聚丙烯酰胺(PAM).doc

6聚丙烯酰胺是水溶性的高分子聚合物。由于其分子链中含有一定数量的极性基团，它能通过吸附水悬浮的固体粒子，使粒子间架桥或通过电荷中和使粒子凝聚形成大的絮凝物。阳离子型聚丙烯酰胺参数表型 号 T3680S外 观白色粉状颗粒 分子量 （万） 900万固含量 （%） 90%阳离子度（%） 30%溶解速度 （分钟） 40分游离单体（%） 0.05%*环保科技有限公司污水、污泥实验报告 一、实验目的 1、了解沭阳污水投加PAM絮凝的现象及过程，PAM的净水作用及影响絮凝的主要因素； 2、寻求沭阳污水投加PAM的最佳絮凝条件； 3、在获得PAM最佳絮凝条件的基础上，为沭阳污水加药系统提供技术支撑。二、实验原理 胶体颗粒带有一定电荷，它们之间的电斥力是胶体稳定性的主要因素。胶体表面的电荷值常用电动电位表示，又称为Zeta电位。 Zeta电位的高低决定了胶体颗粒之间斥力的大小和影响范围。一般天然水中的胶体颗粒的Zeta电位约在-30mV以上，投加絮凝剂之后，只要该电位降到-15mV左右即可得到较好的絮凝效果。相反，当Zeta电位降到零，往往不是最佳絮凝状态。 有机高分子絮凝剂的作用机理与小分子不同，它不仅与电荷作用有关，而且和其本身的长链特性有密切的关系。这种作用可以用架桥机理来解释。长链的高分子一部分被吸附在胶体颗粒表面上，而另一部分则被吸附在另一个颗粒表面，并可能有更多的胶体粒子吸附在一个高分子的长链上，这好像架桥一样把这些胶体颗粒连接起来，从而容易发生絮聚。这种絮凝通常需要高分子絮凝剂的浓度保持在较窄的范围内才能发生，如果浓度过高，胶体的颗粒表面吸附了大量的高分子物质，就会在表面形成空间保护层（如图1所示），阻止了架桥结构的形成，反而比较稳定，使得絮凝不易发生，这就是空间稳定，所以絮凝剂的加入量具有一个最佳值，此时的絮凝效果最好，超过此值时絮凝效果会下降，若超过过多反而起到稳定保护作用。图1 高分子的絮凝与保护作用 高分子絮凝剂的相对分子质量对絮凝效果的影响一般是相对分子质量越大其架桥能力越强，絮凝效果越好。但是相对分子质量太大的高分子絮凝剂不仅溶解困难、运动迟缓，而且吸附的胶体颗粒的空间距离太远、不容易聚集，达不到有效地絮凝。此外，一些高分子絮凝剂也同时具有电中和凝聚的作用。一般说来，分子量大对架桥有利，絮凝效率高。但并不是越大越好，因为架桥过程中也发生链段间的重叠，从而产生一定的排斥作用。分子量过高时，这种排斥作用可能会削弱架桥作用，使絮凝效果变差，用于工业废水的高分子絮凝剂分子量一般在3001500万。另一个是高分子的带电状态。高分子电解质的离解程度越大，电荷密度越高，分子就越扩展，这有利于架桥，但另一方面，倘若高分子电解质的带电符号与微粒相同，则高分子带电越多，越不利于它在微粒上的吸附，就越不利于架桥，因此往往存在一个最佳离解度。 PAM的作用原理简介：1）絮凝作用原理：PAM用于絮凝时，与被絮凝物种类表面性质，特别是动电位、粘度、浊度及悬浮液的pH值有关，颗粒表面的动电位，是颗粒阻聚的原因，加入表面电荷相反的PAM，能使动电位降低而凝聚。 2）吸附架桥：PAM分子链固定在不同的颗粒表面上，各颗粒之间形成聚合物的桥，使颗粒形成聚集体而沉降。 3）表面吸附：PAM分子上的极性基团颗粒的各种吸附。 4）网捕作用：PAM分子链与分散相通过各种机械、物理、化学等作用，将分散相牵连在一起，形成网状，从而起网捕作用。 