围提供必要的应用基础理论研究依据。终为推动和发展我国无机高分子聚丙烯酰胺的基础应用理论研究，提高工业化生产技术水平及其应用实践作出贡献。

祥源聚丙烯酰胺表面吸附作用：
什么是水溶性有机聚合物 ？目前应用于水处理中的高分子凝剂，为分子量由数万至数百万的高分子水溶性有机聚合物。有机高分子聚丙烯酰胺具有在颗粒间形成更大的絮体及由此产生的表面吸附作用。因而，近年来国内外在研究和应用方面都进展得很快。聚丙烯酰胺的种类很多，按其来源可分为天然和人工合成的两大类。天然高分子聚丙烯酰胺主要有淀粉、单宁、纤维素、藻朊酸钠、古尔胶、动物胶和白明胶等等。 天然高分子聚丙烯酰胺可经过各种化学改性以适应不同的需要，如淀粉可改性为糊精、苛化淀粉、含磷酸盐－CH2OPO（CH）2和含胺基－CH2CH2NH2的淀粉等。

一般来说天然高分子聚丙烯酰胺价格低廉，但分子量较低且不稳定，使用时用量高，效果不佳且排放时有可能产生BOD等问题。所以，除考虑到毒性而使用人工合成的高分子聚丙烯酰胺。其中用得为广泛的要属分子量为300万以上的聚丙烯酰胺及其衍生物。实践证明，不同的高分子聚丙烯酰胺，对不同的水质处理效果相差很大，其佳效果的用量幅度很小，超过一定范围，反而会形成复稳。

高聚合度的水溶性有机高分子聚合物或共聚物的分子中，含有许多能与胶粒和细徽悬浮物颗粒表面上某些点位起作用的活性基团，分子量在数十万至数百万。根据聚丙烯酰胺聚合物单体上活性基团在水中的离解情况，按官能团分类可分为非离子型、阴离子型和阳离子型三类。表1是许多高分子聚丙烯酰胺的主要官能团。

国内外常用的具有代表性的高分子聚丙烯酰胺有：非离子型－聚丙烯酰胺（简写为PAM，分子量在150万－900万，商品浓度一般为8%）、聚氧化乙烯；阴离子型－聚丙烯酸（PAA）、聚甲基丙烯酸水解聚丙烯酰胺（HPAM）、聚磺基苯乙烯；阳离子型－丁基溴聚乙烯吡、聚二丙烯二甲基胺（PDADMA）。用量一般为废水量的百万分之一至百万分之二。　　

祥源当聚丙烯酰胺为离子型，且其电性与胶粒表面电荷相反时，聚丙烯酰胺就考虑到降低ξ电位和吸附桥连的双重作用，聚丙烯酰胺絮凝效果就特别显著；而当其点性与胶粒表面电荷相同时，则要求双方的电荷都不太强。为要充分发挥聚丙烯酰胺的吸附桥连作用，应使它的长链生长到大限度，同时让可离解的基团达到大的离解度且得到充分的暴露，以便产生更多的带电部位，并与微粒有更多的碰撞机会，结果聚丙烯酰胺絮凝效果可提高数倍。

当然，聚丙烯酰胺的选择及使用量要根据废水的具体性质而定，总的原则是所用的聚丙烯酰胺、易得、、使用量少。生成的聚丙烯酰胺絮凝物易沉降分离。

聚丙烯酰胺pH值和化学架桥作用
使用无机聚丙烯酰胺时要注意其适用的pH值范围，一般在投加无机盐聚丙烯酰胺后再添加pH调节剂。对高分子聚丙烯酰胺，为了充分发挥其在水中的化学架桥作用，应选用能在水中均匀分散、溶解，具有吸附活性基因的高分子化合物、水容性高分子化合物。为了使其在水中处于较大的分散状态，一般先用纯水或软水溶解配成一定浓度的溶液，然后再加到待处理的废水中去。因为这些高分子化合物往往会受到水质的影响。使分子的扩散和离子基的离解受到抑制，处理效果下降。

祥源聚丙烯酰胺絮凝反应器说明：在聚丙烯酰胺絮凝反应器方面，目前处于主流的反应器有：隔板反应池、涡流式反应池、机械搅拌反应池、静态混合器、文丘里管道混合器、机械加速澄清池、固定聚丙烯酰胺絮凝器等等。
为了使胶体脱稳和絮体颗粒增大密实，并降低能耗、药耗，就需要对聚丙烯酰胺絮凝设备结构构造进行深入研究，开发出新型的聚丙烯酰胺絮凝设备。根据涡流理论设计的多极涡流管式混合器和通过一系列格网以增加水流紊动度来提高聚丙烯酰胺絮凝效果的竖流往复折流式聚丙烯酰胺絮凝反应器便是其中效果较好的两种聚丙烯酰胺絮凝设备。