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聚丙烯酰胺絮凝效果的好壞取決于什么？

發(fā)布時(shí)間：2021-04-10 瀏覽次

聚丙烯酰胺絮凝效果的好壞取決于什么？
聚丙烯酰胺絮凝效果的好壞取決于很多因素，但主要取決于兩個(gè)因素：
（1）混凝劑水解后產(chǎn)生的壓縮雙電層機(jī)理、吸附電中和作用機(jī)理及高分子絡(luò)合物形成吸附架橋的連接能力，這是由混凝劑的性質(zhì)決定的；（2）微小顆粒碰撞幾率和如何控制他們進(jìn)行合理有效的碰撞。
顆粒在水中的接觸碰撞，主要有5種途徑：
（1）顆粒的布朗運(yùn)動；（2）顆粒間的沉速差異；（3）層流剪切；（4）素流剪切；（5）素流慣性碰撞。后三種歸結(jié)為流動水體的水力作用。而流動水體的素流動力作用對顆粒絮凝起主導(dǎo)作用。
       基于“機(jī)械力化學(xué)”的提出，流體中加入藥劑后，在初始階段，施加適當(dāng)?shù)募羟辛螅纳坪图涌炝肆黧w里物質(zhì)的物理、化學(xué)變化，或者改變了物質(zhì)的物理、化學(xué)變化，因而提出了“流體力化學(xué)”。
    流體力化學(xué)因素影響顆粒的碰撞。根據(jù)DLVO理論，當(dāng)粒徑為10μm（比較體粒徑大，在懸浮物粒徑范圍內(nèi)），即10-3cm時(shí)，它的運(yùn)動速度v=0.008 90cm/8 ，由于運(yùn)動速度太小，在布朗運(yùn)動作用下，不能產(chǎn)生有效的碰撞，即不能產(chǎn)生凝聚和絮凝。當(dāng)剪切污泥水溶液時(shí)，體系形成素流運(yùn)動，給顆粒一定的能量。
    當(dāng)對污泥水施加剪切力時(shí)，每個(gè)顆粒的運(yùn)動能與粒徑的5次方成正比。所以剪切使粒徑較大的顆粒動能較大，而粒徑較小的顆粒動能較小，由此顆粒間產(chǎn)生了速度梯度，提高了顆粒碰撞的幾率。此外，機(jī)械攪拌能使形成的絮凝體在污泥層中受到相互摩擦和擠壓作用，從而有利于形成密實(shí)的顆粒群。因此施加的剪切力對絮凝作用利。
       陰離子聚丙烯酰胺存在一部分-CONH3 ，具有弱的陽離子性。將其用堿部分水解而導(dǎo)入羧基（-COOH）后，由于兩種離子的靜電吸引，聚合物鏈卷曲，凝聚能力下降。繼續(xù)進(jìn)行水解，羧基部分電離，由于羧基之間的排斥力，聚合物呈弱陰離子性，分子鏈程較舒展?fàn)顟B(tài)，而使有效鏈增長。由于體系中的膠體顆粒大多呈負(fù)電性，所以懸浮膠體顆粒與絮凝劑分子間的結(jié)合不是靠羧基而是與酰胺基形成氫鍵結(jié)合。因此，要使聚丙烯酰胺充分發(fā)揮其架橋作用，必須使分子鏈張開，是酰胺基充分暴露出來，以便與顆粒接觸及吸附。
      在廢水處理中常用陰離子聚丙烯酰胺，由于其本身與水中膠體顆粒帶有同樣的負(fù)電荷，所以在使用過程中需與Al3+等一些陽離子金屬鹽配合使用，陽離子的Al3+與陰離子聚丙烯酰胺和膠體顆粒間都可發(fā)生靜電吸附作用，使陰離子聚丙烯酰胺和膠體顆粒的橋聯(lián)作用加強(qiáng)，產(chǎn)生的絮體更大、更結(jié)實(shí)、不易破碎。
        關(guān)于高分子絮凝劑的作用原理，一般認(rèn)為是“吸附-電中和—橋連”原理。污泥水中的膠體顆粒大多帶負(fù)電，而陰離子聚丙烯酰胺具有弱的陽離子性。
        在絮凝過程中，高分子濃度較低時(shí)，吸附在顆粒表面上的高分子長鏈可能同時(shí)吸附在另一個(gè)顆粒的表面上，通過“架橋”方式將兩個(gè)或更多的微粒聯(lián)在一起，從而導(dǎo)致絮凝，這就是發(fā)生高分子絮凝作用的“架橋”機(jī)理。架橋的必要條件是顆粒上存在空白表面，如果溶液中的高分子濃度很大，顆粒表面已完全被所吸附的高分子所覆蓋，則顆粒不再會通過架橋而絮凝，此時(shí)高分子起的是保護(hù)作用。使用，絮凝實(shí)驗(yàn)中，高分子的加入量存在一個(gè)值，超過此值時(shí)，絮凝效果反而下降。
       污泥水中的帶電顆粒被PAM橋聯(lián)，則PAM必須能跨越膠體顆粒間的雙電層的排斥作用范圍，即PAM跨越膠體顆粒間的相互作用時(shí)，架橋才成為可能。

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