表面活性劑對村莊分散式聚驅(qū)污水絮凝效果的影響

李斌 劉堯

摘? ? ? 要： 針對傳統(tǒng)絮凝投加方法存在絮凝效果差的問題，設(shè)計了實驗分析方法。配備相應(yīng)的試劑與儀器，設(shè)計實驗步驟，配置污水參數(shù)，合成絮凝劑，采用Bruker-Tensor27型號傅里葉紅外光譜儀器進行分析，分析污水混濁程度和污水含量，評價絮凝劑效果。通過表面活性劑與溫度、濃度相關(guān)變量條件下對污水絮凝效果影響展開分析，得出使用硫酸鋁處理絮凝效果差，聚合氯化鋁絮凝效果較好;并得出在一定溫度范圍內(nèi)，污水絮凝效果隨著溫度升高而逐漸增加;隨著表面活性劑濃度增加而污水絮凝效果變差的結(jié)論。通過對比分析結(jié)果可知，與傳統(tǒng)分析方法相比，方法效果較好，為污水治理提供切實方案。

關(guān)? 鍵? 詞：表面活性劑;村莊分散式聚驅(qū)污水;絮凝效果;傅里葉紅外光譜儀器

中圖分類號：X 741.03? ? ? ?文獻標識碼： A? ? ? ?文章編號： 1671-0460（2019）09-2044-04

Abstract： Aiming at the problem of poor flocculation effect of traditional flocculation dosing method， an experimental analysis method was designed. Corresponding reagents and instruments were selected， experimental steps were designed， sewage parameters were determined， the flocculant was synthesized， the treated wastewater was analyzed by Bruker-Tensor 27 Fourier transform infrared spectrometer， the degree of sewage turbidity and sewage content were also analyzed， and the effect of flocculants was evaluated. The influence of surfactant on the flocculation effect of sewage under the conditions of temperature and concentration-related variables was analyzed， it was concluded that the flocculation effect of aluminum sulfate was poorer and that the flocculation effect of polyaluminium chloride was better， the flocculation effect of sewage increased with the increase of temperature within a certain temperature range， and the flocculation effect of sewage became worse with the increase of surfactant concentration. By comparing the results of the analysis， it can be seen that the experimental analysis method in this paper is better than the traditional analysis method， and provides a practical scheme for sewage treatment.

Key words： Surfactant; Village dispersive polymer flooding sewage; Flocculation effect; Fourier infrared spectroscopy instrument

表面活性劑已經(jīng)成為處理污水的重要絮凝手段，其可溶于水中，提高注入水黏度比，降低污水流度比，大幅度提高污水絮凝率。污水中會包含大量的殘留物吸附在污水界面上，形成空間障礙，嚴重制約了污水之間的絮凝效果[1]。采用傳統(tǒng)方法對污水表面進行單層和多層吸附時，大大降低了污水間的界面張力，使村莊分散式聚驅(qū)污水乳化極為嚴重[2]。與常規(guī)污水分離相比，表面活性劑在沒有改變現(xiàn)有工藝基礎(chǔ)上，在污水分離工藝中加入絮凝劑，加快了污水的分離[3]。

目前，關(guān)于村莊分散式聚驅(qū)污水處理問題，已經(jīng)有部分研究人員展開了相關(guān)研究，研究絮凝劑對污水的處理效果以及影響污水處理效果的因素，如污水乳化穩(wěn)定性、污水穩(wěn)定性以及污水含污量的測試，但現(xiàn)有研究還不夠全面。因此，本文在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，研究表面活性劑對村莊分散式聚驅(qū)污水絮凝效果的影響作用，以此來為實際污水治理工作提供重要的參考價值。

1? 實驗部分

1.1? 試劑與儀器

（1）試劑

① 聚合氯化鋁（PAC），鹽基度保持在50%～60%范圍內(nèi);

② 聚丙烯酰胺（CPAM），相對分子質(zhì)量為500×104 mg，其中陽離子度為25%，華瑞化工股份有限公司;

③ 聚合氯化鋁鐵（PACF），淄博萬尊環(huán)保材料有限公司;

④ 聚合硫酸鋁（PAS），清嵩源凈水材料有限公司;

⑤ 丙烯酰胺，沈陽久野化工原料有限公司;

⑥ 丙烯酸，沈陽威克盾科技有限公司;

⑦ 乙二胺四乙酸二鈉，蘇州市榮振精細化有限公司;

⑧ 復(fù)合引發(fā)劑，實驗室復(fù)配;

⑨ 村莊分散式聚驅(qū)污水含表面活性劑模擬污水[4]。

（2）儀器

高剪切混合乳化機—XR-A500-70S型號—上海沐軒實業(yè)有限公司;

光柵分光光度計—722型號—北京瑞格星科技有限公司;

電子天平—GL124-1SCN—賽多利斯科學(xué)儀器有限公司;

攪拌器—江蘇金壇電熱儀器有限公司[5]。

1.2? 方法

1.2.1? 模擬污水配置

按照表1所示礦化水化學(xué)成分進行污水配置。

在礦化水化學(xué)成分中加入表面活性劑，用乳化機在1 200 r/min下進行高速剪切，將剪切結(jié)果放入分液漏斗中，保持靜置狀態(tài)5 h，分離出下層隱含的污水用作實驗研究，污水處理時間不會超過2 min[6]。

