高分子水處理絮凝劑—聚丙烯醯胺

絮凝過程是目前國內外眾多水處理工藝中應用最廣泛、最普遍的單元操作之一，是廢水處理過程中不可缺少的關鍵環節。絮凝效果的好壞往往決定了後續流程的運行狀況、最終出水水質和費用，選擇何種絮凝劑，對於提高出水水質、降低制水成本有著重要的技術經濟價值。

聚丙烯醯胺PAM產生絮凝作用是基於它的兩種特點：長鏈(線)狀的分子結構和分子中含有大量活性基團。聚丙烯醯胺PAM是直鏈狀聚合物，因每個分子是由十萬個以上的單體聚合構成，分子鏈相當長。它如果完全伸直，其長度要比一般的分子 (如蔗糖)或離子(如ca2+)長數萬倍以上。由於它的分子長而細，會彎曲或捲曲成不規則的曲線形狀。這個長分子鏈向外側伸出許多化學活性基團：醯胺基－conh2及羧基－cooˉ。 醯胺基是非離子性基團，但亦善於形成副價鍵而與其它物質的活性基團吸附並連結起來。單純的聚丙烯醯胺可以用在一般的水處理中，使水中的懸浮物絮凝。羧基是負電性基團，它是使糖汁中微粒絮凝的關鍵因素。因為糖汁中微粒的絮凝主要通過鈣離子的架橋作用產生。研究證明，糖汁中的懸浮微粒及大多數膠體物質帶有負電荷，它們的表面上經常吸附糖汁中的鈣離子。由於ca2+ 有兩單位正電荷，而微粒或膠體表面上的每一個帶電點通常只有一個負電荷(即一價酸根如－cooˉ)，故這些被吸附的鈣離子還剩餘一單位的正電荷，能再和其它負電基團相結合。

這樣，鈣離子就在兩者之間起架橋作用而將它們連接起來。磷酸鈣與微粒或膠體的連結是通過這種作用，絮凝劑與微粒的連結也主要通過這種作用，即通過絮凝劑的羧基－cooˉ與鈣作用而與各種鈣鹽沉澱物及各種帶負電的微粒互相連結。在溶液中存有磷酸和磷酸鈣時，也能通過磷酸鈣和磷酸根架橋與其他微粒表面的鈣離子連結。許多PAM分子與許多鈣鹽沉澱和磷酸鈣沉澱微粒的互相連結就形成粗大的絮凝團。它的尺寸可達到數毫米或以上。據研究，蔗汁加PAM後形成的絮凝團約包含有105～107個原來的微粒。

由於聚丙烯醯胺PAM分子長而細並有許多化學活性基團，它們能和沉澱微粒產生很多連接而形成較大的絮凝物，這些絮凝物的結構就象棉絮那樣，鬆散、無定形，互相連結但不很穩固，內部有很多空間和很多微細的網路，包藏著大量液體，因而絮凝物的比重頗接近它所存在的液體本身。絮凝物中還網路了各種各樣的微粒，這就將各種不同成分、不同性質、不同大小的微粒集合在一起。因此，良好的絮凝劑處理能將溶液中原有的微粒完全網路除去，使溶液顯得特別清亮透明和有光澤。由於絮凝物的尺寸較大，它的沉降和過濾都比較快。

絮凝劑與微粒的作用就是通過化學吸附和物理網路這兩種形式產生的。根據上述機理可知，分子量較高、分子較長的PAM，能吸附較多的微粒，形成網路的能力較強，故絮凝效能較好。同理，PAM分子中羧基的比例適當也很重要，因糖汁中的微粒多數帶負電，PAM需要有適量的羧基通過鈣離子架橋與它作用。但如果羧基含量太多，PAM分子本身負電過強，本身分子之間的相斥力過大，也不利於絮凝作用。

除了碳酸法以外，糖液(蔗汁和糖漿)加pam都是在加入磷酸和石灰乳中和以後。它們反應生成的磷酸鈣沉澱是絮狀物，能夠捕集液相中的各種懸浮微粒形成稍大的顆粒。這稱為第一次絮凝。在此基礎上加聚丙烯醯胺PAM 形成更大的絮凝物，稱為第二次絮凝。良好的一次絮凝可以顯著提高加pam的二次絮凝的效果，並減少所需的pam的數量；因為一次絮凝已經將各種微細的粒子初步凝聚，大大減少了粒子的總數，從而減少了 聚丙烯醯胺PAM 的負擔。搞好一次絮凝是加聚丙烯醯胺PAM 獲得最佳效果的基礎。

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