非離子聚丙烯酰胺的應(yīng)用

　　非離子型合成有機(jī)高分子絮凝劑可有效降低廢水中的污染物指標(biāo)，如化學(xué)耗氧量(COD)、固體懸浮物(SS)以及濁度或色度等，可廣泛用于處理城市污水和工業(yè)廢水。此外，還可以應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中。

　　城市污水處理中的應(yīng)用

　　隨著我國(guó)城市化程度的不斷提高，污水排放量持續(xù)增長(zhǎng)，1999年中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)指出，生活污水排放量2037681萬(wàn)噸首次超過(guò)工業(yè)廢水排放量1973036萬(wàn)噸。目前全國(guó)城市生活污水處理率尚不足15%，近年來(lái)新建的城市污水處理廠多數(shù)是生物二級(jí)處理，由于二級(jí)處理的基建投資大，令多數(shù)中小城鎮(zhèn)無(wú)法承受。因此開(kāi)發(fā)一種基建投資省，處理效率高的污水處理新工藝，如強(qiáng)化一級(jí)處理成為當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題。強(qiáng)化一級(jí)處理的主要工藝有：化學(xué)絮凝工藝、生物絮凝劑工藝和化學(xué)生物絮凝劑工藝。與常規(guī)一級(jí)處理相比，不僅對(duì)水中微細(xì)懸浮顆粒(<10μm)的脫除率得到顯著提高，更重要的是對(duì)膠體狀態(tài)的污染物有較好的去除效果。隨著新型高效水處理劑的不斷開(kāi)發(fā)應(yīng)用和絮凝反應(yīng)及工藝條件的優(yōu)化，10年來(lái)城市污水強(qiáng)化一級(jí)處理又得到新發(fā)展，其工藝已成為歐洲一些國(guó)家研究污水處理技術(shù)新的熱點(diǎn)。

　　在強(qiáng)化一級(jí)處理城市污水中，常用的有機(jī)高分子絮凝劑主要是聚丙烯酰胺(PAM)。繞應(yīng)福等比較研究化學(xué)生物絮凝和化學(xué)絮凝處理城市污水發(fā)現(xiàn)，在化學(xué)生物絮凝工藝中投加80mg/L聚合氯化鋁鐵(PAFC)和0.5mg/L聚丙烯酰胺(PAM)， COD從135mg/L降到41mg/L;總磷(TP)從2.92mg/L降到0.82mg/L;固體懸浮物(SS)從71mg/L降到13mg/L。

　　王大軍利用絮凝沉降法強(qiáng)化處理城市污水的試驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)：當(dāng)聚合氯化鋁加藥量增至80mg/L，相對(duì)應(yīng)的高分子絮凝劑加藥量增至50mg/L時(shí)，沉降時(shí)間定為30min，去除率基本保持穩(wěn)定。COD的去除率為60%-75%、BOD5的去除率為70%-80%、SS的去除率為75%-95%。當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)COD<300mg/L、BOD5<120mg/L、SS<150mg/L時(shí)，采用絮凝法強(qiáng)化一級(jí)處理可達(dá)到《城鎮(zhèn)污水廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918-2002)一級(jí)或二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用

　　非離子型有機(jī)高分子絮凝劑可用于處理制革、制藥、制漿造紙、化工、印染、選礦以及冶金等工業(yè)廢水。

　　(1)PAM

　　李堅(jiān)等利用100mg/L硫酸鋁、10mg/L不同相對(duì)分子質(zhì)量的聚丙烯酰胺(500萬(wàn)-900萬(wàn))和計(jì)算量的硫酸亞鐵處理制革工業(yè)綜合廢水，發(fā)現(xiàn)硫化物的去除率達(dá)到99.9%，COD的去除率達(dá)到96%以上，總鉻去除率為95%以上。

　　劉光暢利用聚丙烯酰胺和羥甲基化聚丙烯酰胺處理云南昆明某電鍍廠和某冶煉廠的工業(yè)廢水，發(fā)現(xiàn)加入聚丙烯酰胺后，廢水中的Cd2+的含量為0.14mg/L，仍超標(biāo);加入羥甲基化聚丙烯酰胺后，Cd2+的含量小于等于0.1mg/L，達(dá)到或低于排放標(biāo)準(zhǔn)。這說(shuō)明聚丙烯酰胺經(jīng)過(guò)羥甲基化改性后，絮凝能力明顯提高。

喬洪棋等在對(duì)四環(huán)素工業(yè)廢水進(jìn)行預(yù)處理發(fā)現(xiàn)3000mg/kg硫酸亞鐵和15mg/kg聚丙烯酰胺混合使用，處理效果最好，COD的去除率最高，為75.0%。