在水中投加絮凝剂如 A12(SO4)3、 FeCl3、PAM后，生成的化合物对胶体的脱稳效果不仅受胶体粒子的种类、粒子大小、表面特征、胶体粒子的浓度和絮凝剂的种类及特性等因素影响外，还受溶液的pH值、共存物质（特别是盐类）的种类和浓度、反应温度和浓度变化、搅拌的方法和絮凝剂用量等的影响。胶体粒子的絮凝效应是非常复杂的过程，由于影响因素很多，很难预先根据水质和需要选择絮凝剂的种类和用量，一种凝聚剂可能对某些体系有效，而对另外一些体系无效。所以实际应用时，要进行筛选试验，通常是对实际水样进行絮凝试验。影响絮凝的诸多因素中，最为重要的是胶体粒子的浓度（絮凝剂的用量）、水的pH值和搅拌条件。 絮凝剂的用量：最佳的絮凝剂用量是絮凝剂全部被吸附在固相粒子表面上，且絮块的沉降速度达到最大值。最佳用量随着絮凝剂的离子性质、分子量、悬浮液的pH值而变化，可用试验方法确定。当絮凝剂超过最佳用量时，絮凝效果反而下降。 pH值：如果pH值过低（小于4），则絮凝剂水解受到限制，其化合物中很少有高分子物质存在，絮凝作用较差。如果pH值过高（大于910），它们就会出现溶解现象，生成带负电荷的络合离子，也不能很好地发挥絮凝作用。 搅拌条件：搅拌可使絮凝剂均匀的分散到悬浮液中，达到高效絮凝。为使胶体粒子与絮凝剂有良好的接触，搅拌越剧烈效果越好，但是在絮凝颗粒生长过程中，搅拌太剧烈会使颗粒被破坏或长不大，此时则应缓慢搅拌。所以絮凝过程中，加入絮凝剂后，搅拌应先快后慢。搅拌条件可通过水流速度梯度G值反映。在絮凝搅拌实验中，水流速度梯度G值可按下式计算： 式中：P一搅拌功率(J/s)；一水的粘度(PaS)；V被搅动的水流体积(m3)。搅拌功率P值的计算方法为：1、竖直桨板搅拌功率P1：式中： m竖直桨板块数，这里m为2， CD1阻力系数，决定于桨板的长宽比，见表一； 水的重度(KN/m3)； 桨板旋转角速度(rad/s)； L1桨板长度(m)： R1竖直桨板内边缘面积； R2竖直桨板外边缘面积。图2 搅拌桨尺寸图表一 阻力系数与桨板长宽比的关系b/L小于1122.544.51010.518大于18CD1.101.151.191.291.402.002、水平桨板搅拌功率P2式中： m水平桨板块数，这里m=4； L2水平桨板宽度(m)； 其余符号同上。于是搅拌桨总功率P 只要改变搅拌转速值，就可求出不同的功率P值，由P值便可求出平均速度梯度： 式中： P不同旋转速度时的搅拌功率之和(J/s)。 其余符号同前。三、实验水样 沭阳县污水处理有限公司污水水样。四、实验设备 1、250mL烧杯8个； 2、100mL量筒2个； 3、10mL移液管5个； 4、可编程四联电动搅拌器1台；五、实验药剂阳离子型PAM，配置成浓度为1.5的溶液备用；六、最佳PAM投药量实验1、4个250ML烧杯标有不同型号的PAM溶液，放置在实验搅拌机平台上。 2、用4个250mL的烧杯，分别放入100mL原水。 3、确定形成大絮团所用的最小PAM量。方法是通过慢速搅拌4个烧杯中100mL原水，并每次增加1mLPAM投加量，依次加入4种不同型号的溶液，直到出现大絮团为止。这时的PAM量作为形成大絮团的最小投加量。 4、根据经验，未沉淀及过滤前的废水，PAM投加量在1-20 mL之间，可分别加入1.5的PAM溶液1-20mL。 七、实验结果整理表一、最佳PAM投加量实验记录部 门技术三部姓名：李青沭阳水样实验日期：2009-4-16PAM参数：PAM溶液浓度：1.5水样编号沭阳县3680S