對比了陰、陽、非離子PAM后，我終于搞懂了PAM的選型技巧！
2024-01-05
聚丙烯酰胺（PAM）是一種線型水溶性高分子，是我們污水處理中常用的一種藥劑，沒有之一！在我們實際應(yīng)用中PAM又分為陽離子、陰離子還有非離子三種類型，如何選擇這三類PAM，要從其中的區(qū)別說起！PAM的區(qū)別1、結(jié)構(gòu)區(qū)別陽離子聚丙烯酰胺（CPAM)：是線型高分子化合物，由于它具有多種活潑的基團， 可與許多物質(zhì)親和、吸附形成氫鍵。主要是絮凝帶負電荷的膠體。陰離子聚丙烯酰胺（APAM）：是水溶性的高分子聚合物， 主要用于各種工業(yè)廢水的絮凝沉降，沉淀澄清處理，如鋼鐵廠廢水，電鍍廠廢水，冶金廢水，洗煤廢水等污水處理、污泥脫水等。還可用于飲用水澄清和凈化處理。由于其分子鏈中含有一定數(shù)量的極性基團，它能通過吸附水中懸浮的固體粒子，使粒子間架橋或通過電荷中和使粒子凝聚形成大的絮凝物，故可加速懸浮液中粒子的沉降，有非常明顯的加快溶液澄清，促進過濾等效果。非離子聚丙烯酰胺（NPAM)：是高分子聚合物或聚電解物，其分子鏈中含有一定量極性基因能吸附水中懸浮的固體粒子，使粒子間架橋形成大的絮凝物。它加速懸浮液中的粒子的沉降，有非常明顯的加快溶液的澄清，促進過濾等效果。由于分子鏈含有酰胺基或離子基因，故其顯著特點是親水性高，可以各種比例溶于水中，聚丙烯酰胺水溶液對電解質(zhì)有很好的容忍性，如氯化胺，硫酸鈉等都不敏感，與表面活性劑也相容。2、用途區(qū)別非離子聚丙烯酰胺用途污水處理劑：當(dāng)懸浮性污水顯酸性時，采用非離子聚丙烯酰胺作及絮凝劑較為合適。這是PAM起吸附架橋作用，使懸浮的粒子產(chǎn)生絮凝沉淀，達到凈化污水的目的。也可用于自來水的凈化，尤其是和無機絮凝劑配合使用，在水處理中效果佳。紡織工業(yè)助劑：添加一些化學(xué)品可配成化學(xué)資料，用于紡織品上漿。防沙固沙：將非離子聚丙烯酰胺溶成0.3%濃度加入交聯(lián)劑，噴灑在沙漠上可起到防沙固沙的作用。土壤保濕劑：用作土壤保濕劑和各種改性聚丙烯酰胺的基礎(chǔ)原料。 陽離子聚丙烯酰胺用途 污泥脫水：根據(jù)污性質(zhì)可選用本產(chǎn)品的相應(yīng)牌號，可有效在污泥進入壓濾之前進行重力污泥脫水。脫水時，產(chǎn)生絮團大，不粘濾布，在壓濾時不流散，用量少，脫水效率高，泥餅含水率在80%以下。污水和有機廢水的處理：本產(chǎn)品在酸性或堿性介質(zhì)中均呈現(xiàn)陽電性，這樣對污水中懸浮顆粒帶陰電荷的污水進行絮凝沉淀，澄清是極為有效的，如酒精廠廢水，啤酒廠廢水，味精廠廢水，制糖廠廢水，肉食品廠廢水，飲料廠廢水，紡織印染廠的廢水等，用陽離子聚丙烯酰胺要比用陰離子聚丙烯酰胺，非離子聚丙烯酰胺或無機鹽效果要高數(shù)倍或數(shù)十倍，因為這類廢水普遍帶有陰電荷。自來水廠水處理絮凝劑：該產(chǎn)品具有用量少，效果好，成本低等特點，告別是和無機絮凝劑復(fù)配使用效果更好。油田化學(xué)品：如粘土防膨劑，油田酸化用稠化劑品等。造紙助劑：陽離子PAM紙張增強劑是一種含氨基甲?；乃苄躁栯x子聚合物，具有增強、助留、助濾等功能，可有效地提高紙的強度。同時該產(chǎn)品也是一種高效分散劑。 陰離子聚丙烯酰胺用途 工業(yè)廢水處理：對于懸浮顆粒，較出、濃度高、粒子帶陽電荷，水的PH值為中性或堿性的污水，鋼鐵廠廢水，電鍍廠廢水，冶金廢水，洗煤廢水等污水處理，效果好。飲用水處理：我國很多自來水廠的水源來自江河，泥沙及礦物質(zhì)含量高，比較渾濁，雖經(jīng)過沉淀過濾，仍不能達到要求，需要投加絮凝劑，投加量是無機絮凝劑的1/50，但效果是無機絮凝劑的幾倍，對于有機物污染嚴重的江河水可采用無機絮凝劑和陽離子聚丙烯酰胺配合使用效果更好。