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聚丙烯酰胺絮凝效果的好壞取決于什么？

發布時間：21-04-10 瀏覽次

聚丙烯酰胺絮凝效果的好壞取決于什么？
聚丙烯酰胺絮凝效果的好壞取決于很多因素，但主要取決于兩個因素：（1）混凝劑水解后產生的壓縮雙電層機理、吸附電中和作用機理及高分子絡合物形成吸附架橋的連接能力，這是由混凝劑的性質決定的；（2）微小顆粒碰撞幾率和如何控制他們進行合理有效的碰撞。
顆粒在水中的接觸碰撞，主要有5種途徑：（1）顆粒的布朗運動；（2）顆粒間的沉速差異；（3）層流剪切；（4）素流剪切；（5）素流慣性碰撞。后三種歸結為流動水體的水力作用。而流動水體的素流動力作用對顆粒絮凝起主導作用。
基于“機械力化學”的提出，流體中加入藥劑后，在初始階段，施加適當的剪切力后，改善和加快了流體里物質的物理、化學變化，或者改變了物質的物理、化學變化，因而提出了“流體力化學”。
流體力化學因素影響顆粒的碰撞。根據DLVO理論，當粒徑為10μm（比較體粒徑大，在懸浮物粒徑范圍內），即10-3cm時，它的運動速度v=0.008 90cm/8 ，由于運動速度太小，在布朗運動作用下，不能產生有效的碰撞，即不能產生凝聚和絮凝。當剪切污泥水溶液時，體系形成素流運動，給顆粒一定的能量。
當對污泥水施加剪切力時，每個顆粒的運動能與粒徑的5次方成正比。所以剪切使粒徑較大的顆粒動能較大，而粒徑較小的顆粒動能較小，由此顆粒間產生了速度梯度，提高了顆粒碰撞的幾率。此外，機械攪拌能使形成的絮凝體在污泥層中受到相互摩擦和擠壓作用，從而有利于形成密實的顆粒群。因此施加的剪切力對絮凝作用利。
陰離子聚丙烯酰胺存在一部分-CONH3 ，具有弱的陽離子性。將其用堿部分水解而導入羧基（-COOH）后，由于兩種離子的靜電吸引，聚合物鏈卷曲，凝聚能力下降。繼續進行水解，羧基部分電離，由于羧基之間的排斥力，聚合物呈弱陰離子性，分子鏈程較舒展狀態，而使有效鏈增長。由于體系中的膠體顆粒大多呈負電性，所以懸浮膠體顆粒與絮凝劑分子間的結合不是靠羧基而是與酰胺基形成氫鍵結合。因此，要使聚丙烯酰胺充分發揮其架橋作用，必須使分子鏈張開，是酰胺基充分暴露出來，以便與顆粒接觸及吸附。
在廢水處理中常用陰離子聚丙烯酰胺，由于其本身與水中膠體顆粒帶有同樣的負電荷，所以在使用過程中需與Al3+等一些陽離子金屬鹽配合使用，陽離子的Al3+與陰離子聚丙烯酰胺和膠體顆粒間都可發生靜電吸附作用，使陰離子聚丙烯酰胺和膠體顆粒的橋聯作用加強，產生的絮體更大、更結實、不易破碎。
關于高分子絮凝劑的作用原理，一般認為是“吸附-電中和—橋連”原理。污泥水中的膠體顆粒大多帶負電，而陰離子聚丙烯酰胺具有弱的陽離子性。
在絮凝過程中，高分子濃度較低時，吸附在顆粒表面上的高分子長鏈可能同時吸附在另一個顆粒的表面上，通過“架橋”方式將兩個或更多的微粒聯在一起，從而導致絮凝，這就是發生高分子絮凝作用的“架橋”機理。架橋的必要條件是顆粒上存在空白表面，如果溶液中的高分子濃度很大，顆粒表面已完全被所吸附的高分子所覆蓋，則顆粒不再會通過架橋而絮凝，此時高分子起的是保護作用。使用，絮凝實驗中，高分子的加入量存在一個值，超過此值時，絮凝效果反而下降。
污泥水中的帶電顆粒被PAM橋聯，則PAM必須能跨越膠體顆粒間的雙電層的排斥作用范圍，即PAM跨越膠體顆粒間的相互作用時，架橋才成為可能。

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