非離子聚丙烯酰胺的應用

　　非離子型合成有機高分子絮凝劑可有效降低廢水中的污染物指標，如化學耗氧量(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，還可以應用于工業(yè)生產(chǎn)實踐中。

　　城市污水處理中的應用

　　隨著我國城市化程度的不斷提高，污水排放量持續(xù)增長，1999年中國環(huán)境狀況公報指出，生活污水排放量2037681萬噸首次超過工業(yè)廢水排放量1973036萬噸。目前全國城市生活污水處理率尚不足15%，近年來新建的城市污水處理廠多數(shù)是生物二級處理，由于二級處理的基建投資大，令多數(shù)中小城鎮(zhèn)無法承受。因此開發(fā)一種基建投資省，處理效率高的污水處理新工藝，如強化一級處理成為當前迫切需要解決的問題。強化一級處理的主要工藝有：化學絮凝工藝、生物絮凝劑工藝和化學生物絮凝劑工藝。與常規(guī)一級處理相比，不僅對水中微細懸浮顆粒(<10μm)的脫除率得到顯著提高，更重要的是對膠體狀態(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發(fā)應用和絮凝反應及工藝條件的優(yōu)化，10年來城市污水強化一級處理又得到新發(fā)展，其工藝已成為歐洲一些國家研究污水處理技術(shù)新的熱點。

　　在強化一級處理城市污水中，常用的有機高分子絮凝劑主要是聚丙烯酰胺(PAM)。繞應福等比較研究化學生物絮凝和化學絮凝處理城市污水發(fā)現(xiàn)，在化學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化處理城市污水的試驗研究中發(fā)現(xiàn)：當聚合氯化鋁加藥量增至80mg/L，相對應的高分子絮凝劑加藥量增至50mg/L時，沉降時間定為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%。當進水水質(zhì)COD<300mg/L、BOD5<120mg/L、SS<150mg/L時，采用絮凝法強化一級處理可達到《城鎮(zhèn)污水廠污染物排放標準》(GB 18918-2002)一級或二級排放標準。

　　工業(yè)廢水處理中的應用

　　非離子型有機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

　　李堅等利用100mg/L硫酸鋁、10mg/L不同相對分子質(zhì)量的聚丙烯酰胺(500萬-900萬)和計算量的硫酸亞鐵處理制革工業(yè)綜合廢水，發(fā)現(xiàn)硫化物的去除率達到99.9%，COD的去除率達到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;加入羥甲基化聚丙烯酰胺后，Cd2+的含量小于等于0.1mg/L，達到或低于排放標準。這說明聚丙烯酰胺經(jīng)過羥甲基化改性后，絮凝能力明顯提高。

喬洪棋等在對四環(huán)素工業(yè)廢水進行預處理發(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98.6%，固體懸浮物(SS)的去除率到達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脂和含表面活性劑廢水，而且在pH為中性或酸性時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96%和76%。而且，苯胺-甲醛縮合物絮凝劑的用量不能超過上述用量，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機凝聚劑對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，通過高分子的橋聯(lián)和網(wǎng)捕作用，能加速細微懸浮顆粒的絮凝，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)如果沒有聚丙烯酰胺的助留作用，大部分二氧化鈦直接穿過纖維束而無法截留下來。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纖維的分散劑，造衛(wèi)生紙、餐巾紙、手帕紙時常用聚氧化乙烯樹脂作長纖維分散劑。我國有一些造紙廠發(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，同時紙頁柔軟性和強度都較好，此外，聚氧化乙烯還可以用作新聞紙配料的助留劑。在高級紙廠使用的陽離子或陰離子助留助濾劑，對新聞紙廠不適合，因為在新聞紙配料中，存在著大量的短磨木漿纖維和木素衍生物之類的膠狀物。

　　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，當上述三種助留劑的添加量分別為0.10%時，在中性抄紙系統(tǒng)中的單程留著率分別達到97%，89%和78%;在酸性抄紙系統(tǒng)中的單程留著率分別達到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)和陽離子聚丙烯酰胺M1440作為絮凝劑來清除煤泥，試驗結(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%。

　　其他方面的應用

　　(1)廢水檢測樣預處理

　　陳秀琴和錢宇紅用復合混凝劑對工業(yè)廢水氨氮測定進行預處理，實驗表明，對帶色濁度高的工業(yè)廢水預處理，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99.8%。這種方法不僅具有操作簡單，試劑用量少，絮凝效果好，去色、去濁率高且對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)或聚丙烯酰胺對污水處理廠所產(chǎn)生的污泥進行脫水沉降和過濾實驗，結(jié)果表明：對污泥添加可溶性甲殼質(zhì)和聚丙烯酰胺后再進行機械脫水干化，其過濾速度至少會提高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行城市生活污泥的脫水性能實驗，結(jié)果表明：將三氯化鐵與聚乙烯醇以投加比例為4:1時配合使用，其脫水效果均優(yōu)于單獨使用三種絮凝劑的效果。復合絮凝劑用量為干泥量的1.0%時，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98%。

編者和課題組成員利用實驗室制備的PAM乳液處理污水處理廠污泥，并進行不同聚丙烯酰胺產(chǎn)品的脫水性能比較，結(jié)果見表。由表中數(shù)據(jù)可知，經(jīng)實驗室制備的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，實驗室制備的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，主要應用于污水處理，陽離子聚丙烯酰胺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，其它超高分子量聚丙烯酰胺500多噸。