淀粉廠及酒精廠的流失淀粉酒糟的回收：現(xiàn)在很多淀粉廠的廢水內(nèi)含淀粉很多，現(xiàn)投加陰離子聚丙烯酰胺，使淀粉微粒絮凝沉淀，然后將沉淀物經(jīng)壓濾機壓濾變成餅狀，可作飼料，酒精廠的酒精也可采用陰離子聚丙烯酰胺脫水，壓濾進行回收。PAM的技術(shù)指標(biāo)對聚丙烯酰胺的技術(shù)指標(biāo)一般有分子量,水解度,離子度,粘度,殘余單體含量等，所以判斷PAM的質(zhì)量優(yōu)劣也可以從這幾個指標(biāo)來判斷！ 1、分子量 PAM的分子量很高，且近年來還有較大提高。20世紀70年代應(yīng)用的PAM，分子量一般為數(shù)百萬；80年代以后，多數(shù)高效PAM的分子量在1500萬以上，有些達到2000萬。每一個這種PAM分子是由十萬個以上的丙烯酰胺或丙烯酸鈉分子聚合而成(丙烯酰胺的分子量為71，含十萬個單體的PAM的分子量為710萬)。通常，分子量高的PAM的絮凝性能較好，丙烯酰胺的分子量為71，含十萬個單體的PAM的分子量為710萬。聚丙烯酰胺及其衍生物的分子量從幾十萬到一千萬以上，根據(jù)分子質(zhì)量可分為低分子量（100萬以下）、中分子量（100萬~1000萬）、高分子量（1000萬~1500萬）、超分子量（1500萬以上）。高分子有機物的分子量，即使在同一產(chǎn)品中也不是完全均一的，標(biāo)稱的分子量是它的平均值。 2、水解度與離子度 PAM的離子度對它的使用效果有很大影響，但它的適宜數(shù)值需視所處理的物料的種類和性質(zhì)而定，不同情況下會有不同的佳值。如果所處理的物料的離子強度較高(含無機物較多)，所用PAM的離子度宜較高，反之則應(yīng)較低。通常，陰離子度被稱為水解度。而離子度一般特指陽離子。離子度=n/(m+n)*100%早期生產(chǎn)的PAM是由聚丙烯酰胺一種單體聚合而成，原來不含－COONa基團。使用前要先加NaOH加熱，使部分－CONH2 基水解為－COONa，反應(yīng)式如下：－CONH2 + NaOH －→ －COONa + NH3↑ 水解過程中有氨氣放出。PAM中酰胺基團水解的比例就稱為PAM的水解度，它即是陰離子度。這種PAM的使用不方便，且性能較差(加熱水解必使PAM分子量和性能明顯下降)，80年代后已很少使用。現(xiàn)代生產(chǎn)的PAM有多種不同陰離子度的產(chǎn)品，用戶可根據(jù)需要和通過實際試驗選用適當(dāng)?shù)钠贩N，不需要再行水解，溶解以后即可使用。但是，由于習(xí)慣的原因，有些人仍將絮凝劑的溶解過程稱為水解。應(yīng)當(dāng)注意，水解的含義是加水分解，是化學(xué)反應(yīng)，PAM的水解有氨氣放出；而溶解只是物理作用，無化學(xué)反應(yīng)。兩者的本質(zhì)不同，不應(yīng)混為一談。 3、殘余單體含量 PAM的殘余單體含量是指在丙烯酰胺聚合為聚丙烯酰胺過程中，未反應(yīng)完全并終殘留于聚丙烯酰胺產(chǎn)品中的丙烯酰胺單體含量，是衡量是否適用于食品工業(yè)的重要參數(shù)。聚丙烯酰胺是無毒的，但丙烯酰胺具有一定的毒性。在工業(yè)品聚丙烯酰胺中，難免殘留有微量的未聚合的丙烯酰胺單體。因此，必須嚴格控制PAM產(chǎn)品中的殘余單體含量。國際規(guī)定用于飲用水和食品工業(yè)的PAM中的殘余單體含量不超過0.05%。國外著名產(chǎn)品的這一數(shù)值低于0.03%。4、粘度PAM 溶液是很粘稠的。分子量越高的PAM的溶液粘度越大。這是因為PAM大分子是長而細的鏈狀體，在溶液中運動的阻力很大。粘度的實質(zhì)是反映溶液內(nèi)磨擦力的大小，亦稱為內(nèi)磨擦系數(shù)。各種高分子有機物的溶液的粘度都較高，并隨分子量升高而增大。