聚丙烯酰胺對污水廠的預處理作用

  高分子絮凝劑處理在所有預處理方法中，采用最為廣泛的是有機高分子聚合物。作為污泥預處理藥劑的有機高分子聚合物有多種，常用的有聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、丙烯酰胺丙烯酸共聚物、聚丙烯酸、聚乙酰胺等。不同聚合物的結構組成、分子量和電荷密度上都不同。大多數陽離子型聚合物，電荷密度接近100％，而分子量通常小于陰離子型和非離子型。陰離子型聚合物的電荷密度和分子量變化范圍 很大；非離子型聚合物電荷密度為零，而分子量通常很高。通常認為，對于氫氧化物污泥采用高分子聚合物進行預處理，聚合物的分子量越高、碳鏈越長，預處理所需的聚合物投加量就越少，且聚合物分子量的大小比電荷類型及密度更重要。目前國內外廣泛采用的用于污泥脫水預處理的高分子聚合物為聚丙烯酰胺(PAM)。
非離子型聚丙烯酰胺由丙烯酰胺單體人工聚合而成，再通過水解或羥甲基化、縮醛化、磺甲基化等方法，成為陰離子型或陽離子型聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺主要有三種類型：陽離子型、陰離子型和非離子型，從上述基本分子式出發，通過水解或羥甲基化、縮醛化、磺甲基化等方法， 得到一系列衍生產品。
  例如加堿水解，可生成陰離子型聚丙烯酰胺：聚丙烯酰胺預處理的機理聚丙烯酰胺預處理的機理目前尚不完全確定，主要有兩個觀點：電性中和及壓縮雙電層作用和吸附架橋原理，電性中和作用：污水廠的污泥中以含有機成分的親水性膠質微粒為主，膠粒 Zeta電位負電性較強，污泥進行機械脫水時一般先加入適量的陽離子型PAM， 起膠粒的電性中和及微粒間架橋絮凝作用，使污泥容易脫水。而自來水廠的污泥以含泥沙等無機成分的膠粒為主，且在水廠凈水過程中已加過鋁鹽或鐵鹽混 凝劑，膠粒Zeta電位負電性明顯降低，因此自來水廠污泥采用PAM預處理主要 是促使泥粒間架橋絮凝作用。吸附架橋機理：由于聚丙烯酰胺是較長的線形結構，且在其長碳鏈上有許多活性官能園，可以在同一個分子上吸附多個微粒，在微粒之間起了橋梁作用， 這種作用稱為架橋作用。特別是變形后的聚丙烯酰胺，架橋作用更強，因為非離子型PAM的鏈是卷曲的，變形后極性基團被拉長展開，增強了吸附與架橋能 力。由于PAM的架橋作用可以將許多微粒連接在一起形成一個絮團，這個絮團不斷地增長變成較大的絮團，因而加快了微粒的沉降和過濾速度。Healy認為。”這種絮凝作用的吸附在本質上己改變微粒的接觸表面，當聚丙烯酰胺絮凝劑覆蓋微粒表面的部分接近一半時，其絮凝效果最好，沉降與過濾速度最快。 但是當投加過量聚丙烯酰胺絮凝劑后，微粒表面全部被覆蓋，已沒有空余的表面吸附起架橋作用的其它絮凝劑，又由于覆蓋的聚丙烯酰胺絮凝劑帶有許多親水官能團，故而形成分散作用，這時溶膠或懸浮液又變成穩定的分散體系，因此不宜投加過量聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺與粒子的絮凝主要通過架橋作用，而電性中和只是次要因素。
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