聚丙烯酰胺(PAM)處理其他工業(yè)廢水的效果見(jiàn)表。

　　編者曾用脲醛縮合物、聚合氯化鋁以及聚丙烯酰胺處理石材廢水，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：如果不加脲醛縮合物。直接用聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺處理后的石材廢水中，濁度的去除率僅65.0%左右，這可能與石材廢水中含有有機(jī)冷卻劑有關(guān)，如果加入10.0mg/L的脲醛縮合物，再加入50-120mg/L聚合氯化鋁和10-30mg/L聚丙烯酰胺，那么濁度的去除率高達(dá)98.6%，固體懸浮物(SS)的去除率到達(dá)99.7%，而且絮體的沉降速度明顯加快。

　　(3)酚醛縮合物

　　酚醛縮合物可用于處理含樹(shù)脂和含表面活性劑廢水，而且在pH為中性或酸性時(shí)也有很好的絮凝沉降效果。

　　(4)苯胺-甲醛縮合物

　　楊菊萍和朱超英利用苯胺-甲醛縮合物處理活性艷橙K/G和造紙黑液，發(fā)現(xiàn)處理活性艷橙K/G時(shí)苯胺-甲醛縮合物的最佳用量為4g/L，脫色率和COD去除率可達(dá)97%和78%;處理造紙黑液的最佳用量為6g/L，脫色率和COD去除率可達(dá)96%和76%。而且，苯胺-甲醛縮合物絮凝劑的用量不能超過(guò)上述用量，否則脫色率和COD去除率反而下降。

　　工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

　　(1)聚丙烯酰胺在選礦中的作用

　　謝恒星研究聚丙烯酰胺和無(wú)機(jī)凝聚劑對(duì)磷精礦的沉降性能發(fā)現(xiàn)，在磷精礦礦漿中，添加適量的聚丙烯酰胺，通過(guò)高分子的橋聯(lián)和網(wǎng)捕作用，能加速細(xì)微懸浮顆粒的絮凝，磷精礦的沉降速度明顯加快，但上清液的透光率較低(40%-70%);若先加入凝聚劑氯化鋁和氯化鐵，再加入聚丙烯酰胺，那么上清液的透光率可達(dá)到80%-95%。而且，最佳的用藥量為：AlCl3用量2.0kg/t，聚丙烯酰胺10g/t，或FeCl3用量2.0kg/t，聚丙烯酰胺20g/t。

　　(2)聚丙烯酰胺在造紙中的作用

　　Howard等利用聚丙烯酰胺作為造紙工業(yè)中的助留劑，發(fā)現(xiàn)如果沒(méi)有聚丙烯酰胺的助留作用，大部分二氧化鈦直接穿過(guò)纖維束而無(wú)法截留下來(lái)。如果聚丙烯酰胺的加入量為0.61mg/g和0.82mg/g纖維，那么在pH值為6.5的情況下，紙張的不透明度分別為92.4%和91.9%。如果不加聚丙烯酰胺，那么紙張的不透明度僅76.3%。

　　(3)聚氧化乙烯在造紙中的作用

　　聚氧化乙烯可作為長(zhǎng)纖維的分散劑，造衛(wèi)生紙、餐巾紙、手帕紙時(shí)常用聚氧化乙烯樹(shù)脂作長(zhǎng)纖維分散劑。我國(guó)有一些造紙廠發(fā)現(xiàn)使用了聚氧化乙烯，可以縮短打漿時(shí)間，可以使用叩解度較低的紙漿，抄造出勻度良好的紙張，同時(shí)紙頁(yè)柔軟性和強(qiáng)度都較好，此外，聚氧化乙烯還可以用作新聞紙配料的助留劑。在高級(jí)紙廠使用的陽(yáng)離子或陰離子助留助濾劑，對(duì)新聞紙廠不適合，因?yàn)樵谛侣劶埮淞现校�存在著大量的短磨木漿纖維和木素衍生物之類(lèi)的膠狀物。

　　林躍春等比較了聚氧化乙烯(PEO)、陰離子聚丙烯酰胺(ADAM)和陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(CPAM)三種助留劑的助留效果，PEO的助留效果最好，CPAM次之，APAM最差，當(dāng)上述三種助留劑的添加量分別為0.10%時(shí)，在中性抄紙系統(tǒng)中的單程留著率分別達(dá)到97%，89%和78%;在酸性抄紙系統(tǒng)中的單程留著率分別達(dá)到92%、86%和83%。