測定高分子有機物分子量的一種方法，就是測定一定濃度溶液在一定條件下的粘度，再按一定的公式計算其分子量，稱為“粘均分子量”。PAM的選型聚丙烯酰胺按離子特性可分為非離子、陰離子、陽離子型聚丙烯酰胺類型。按分子量來分有不同規(guī)格的分子量，離子度等衍生出很多型號，面對市場雜亂的規(guī)格體系，針對自己的污水體系優(yōu)選佳聚丙烯酰胺型號確實難度很大，如何幾招搞定污水或污泥聚丙烯酰選型的常見問題。 1、了解污泥的來源污泥是污水處理中的必然產(chǎn)物，首先我們應(yīng)該了解污泥的來源，性質(zhì)，成分及固含量。按照污泥含有的主要成分不同，污泥可分為有機污泥和無機污泥。一般來說陽離子聚丙烯酰胺用于處理有機污泥，陰離子聚丙烯酰胺用于處理無機污泥，堿性很強時不易用陽離子聚丙烯酰胺，而酸性很強時不宜用陰離子聚丙烯酰胺，污泥的固含量高時通常聚丙烯酰胺的用量較大。 2、聚丙烯酰胺的分子量選擇聚丙烯酰胺分子量是指分子中分子鏈的長度，聚丙烯酰胺的分子量在500-1800萬之間，一般來說，分子量越高的聚丙烯酰胺產(chǎn)品，粘度也就越大，不過，在使用的時候，并不是分子量越高的產(chǎn)品，使用效果就越好，具體在使用中，要根據(jù)實際的應(yīng)用行業(yè)、水質(zhì)、處理設(shè)備等條件，來決定合適的聚丙烯酰胺分子量。聚丙烯酰胺為高分子助凝劑，產(chǎn)品按其平均分子量可分為低分子量(<100萬)、中分子量(200-400萬)和高分子量(>700萬)三類。聚丙烯酰胺應(yīng)用在污水處理中，分子量由幾百萬至幾千萬的高分子水溶性有機聚合物。國內(nèi)的高分子聚丙烯酰胺有：非離子聚丙烯酰胺(簡寫NPAM，分子量800-1500萬)、陰離子聚丙烯酰胺(簡寫APAM，分子量800-2000萬)、陽離子聚丙烯酰胺(簡寫CPAM，分子量800-1200萬，離子度10%-80%)。如果單純做助凝劑使用的時候，一般分子量越高的話，絮團越緊密，用藥越省，但陰離子聚丙烯酰胺的分子量建議不超過2000萬。如果在污泥脫水方面。使用帶式壓濾機，一般分子量就不能過高，如果分子量很高就可能導(dǎo)致濾布堵塞，影響脫水效果；再比如您使用離心式壓濾機，分子量要求就要高一點，因為離心式壓濾機要求絮團能夠盡量耐剪切，所以要選擇分子量相對較高的產(chǎn)品。3、聚丙烯酰胺的離子度選擇針對所要脫水的污泥，可用不同離子度的絮凝劑通過小實驗進行篩選，選出佳合適的聚丙烯酰胺，這樣即可以取得佳絮凝劑效果，又可使加藥量少，節(jié)約成本。選離子度關(guān)鍵看：（1）絮團的大小絮團的大小：絮團太小會影響排水的速度，絮團太大會使絮團束縛較多水而降低泥餅干度。通過選擇聚丙烯酰胺的分子量可以調(diào)整絮團的大小。 （2）絮團強度（含水率）絮團的強度：絮團在剪切作用下應(yīng)保持穩(wěn)定而不破碎。提高聚丙烯酰胺分子量或者選擇合適的分子結(jié)構(gòu)有助于提高絮團穩(wěn)定性。（3）聚丙烯酰胺與污泥的混合聚丙烯酰胺在脫水設(shè)備的某一位置必須和污泥充分反應(yīng)，發(fā)生絮凝作用。為此，聚丙烯酰胺溶液粘度必須合適，在現(xiàn)有設(shè)備條件下能與污泥充分混合，兩者混合均勻是否，是成功的關(guān)鍵因素。聚丙烯酰胺溶液粘度與其分子量和配制濃度有關(guān)。（4）聚丙烯酰胺的溶解溶解良好才能發(fā)充分發(fā)揮絮凝作用。前面講過聚丙烯酰胺的溶解過程其實就是聚丙烯酰胺的熟化過程，有時需要加快溶解速度，這時可考慮提高聚丙烯酰胺溶液的濃度。所以佳的產(chǎn)品選擇要有實驗室燒杯實驗決定。由以上可以看出分子量和離子度的選擇不是絕對的，選擇聚丙烯酰胺之前好做選型試驗，好上機運營試驗，這樣得來的數(shù)據(jù)才準確，優(yōu)選的聚丙烯酰胺性價比才更高。
