水處理中的無(wú)機混凝劑與有機絮凝劑的協(xié)同作用

混凝法是廢水處理中應用最多的方法。影響其處理效果的主要因素是藥劑的選用和使用方法。篩選合適的有機高分子絮凝劑與無(wú)機混凝劑復合使用，是提高處理效果的有效途徑。筆者用FeC13與PAM及其改性產(chǎn)品復合使用處理鉆井廢水，研究影響處理效果的主要因素。以下報導的是我們的實(shí)驗方法及結果。

1實(shí)驗方法

1．1燒杯攪拌實(shí)驗

采用燒杯攪拌實(shí)驗方法評價(jià)混凝效果：將100mL鉆井廢水(采自JIl中礦區王家1井)置于150mL的燒杯中，分別加入FeC13(10%)和PAM(1%)等高分子絮凝劑，一種試劑加入后，攪拌3min，再加入另一種，攪拌5rain(100r/rain)，然后靜置30min，觀(guān)察絮體形態(tài)和沉降后的體積，并取上層清液測其透光率。

1．2透光率的測定

用721A型分光光度計(重慶川儀九廠(chǎng))，取波長(cháng)為550nm，測混凝沉降后上層清液的透光率，并以此做為評價(jià)混凝處理效果的依據。

2 結果與討論

2．1PAM與FeCI3的協(xié)同作用

首先，單獨使用FeC13處理水樣，確定加量與透光率的關(guān)系，然后，在不同FeCI3用量(單位皆為mg/L)的條件下，皆加入5mg/L的PAM，觀(guān)察協(xié)同作用的效果，其結果如圖l所示。

圖1中系列1為只加~eCl3的處理效果，系列2為FeCl3與PAM協(xié)同作用的效果，可見(jiàn)FeCl3與PAM協(xié)同作用的處理效果要比單獨使用FeCl3的處理效果好(出水透光率普遍提高)，且可觀(guān)察到絮體顆粒大，沉降速度快，沉降后污泥體積小。

FeCl3與PAM協(xié)同作用的機理可分析如下：廢水中顆粒帶有負電荷，首先加入的FeCl3中的3價(jià)鐵離子起到電性中和、壓縮雙電層的作用，使顆粒的Zeta電位下降，斥力減少，近而結合成小的絮體；此時(shí)加入PAM，其高分子長(cháng)鏈將與小的絮體顆粒發(fā)生吸附，使小絮體通過(guò)高分子長(cháng)鏈連接成大絮體，此即高分子絮凝劑的“吸附架橋”作用，其作用的結果不僅使絮體顆粒變大，而且通過(guò)大絮體沉降過(guò)程中的“卷掃”作用，攜帶出更多的污染物，從而提高了處理效果。

2．2加藥順序對效果的影響

FeCl3用量為6OOmg/L，PAM用量為5mg/L，改變加藥順序，進(jìn)行混凝試驗，考察加藥順序對處理效的影響，其結果如表1所示。

由表1可見(jiàn)，為了取得好的混凝效果，應當先加入無(wú)機混凝劑，攪拌數min后，再加入有機高分子絮凝劑。這與前面分析的兩者協(xié)同作用的機理是相符合的。另外，若同時(shí)加入FeCl3和PAM，則FeCl3的一些水解中間形態(tài)可能與PAM發(fā)生絮凝作用，會(huì )顯著(zhù)降低處理效果[1]。

2．3有機絮凝劑相對分子質(zhì)量對效果的影響

配制不同相對分子質(zhì)量的PAM(1%)水溶液。FeCI3用量固定為600mg/L，PAM用量固定為10rag/L，改變PAM的相對分子質(zhì)量，進(jìn)行混凝試驗，考察有機高分子絮凝劑相對分子質(zhì)量對效果的影響，其結果如圖2所示。

