阳离子聚丙烯酰胺在污泥脱水的重要作用IPAM的作用I聚丙烯酰胺生产厂家Ipam价格

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[企业介绍]
郑州市三禾水处理材料有限公司，是一家以生产和销售净水材料、其他化工品为主，集研发，生产和出口贸易为一体的合资企业。具有的生产工艺和完善的检测手段，技术力量雄厚、管理科学化。我厂主要产品有：聚丙烯酸胺、聚合氯化铝、活性炭、金刚砂、海绵铁、石英砂、麦饭石、无烟煤滤料、蜂窝斜管填料、果壳滤料、核桃壳滤料、硫酸亚铁、活性氧化铝等。
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1.2阳离子聚丙烯酰胺在污泥脱水的重要作用

1.2.1污泥脱水的意义

污泥的主要特征是有机物含量高、易腐化发臭、颗粒松散且细、成胶体状、比重小；不易脱水、含有大量植物营养素、寄生虫卵、致病微生物及重金属离子 和含水率高，污泥体积可达其所含固体体积的数十倍[1-3]。因此，在整个污泥处 理过程中，脱水是重要的减量化手段，可减到原体积的1/10～1/5。为了有效、 经济地进行污泥干燥、焚烧及进一步处理，充分地脱水进行减量化处理[4]。
污泥中含的大量水分，主要包括空隙水、毛细管水、吸附水和内部水。所含 水分种类如图1-1所示。其中，颗粒之间的空隙水约占污泥水分的70%，毛细管水约占20%，吸附水和内部水占10%左右。对于空隙水可由浓缩和絮凝脱水的 方法去除，而毛细水和吸附水、内部水单浓缩无法去除，用人工干化、热 处理、机械脱水或焚烧法才能除去。

图1-1污泥所含水分示意图[5,6]
Fig. 1-1 Schematic of water in sludge
污泥中所含水分的多少称含水量。含水量可用含水率表示，即单位重量的污 泥中所含水分的质量百分数，含固率的定义则与其相反。城市污水厂的污泥含水 率一般都很大，一般在98%以上，相对密度接近1[7]，所以污泥浓缩过程中的体 积、质量及其中干固体含量之间的关系可用式（1-1）表示：

v1=v2
ps1/ps2= 100 −pw1/100 −pw2
公式（1-1）
其中：
v1——含水率为pw1%（含固率ps1%）时的污泥体积
v2——含水率为pw2%（含固率ps2%）时的污泥体积 由公式可知，污泥含水率从97.5%降至95%，污泥体积减少了一半[6]。
污泥脱水方法有多种，但有机高分子絮凝剂以用量少、絮凝效果好、受共存 盐类和pH值影响小等特点而得到越来越广泛的应用。


1.2.2阳离子聚丙烯酰胺污泥脱水的作用机理

分散颗粒的表面通常带有负电荷，其电荷来源主要由：①可离解基团的解离： 如黏土，它们的等电点小于7（高岭土等电点为5，蒙脱土等电点为2），主要成 分是硅酸铝盐。因而中性的水，对它们是偏碱性的，解离后黏土就会带负电荷； 又如，氨基酸的聚合物蛋白质，等电点为4.7左右，在中性水介质中蛋白质解离 后就会带负电荷。②氧化物表面水化：主要是等电点小于7的氧化物，如SiO2（等 电点1.5～3.7）与水接触，水化生成羟基，因此当环境的pH值大于等电点时，SiO2表面就会带有负电荷。③吸附：由于溶液中金属阳离子的体积比阴离子小，水化 能力强，更倾向于留在水溶液中，而阴离子水化能力较差，但易极化而被胶体粒 子吸附。
污泥颗粒能够稳定存在的原因在于：一方面，粒径小（一般胶体颗粒直径为1nm～100nm），比表面积大，布朗运动使其各个方向受力平衡；另一方面，颗 粒带有同种电荷，电荷间的相互排斥力，使其能稳定存在，不会沉降。

阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂可与带负电荷的物质进行反应，生成不溶性盐。比 如与带有-SO3H、-SO4H和-H基团的木质素磺酸、琼脂和阴离子型表面活性剂等 物质的作用；与带有-COOH基团的果胶、藻蛋白酸等物质的作用；以及与带有-OH基团的单宁、腐植酸、硫代木质素等酚类物质的作用。所以，阳离子絮凝剂有脱 色絮凝作用。另一方面，聚丙烯酰胺链上的-CONH2是以氢键为主的强吸附基团， 其中的氧原子和氮原子上的氢原子形成的氢键，是一种很强的作用力，以致可以
克服静电斥力使聚丙烯酰胺吸附于带负电的颗粒。因而阳离子聚丙烯酰胺与污泥 颗粒接触具有电中和与吸附架桥两种作用[8,9]。湛含辉等人[10]指出的絮凝机理包 括混凝和絮凝两个过程，凝聚过程是通过加入的混凝剂与水中胶体颗粒迅速发生电中和作用，双电层压缩脱稳，脱稳颗粒再相互作用形成微絮体；而絮凝过程是 有机高分子物质通过架桥吸附使得微絮体长成粗大而密实的沉降絮体的过程。其 物理模型如图所示：

图1-2混凝过程物理模型
Fig. 1-2 Model of the process of coagulation


由絮凝剂与污泥作用过程模型可看出，絮凝剂分子的电荷密度和分子链的大小是 影响凝聚和“架桥”作用的关键因素，电荷密度与阳离子度相关而分子链的大小 与分子量呈正相关。所以，理论上讲，絮凝剂分子量越高，污泥脱水效果越好。

1.2.3阳离子聚丙烯酰胺性能对污泥脱水的影响
污泥的脱水效果除了与污泥本身性质[11]（如有机质含量、pH值、颗粒大小 等因素）有关外，絮凝剂性质的好坏也有一定影响[12]。从聚丙烯酰胺污泥脱水的 机理可以看出，聚合物分子量和电荷密度是影响污泥脱水效果的两个重要因素。 高电荷密度能有效中和颗粒表面电荷，压缩双电层；高分子量则可以吸附更多的 颗粒，形成更大的絮体，有利于沉降。Ying Zhou[13]将阳离子度10%、20%和30%的产品进行絮凝试验，通过比较絮体尺寸和双电层压缩程度指出，阳离子度过低 的产品形成的絮体相对较小，其脱水主要是通过架桥、吸附作用压缩双电层，使 胶体粒子脱稳；而阳离子度过高产品则主要通过电中和作用压缩双电层，由于电 荷密度高，容易使胶体粒子带正电荷产生排斥而降低脱水性能。实验证明阳离子 度适中的产品同时拥有电中和与吸附架桥作用，用量少、产生絮体尺寸较大，脱 水效率更高。
另外，絮凝剂的用量也对絮凝效果有一定影响[14,15]。朱哲等指出，PAM-C浓 度较高时，絮凝剂在颗粒表面的覆盖率达，颗粒表面已无吸附空位，无法 实现桥连作用，此时吸附层的接近反而对空间产生压缩作用，颗粒 因位阻效应较 大而分散，絮体粒径反而减小。作者应用激光粒度仪、影像分析及沉降分析技术 研究了阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂对絮体粒度、强度及分形维数的影响，为根据絮 体的微观特性调控絮凝剂投加量提供了依据[16]。