非离子聚丙烯酰胺的应用

非离子聚丙烯酰胺的应用

　　非离子型合成有机高分子絮凝剂可有效降低废水中的污染物指标，如化学耗氧量(COD)、固体悬浮物(SS)以及浊度或色度等，可广泛用于处理城市污水和工业废水。此外，还可以应用于工业生产实践中。

　　城市污水处理中的应用

　　随着我国城市化程度的不断提高，污水排放量持续增长，1999年中国环境状况公报指出，生活污水排放量2037681万吨首次超过工业废水排放量1973036万吨。目前全国城市生活污水处理率尚不足15%，近年来新建的城市污水处理厂多数是生物二级处理，由于二级处理的基建投资大，令多数中小城镇无法承受。因此开发一种基建投资省，处理效率高的污水处理新工艺，如强化一级处理成为当前迫切需要解决的问题。强化一级处理的主要工艺有：化学絮凝工艺、生物絮凝剂工艺和化学生物絮凝剂工艺。与常规一级处理相比，不仅对水中微细悬浮颗粒(<10μm)的脱除率得到显著提高，更重要的是对胶体状态的污染物有较好的去除效果。随着新型高效水处理剂的不断开发应用和絮凝反应及工艺条件的优化，10年来城市污水强化一级处理又得到新发展，其工艺已成为欧洲一些国家研究污水处理技术新的热点。

　　在强化一级处理城市污水中，常用的有机高分子絮凝剂主要是聚丙烯酰胺(PAM)。绕应福等比较研究化学生物絮凝和化学絮凝处理城市污水发现，在化学生物絮凝工艺中投加80mg/L聚合氯化铝铁(PAFC)和0.5mg/L聚丙烯酰胺(PAM)， COD从135mg/L降到41mg/L;总磷(TP)从2.92mg/L降到0.82mg/L;固体悬浮物(SS)从71mg/L降到13mg/L。

　　王大军利用絮凝沉降法强化处理城市污水的试验研究中发现：当聚合氯化铝加药量增至80mg/L，相对应的高分子絮凝剂加药量增至50mg/L时，沉降时间定为30min，去除率基本保持稳定。COD的去除率为60%-75%、BOD5的去除率为70%-80%、SS的去除率为75%-95%。当进水水质COD<300mg/L、BOD5<120mg/L、SS<150mg/L时，采用絮凝法强化一级处理可达到《城镇污水厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级或二级排放标准。

　　工业废水处理中的应用

　　非离子型有机高分子絮凝剂可用于处理制革、制药、制浆造纸、化工、印染、选矿以及冶金等工业废水。

　　(1)PAM

　　李坚等利用100mg/L硫酸铝、10mg/L不同相对分子质量的聚丙烯酰胺(500万-900万)和计算量的硫酸亚铁处理制革工业综合废水，发现硫化物的去除率达到99.9%，COD的去除率达到96%以上，总铬去除率为95%以上。

　　刘光畅利用聚丙烯酰胺和羟甲基化聚丙烯酰胺处理云南昆明某电镀厂和某冶炼厂的工业废水，发现加入聚丙烯酰胺后，废水中的Cd2+的含量为0.14mg/L，仍超标;加入羟甲基化聚丙烯酰胺后，Cd2+的含量小于等于0.1mg/L，达到或低于排放标准。这说明聚丙烯酰胺经过羟甲基化改性后，絮凝能力明显提高。

乔洪棋等在对四环素工业废水进行预处理发现3000mg/kg硫酸亚铁和15mg/kg聚丙烯酰胺混合使用，处理效果最好，COD的去除率最高，为75.0%。

聚丙烯酰胺(PAM)处理其他工业废水的效果见表。

　　编者曾用脲醛缩合物、聚合氯化铝以及聚丙烯酰胺处理石材废水，结果发现：如果不加脲醛缩合物。直接用聚合氯化铝和聚丙烯酰胺处理后的石材废水中，浊度的去除率仅65.0%左右，这可能与石材废水中含有有机冷却剂有关，如果加入10.0mg/L的脲醛缩合物，再加入50-120mg/L聚合氯化铝和10-30mg/L聚丙烯酰胺，那么浊度的去除率高达98.6%，固体悬浮物(SS)的去除率到达99.7%，而且絮体的沉降速度明显加快。

　　(3)酚醛缩合物

　　酚醛缩合物可用于处理含树脂和含表面活性剂废水，而且在pH为中性或酸性时也有很好的絮凝沉降效果。

　　(4)苯胺-甲醛缩合物

　　杨菊萍和朱超英利用苯胺-甲醛缩合物处理活性艳橙K/G和造纸黑液，发现处理活性艳橙K/G时苯胺-甲醛缩合物的最佳用量为4g/L，脱色率和COD去除率可达97%和78%;处理造纸黑液的最佳用量为6g/L，脱色率和COD去除率可达96%和76%。而且，苯胺-甲醛缩合物絮凝剂的用量不能超过上述用量，否则脱色率和COD去除率反而下降。

　　工业生产中的应用

　　(1)聚丙烯酰胺在选矿中的作用

　　谢恒星研究聚丙烯酰胺和无机凝聚剂对磷精矿的沉降性能发现，在磷精矿矿浆中，添加适量的聚丙烯酰胺，通过高分子的桥联和网捕作用，能加速细微悬浮颗粒的絮凝，磷精矿的沉降速度明显加快，但上清液的透光率较低(40%-70%);若先加入凝聚剂氯化铝和氯化铁，再加入聚丙烯酰胺，那么上清液的透光率可达到80%-95%。而且，最佳的用药量为：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)聚丙烯酰胺在造纸中的作用