　　(4)聚氧化乙烯在選煤中的作用

　　Yevmenova和Baichenko利用聯(lián)合膠體公司生產(chǎn)的相對(duì)分子質(zhì)量為5.6*10^6的聚氧化乙烯、陰離子聚丙烯酰胺(M525和M365)和陽(yáng)離子聚丙烯酰胺M1440作為絮凝劑來(lái)清除煤泥，試驗(yàn)結(jié)果表明若能有效溶解上述三種高分子絮凝劑，那么煤泥的過(guò)濾速度可以提高30%-40%，煤泥的含水率可以降低3%-4%。

　　其他方面的應(yīng)用

　　(1)廢水檢測(cè)樣預(yù)處理

　　陳秀琴和錢(qián)宇紅用復(fù)合混凝劑對(duì)工業(yè)廢水氨氮測(cè)定進(jìn)行預(yù)處理，實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)帶色濁度高的工業(yè)廢水預(yù)處理，采用先加硫酸鋁凝聚后加聚丙烯酰胺(PAM)助凝，其絮凝、去色去濁效果好。而且硫酸鋁用量為PAM的10倍時(shí)絮凝效果最佳，即加2%硫酸鋁溶液1.0mL和1% PAM溶液0.2mL，其去色去濁率達(dá)99.8%。這種方法不僅具有操作簡(jiǎn)單，試劑用量少，絮凝效果好，去色、去濁率高且對(duì)pH值在5-10之間的各種帶色濁度高的廢水都能起到良好的效果，還能提高測(cè)定的精密度，其變異系數(shù)為1.5%-3.6%，回收率在95%-104%之間，確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和可靠。

　　(2)污泥脫水

　　李惠英利用可溶性甲殼質(zhì)或聚丙烯酰胺對(duì)污水處理廠所產(chǎn)生的污泥進(jìn)行脫水沉降和過(guò)濾實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：對(duì)污泥添加可溶性甲殼質(zhì)和聚丙烯酰胺后再進(jìn)行機(jī)械脫水干化，其過(guò)濾速度至少會(huì)提高2倍以上，且濾布的脫渣和洗凈更容易。兩種絮凝劑的最佳添加量從效果和經(jīng)濟(jì)角度綜合考慮，可溶性甲殼質(zhì)的最佳用量為90mg/L，聚丙烯酰胺的最佳用量為33mg/L。兩種絮凝劑從絮凝物粒度看聚丙烯酰胺優(yōu)于可溶性甲殼質(zhì);從脫色效果看可溶性甲殼質(zhì)優(yōu)于聚丙烯酰胺。

　　郭亞萍等采用三氯化鐵、聚乙烯醇和聚丙烯酰胺三種絮凝劑進(jìn)行城市生活污泥的脫水性能實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：將三氯化鐵與聚乙烯醇以投加比例為4:1時(shí)配合使用，其脫水效果均優(yōu)于單獨(dú)使用三種絮凝劑的效果。復(fù)合絮凝劑用量為干泥量的1.0%時(shí)，污泥含水率由94%下降到71%，其體積可縮小為原體積的2/%，且濾液澄清度高，透光率達(dá)98%。

編者和課題組成員利用實(shí)驗(yàn)室制備的PAM乳液處理污水處理廠污泥，并進(jìn)行不同聚丙烯酰胺產(chǎn)品的脫水性能比較，結(jié)果見(jiàn)表。由表中數(shù)據(jù)可知，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室制備的PAM乳液脫水后的污泥含水率為95.1%，F(xiàn)C-2506脫水后污泥含水率為96.4%，F(xiàn)A-40H脫水后的污泥含水率為95.2%，F(xiàn)C-2509脫水后的污泥含水率為95.0%，F(xiàn)C-2508和FA-40脫水后的污泥含水率為94.7%。由此可見(jiàn)，實(shí)驗(yàn)室制備的PAM乳液脫水性能較FC-2506乳液、FA-40H好，較FC-2509、FC-2508、FA-40差。

　　河南省承潔凈水材料有限公司是一家專業(yè)從事水溶性聚合物-聚丙烯酰胺的廠家，年生產(chǎn)陰離子聚丙烯酰胺胺3000噸，主要應(yīng)用于污水處理，陽(yáng)離子聚丙烯酰胺500噸主要用于污泥脫水、城市污水處理。非離子聚丙烯酰胺1000噸主要為洗煤廠、礦采選廠提供精選服務(wù)，其它超高分子量聚丙烯酰胺500多噸。