煤泥水處理專用聚丙烯酰胺絮凝機(jī)理
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煤泥水處理專用聚丙烯酰胺絮凝機(jī)理
煤泥水是由濕法選煤加工的煤礦選煤廠排放出來的工業(yè)尾水，其中含有大量的煤泥和泥砂，大量排入水域，沉積水底，淤塞河道，污染了河水，它已成為重要的煤炭損失源之一，并對環(huán)境有較嚴(yán)重的污染，為了提高選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，在某些處理過程中往往用化學(xué)藥劑來強(qiáng)化處理效果，而使用絮凝劑是水處理的主要途徑之一。
1.煤泥水的主要特點(diǎn)
煤泥水的主要特點(diǎn)是：濃度高，粒度細(xì)，灰分高，顆粒表面多數(shù)帶負(fù)電荷，同性相斥，使得這些微粒在水中保持分散狀態(tài)，它們在水中不僅受重力的作用，還受布朗運(yùn)動影響，此外，煤泥水不但具有懸浮液的特點(diǎn)，往往還具有膠體的某些性質(zhì)。
2.常用的絮凝劑及絮凝機(jī)理
2.1 有機(jī)高分子類絮凝劑
分類：按化學(xué)成分，可分為天然高分子絮凝劑和人工合成高分子絮凝劑；按其所帶電荷不同，可分為非離子型、陰離子型和陽離子型絮凝劑；按產(chǎn)品分類，可分為水溶液型、干粉型和乳膠型三類等。
絮凝機(jī)理：在煤泥水中，加入具有較長線性分子結(jié)構(gòu)的高分子化合物，這些高分子化合物在水中溶解發(fā)生電離作用，并通過靜電鍵合、氫鍵合、共價(jià)鍵合等作用與煤泥水的固體顆粒發(fā)生吸附作用，由于這些線性化合物分子結(jié)構(gòu)通常很長，在水中充分的伸展，而且鏈上有很多活性基團(tuán)，因此通�？梢酝瑫r(shí)粘結(jié)多個(gè)顆粒，從而引起顆粒的聚集，形成絮團(tuán)，這個(gè)過程就叫做絮凝， 而其中的高分子化合物就叫做絮凝劑。
應(yīng)用情況：
聚丙烯酰胺PAM是使用多的高分子類絮凝劑，常用的聚丙烯酰胺有三種類型，即陽離子型、陰離子型和非離子型。陽離子型聚丙烯酰胺是以丙烯酰胺為主與陽離子單體聚合而成，或?qū)⒕郾０贰瓣栯x子化”，煤粒表面呈負(fù)電性，陽離子聚丙烯酰胺用作絮凝劑，分子鏈既可以在煤粒間架橋，又可以中和煤粒表面的負(fù)電荷，減少煤粒之間的排斥作用，有利于聚集與絮凝，從而提高脫水速度和降低精煤產(chǎn)品的水分。陰離子絮凝劑在煤粒表面為環(huán)式或尾式吸附，易于在煤粒間形成橋，對煤粒表面的雙電層有壓縮作用，且不易受礦漿pH值的影響。
2.2無機(jī)絮凝劑
種類：無機(jī)絮凝劑很少單獨(dú)使用，往往作為助絮凝劑與高分子類絮凝劑聯(lián)合使用，常見的無機(jī)凝聚劑有很多種，如石灰、硫酸鋁、氯化鈉、無水氯化鈣、三氯化鐵、堿式氯化鋁等。
絮凝機(jī)理：處理煤泥水采用的絮凝劑主要是鋁鹽，鐵鹽和含Ca2+的無機(jī)鹽與聚丙烯酰胺PAM聯(lián)合使用，當(dāng)把含鋁、鐵、鈣離子的無機(jī)鹽加入到帶負(fù)電荷的煤泥水膠態(tài)中時(shí)，溶液中正離子濃度增加，根據(jù)DLVO理論，擴(kuò)散層中反離子濃度增加，在反離子靜電斥力作用下，迫使擴(kuò)散層中正離子擠進(jìn)吸附層里去，于是ξ負(fù)電位被消除，膠體電荷被中和，膠體周圍水化膜被減弱，從而，促進(jìn)煤泥顆粒凝聚。
應(yīng)用情況：采用投加FeSO4·7H2O和PAM兩種絮凝劑，三點(diǎn)加藥方式，即先投加PAM，再投加FeSO4·7H2O，投加PAM,使礦煤泥水從10g/L降至0.268g/L ,實(shí)現(xiàn)洗水閉路循環(huán)。
聚氧硫酸根合高鐵38是以硫酸亞鐵為原料，通過固相化學(xué)反應(yīng)方法研制而成的新型鐵系無機(jī)高分子凈水劑，它溶于水后，生成聚鐵陽離子，陽離子帶有正電荷，能有效降低煤泥水顆粒表面的ξ電位，同時(shí)吸附帶負(fù)電的泥質(zhì)顆粒，破壞懸浮液穩(wěn)定性，它和PAM聯(lián)合使用，使顆粒凝聚，沉降迅速，處理后水質(zhì)較清，透光率83%。
聚合氯化鋁鐵絮凝劑PAFC，既具有聚合鋁鹽堿基度高，對原水適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，又具有聚合鐵分子量大，絮體沉降快的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)煤泥水中加入PAFC絮凝劑后，PAFC中高電荷的鋁鐵多核絡(luò)合物充分發(fā)揮中和作用，是帶負(fù)電荷的煤泥膠體相互凝結(jié)成更大的膠團(tuán)，由于PAFC分子量高，該絮凝劑的水解產(chǎn)物對脫穩(wěn)的煤泥膠團(tuán)和氫氧化鐵微絮體具有良好的粘接架橋和網(wǎng)鋪卷掃作用，用該種絮凝劑對沙曲選煤廠煤泥水進(jìn)行處理40，當(dāng)投加PAFC29g/m3，PAM3g/m3 時(shí)，濃縮機(jī)溢流濃度從120g/L降至1g/L，即具有很明顯絮凝效果顯著。
3.結(jié)論及展望
絮凝技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今煤泥水處理行業(yè)中十分重要的技術(shù)，而絮凝劑作為該技術(shù)的核心起著越來越重要的作用。
有機(jī)高分子絮凝劑的生產(chǎn)和應(yīng)用雖然已經(jīng)取得了較大的進(jìn)步，但其生產(chǎn)使用過程中的不安全性和給環(huán)境造成的二次污染仍應(yīng)引起人們的重視，有資料表明：目前使用較多的聚丙烯酰胺，雖然完全聚合的
聚丙烯酰胺沒有多大問題，但其聚合單體丙烯酰胺卻具有神經(jīng)毒性，所以聚合過程中單體的殘留仍是一個(gè)令人擔(dān)憂的問題。 無機(jī)絮凝劑的使用已有較長的歷史了，由于其優(yōu)良的性價(jià)比，在一段時(shí)間內(nèi)，它還會被當(dāng)作助絮凝劑使用。
隨著人們環(huán)保意識的提高，有機(jī)高分子絮凝劑將沿著好的方向發(fā)展，由于豐富的原料來源，天然高分子改性絮凝劑將有較好的發(fā)展前景，現(xiàn)已受到高度重視；而微生物絮凝劑的特性也使其成為一個(gè)發(fā)展熱門。
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