　　Howard等利用聚丙烯酰胺作为造纸工业中的助留剂，发现如果没有聚丙烯酰胺的助留作用，大部分二氧化钛直接穿过纤维束而无法截留下来。如果聚丙烯酰胺的加入量为0.61mg/g和0.82mg/g纤维，那么在pH值为6.5的情况下，纸张的不透明度分别为92.4%和91.9%。如果不加聚丙烯酰胺，那么纸张的不透明度仅76.3%。

　　(3)聚氧化乙烯在造纸中的作用

　　聚氧化乙烯可作为长纤维的分散剂，造卫生纸、餐巾纸、手帕纸时常用聚氧化乙烯树脂作长纤维分散剂。我国有一些造纸厂发现使用了聚氧化乙烯，可以缩短打浆时间，可以使用叩解度较低的纸浆，抄造出匀度良好的纸张，同时纸页柔软性和强度都较好，此外，聚氧化乙烯还可以用作新闻纸配料的助留剂。在高级纸厂使用的阳离子或阴离子助留助滤剂，对新闻纸厂不适合，因为在新闻纸配料中，存在着大量的短磨木浆纤维和木素衍生物之类的胶状物。

　　林跃春等比较了聚氧化乙烯(PEO)、阴离子聚丙烯酰胺(ADAM)和阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)三种助留剂的助留效果，PEO的助留效果最好，CPAM次之，APAM最差，当上述三种助留剂的添加量分别为0.10%时，在中性抄纸系统中的单程留着率分别达到97%，89%和78%;在酸性抄纸系统中的单程留着率分别达到92%、86%和83%。

　　(4)聚氧化乙烯在选煤中的作用

　　Yevmenova和Baichenko利用联合胶体公司生产的相对分子质量为5.6*10^6的聚氧化乙烯、阴离子聚丙烯酰胺(M525和M365)和阳离子聚丙烯酰胺M1440作为絮凝剂来清除煤泥，试验结果表明若能有效溶解上述三种高分子絮凝剂，那么煤泥的过滤速度可以提高30%-40%，煤泥的含水率可以降低3%-4%。

　　其他方面的应用

　　(1)废水检测样预处理

　　陈秀琴和钱宇红用复合混凝剂对工业废水氨氮测定进行预处理，实验表明，对带色浊度高的工业废水预处理，采用先加硫酸铝凝聚后加聚丙烯酰胺(PAM)助凝，其絮凝、去色去浊效果好。而且硫酸铝用量为PAM的10倍时絮凝效果最佳，即加2%硫酸铝溶液1.0mL和1% PAM溶液0.2mL，其去色去浊率达99.8%。这种方法不仅具有操作简单，试剂用量少，絮凝效果好，去色、去浊率高且对pH值在5-10之间的各种带色浊度高的废水都能起到良好的效果，还能提高测定的精密度，其变异系数为1.5%-3.6%，回收率在95%-104%之间，确保了数据的准确和可靠。

　　(2)污泥脱水

　　李惠英利用可溶性甲壳质或聚丙烯酰胺对污水处理厂所产生的污泥进行脱水沉降和过滤实验，结果表明：对污泥添加可溶性甲壳质和聚丙烯酰胺后再进行机械脱水干化，其过滤速度至少会提高2倍以上，且滤布的脱渣和洗净更容易。两种絮凝剂的最佳添加量从效果和经济角度综合考虑，可溶性甲壳质的最佳用量为90mg/L，聚丙烯酰胺的最佳用量为33mg/L。两种絮凝剂从絮凝物粒度看聚丙烯酰胺优于可溶性甲壳质;从脱色效果看可溶性甲壳质优于聚丙烯酰胺。

　　郭亚萍等采用三氯化铁、聚乙烯醇和聚丙烯酰胺三种絮凝剂进行城市生活污泥的脱水性能实验，结果表明：将三氯化铁与聚乙烯醇以投加比例为4:1时配合使用，其脱水效果均优于单独使用三种絮凝剂的效果。复合絮凝剂用量为干泥量的1.0%时，污泥含水率由94%下降到71%，其体积可缩小为原体积的2/%，且滤液澄清度高，透光率达98%。

编者和课题组成员利用实验室制备的PAM乳液处理污水处理厂污泥，并进行不同聚丙烯酰胺产品的脱水性能比较，结果见表。由表中数据可知，经实验室制备的PAM乳液脱水后的污泥含水率为95.1%，FC-2506脱水后污泥含水率为96.4%，FA-40H脱水后的污泥含水率为95.2%，FC-2509脱水后的污泥含水率为95.0%，FC-2508和FA-40脱水后的污泥含水率为94.7%。由此可见，实验室制备的PAM乳液脱水性能较FC-2506乳液、FA-40H好，较FC-2509、FC-2508、FA-40差。

　　河南省承洁净水材料有限公司是一家专业从事水溶性聚合物-聚丙烯酰胺的厂家，年生产阴离子聚丙烯酰胺胺3000吨，主要应用于污水处理，阳离子聚丙烯酰胺500吨主要用于污泥脱水、城市污水处理。非离子聚丙烯酰胺1000吨主要为洗煤厂、矿采选厂提供精选服务，其它超高分子量聚丙烯酰胺500多吨。