從圖2中可得出如下結論：FeCI3與PAM協(xié)同作用，當PAM的相對分子質(zhì)量小于100萬(wàn)時(shí)，加入PAM對出水效果幾乎沒(méi)有影響；當PAM相對分子質(zhì)量超過(guò)100萬(wàn)以后，隨著(zhù)相對分子質(zhì)量的增加，出水透光率提高；當PAM相對分子質(zhì)量超過(guò)500萬(wàn)以后，出水透光率繼續提高，但變化不大。因此，在應用上可選取相對分子質(zhì)量為500萬(wàn)的PAM，相對分子質(zhì)量過(guò)大，溶解困難[2]。

2．4有機絮凝劑電荷的影響

2．4．1藥品的配制

PAM：相對分子質(zhì)量500萬(wàn)，張家港市金鑫樹(shù)脂廠(chǎng)：陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺(CPAM)：PAM通過(guò)Marmich反應合成⋯3.PAM在堿性條件下與甲醛生成羥甲基衍生物，再與二甲胺一起加熱，生成叔胺，后者與硫酸二甲酯反應，即得CPAM，調整加藥量，使陽(yáng)離子度為25%：陰離子型聚丙烯酰胺(PHP)：PAM在堿性條件下加熱，使酰胺水解成羧酸鹽，即得PHP，調整溫度、反應時(shí)間和堿用量，使其水解度為25%；兩性離子聚丙烯酰胺(APAM)：將PHP(水解度為25%)進(jìn)行Mannich反應，制得APAM(水解度為25%，陽(yáng)離子度亦為25%)[3]。將PAM、CPAM、PHP和APAM皆配制成1%的水溶液(由于后三者都是PAM改性制備，其相對分子質(zhì)量皆約為500萬(wàn))。

2．4．2實(shí)驗結果與討論

FeCI3用量固定為600mg/L，分別與不同用量的PAM、CPAM、PHP和APAM復合使用，混凝處理鉆井廢水，考察電荷對效果的影響，結果)如圖3所示[4].

從圖3可見(jiàn)，當與無(wú)機混凝劑配合使用時(shí)，在相對分子質(zhì)量相同的情況下，(本實(shí)驗相對分子質(zhì)量皆約為500萬(wàn))，PAM、CPAM、PHP和APAM的最佳用量在5-10mg/L之間。在最佳用量的條件下，其絮凝效果是：PHP>APAM>CPAM>PAM。在無(wú)機混凝劑最佳用量的條件下，體系顆粒物已與無(wú)機陽(yáng)離子作用而帶有正電荷，因此，帶有負電荷的PHP和APAM表現了較好的絮凝效果，而PHP優(yōu)于A(yíng)PAM及CPAM優(yōu)于PAM，這是因為前者分子鏈在其電荷作用下更加伸展[5]。

3結論

(1)用混凝法處理廢水時(shí)，無(wú)機混凝劑與有機高分子絮凝劑復合使用處理效果優(yōu)于單純的無(wú)機混凝劑的處理效果，處理后水樣透光率高，絮體沉降快、緊密、污泥體積��；(2)有機高分子絮凝劑相對分子質(zhì)量達到500萬(wàn)時(shí)，吸附架橋作用強，處理效果好；(3)最好的加藥方式是：先加無(wú)機混凝劑再加有機高分子絮凝劑；(4)對于鉆井廢水，用相同相對分子質(zhì)量的PAM，CPAM，PHP，APAM與FeC1復合使用，在其最佳投量時(shí)，處理效果順序為：PHP>APAM>CPAM>PAM．

參考文獻
[1]馬青山．絮凝化學(xué)和絮凝劑．北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1988，125-210
[2]甘光奉等．工業(yè)水處理，1999，19(2)：6—7
[3]連西美等．油氣田環(huán)境保護，1998．8(3)：5．7
[4]魏娟明等．油氣田環(huán)境保護，2002，12(1)：20～21
[5]舒型武等．現代化工，2001，21(10)：13～16作者: 趙立志 杜國勇 馮英 許怡 來(lái)源：谷騰水網(wǎng)