1.2.2? 絮凝劑合成

在一定體積四口燒瓶中加入配比好的混合劑，同時加入適量溶解助劑，攪拌使混合物完全溶解。在混合物中通入一定氮氣，保證在一定轉(zhuǎn)速下，以0.5 mL/min速度慢慢注入復(fù)合引發(fā)劑（K2S2O8- NaHSO3-AIBN），同時使水溫升高到50 ℃，保證出現(xiàn)反應(yīng)時間為4～6 h，將得到的膠體提純，去除未反應(yīng)的膠體，獲取合成產(chǎn)物在恒溫箱中烘干，并粉碎待用[7-9]。

1.2.3? 絮凝劑分析

利用Bruker-Tensor27型號傅里葉紅外光譜儀器，分析絮凝劑IR譜，保證變化波數(shù)范圍在300～3 000 cm-1。

1.2.4? 絮凝劑效果評價

按照《絮凝劑評定方法（SYT5796-93）》行業(yè)標準，現(xiàn)場取試驗區(qū)塊，將污水樣品置于60 mL比色管中，并放入恒溫水浴預(yù)熱至設(shè)定溫度即可。在比色管中加入絮凝劑，并利用玻璃棒進行攪拌，使絮凝劑與采出液充分混合，并重新將比色管放置在恒溫水浴之中靜置，30 min后觀察污水混濁程度和含污量[10]。

（1）采出污水混濁程度：將污水放置在比色管之中，放置2 h候通過TUBR550T混濁儀器測試污水混濁程度。

（2）采出污水含量：使用765PC型號光分光度計測量含污量，以350 nm作為吸收波長。具體測量過程：使用移液管從試管中取出20 mL水，注入到分液漏斗中，加入5 mL 15%的NaCL溶液破乳，再使用55 mL石油萃取2次，使用紫外分光光度計在350 nm波長下測量吸光度，由此求取含污量[11]。

1.2.5實驗方案

（1）獲取濃度在0.25%表面活性劑界面張力值;

（2）采用切割小塊方巖心進行自吸排污量測定，再將巖心浸泡在表面活性劑之中，再次進行自吸排污量測定;

（3）利用真空泵將巖心抽成真空狀態(tài)，并保持在3 h以上，通過手搖泵飽和地層水，記錄飽和水量;

（4）巖心進行飽和處理，記錄保護污染量，放置在50 ℃恒溫箱之中，并放置在8 h之上;

（5）全部實驗溶液為“水驅(qū)95%+0.1 PV表面活性劑與后續(xù)水驅(qū)”：

方案1：0.35%污水磺酸鹽與0.7%聚合物溶液;

方案2：0.35%甜菜堿與0.7%聚合物溶液;

方案3：0.35%十二烷基苯磺酸鹽與0.7%聚合物溶液。

（6）按照方案進行治理污水實驗，保持注入速度為0.3 mL/min，每隔25 min記錄一次，并保持后續(xù)水驅(qū)含水率為99%。

2? 實驗結(jié)果與分析

2.1? 表面活性劑本身對污水絮凝處理效果影響

采用30 mg/L表面活性劑模擬污水，保持水溫為55 ℃，分別使用四種絮凝劑，依次為：聚合氯化鋁、聚合氯化鋁鐵、聚合硫酸鋁和硫酸鋁，通過這四種絮凝劑對污水進行絮凝處理，結(jié)果如圖1所示。

分析圖1可知，采用上述四種無機絮凝劑對污水進行處理時，可以通過污水透光率看出污水絮凝效果。污水透光率隨著溶劑量的增加，透光率呈現(xiàn)先增大后減小的現(xiàn)象，在溶劑量為400 mg/L時，無機絮凝劑并沒有發(fā)揮作用。當(dāng)溶劑量增加到1 000 mg/L時，污水透光率達到最大，此時使用表面活性劑處理村莊分散式聚驅(qū)污水效果達到最佳。

（1）聚合硫酸鋁：當(dāng)溶劑量為500 mg/L時，污水透光率為55%;當(dāng)溶劑量為1 000 mg/L時，污水透光率達到最大為78%。但當(dāng)溶劑量超過1 000 mg/L時，污水透光率逐漸降低。

（2）硫酸鋁：當(dāng)溶劑量為500 mg/L時，污水透光率達到最低為38%;當(dāng)溶劑量為1 000 mg/L時，污水透光率達到最大為65%。但當(dāng)溶劑量超過1 000 mg/L時，污水透光率逐漸降低。

（3）聚合氯化鋁：當(dāng)溶劑量為500 mg/L時，污水透光率達到最低為60%;當(dāng)溶劑量為1 000 mg/L時，污水透光率達到最大為80%。但當(dāng)溶劑量超過1 000 mg/L時，污水透光率逐漸降低。

（4）聚合氯化鋁鐵：當(dāng)溶劑量為500 mg/L時，污水透光率達到最低為55%;當(dāng)溶劑量為1 000 mg/L時，污水透光率達到最大為72%。但當(dāng)溶劑量超過1 000 mg/L時，污水透光率呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)分析可知，運用硫酸鋁對污水進行處理的效果較差，主要原因為硫酸鋁是小分子，且分子量較低，絮凝能力較差，因此與其它聚合無機鹽相比污水處理效果較差。而聚合氯化鋁絮凝效果最好，污水處理后透光率較高，主要是由于聚合硫酸鋁水解成具有吸附作用的氫氧化鋁膠體，促使水中膠體與混濁物相融合，產(chǎn)生吸附聚結(jié)效果。當(dāng)絮凝劑加劑量較少時，絮凝作用并不理想，不能徹底去除水中所包含的污染物;當(dāng)絮凝劑用量超過最佳用量時，水中電荷不會進行中和作用，導(dǎo)致絮凝效果下降。因此，只有絮凝劑用量達到最佳時，污水處理效果才會達到理想狀態(tài)。