陽離子高分子P（DMC-AM）絮凝劑絮凝性能的研究

【摘要】通過實驗對P（DMC-AM）陽離子高分子絮凝劑的絮凝性能進行了評價，探討了溶液pH值、絮凝劑用量、廢水溫度以及攪拌速度和時間等對絮凝性能的影響，明確了產(chǎn)品的適宜使用條件，說明該絮凝劑絮凝效果優(yōu)良。

【關鍵詞】絮凝劑 絮凝性能 影響 因素

能使水溶液中的溶質、膠體或者懸浮物顆粒產(chǎn)生絮狀沉淀的物質稱為絮凝劑。絮凝技術是一種處理效率高、經(jīng)濟、簡便的水處理技術。在水處理技術的方法中，國內(nèi)外大多數(shù)廠家都采用絮凝沉淀法。絮凝劑在解決水資源短缺和水污染治理等領域發(fā)揮著重要越來越作用。下面對P（DMC-AM）陽離子高分子絮凝劑的絮凝性能進行實驗研究。

1、實驗

1.1 實驗藥品及儀器。氫氧化鈉，鹽酸，自制的P（DMC-AM）陽離子高分子絮凝劑。DBJ-621型定時變速攪拌機，pHS-2C型酸度儀，JA21002型電子天平，721型分光光度計等。

1.2 絮凝實驗。絮凝性能用上層溶液透光率來表示。用DBJ-621型定時變速攪拌機在250m1的燒杯中進行實驗：取100m1博匯紙業(yè)集團生產(chǎn)線上的中段廢水，用稀HCI或稀NaOH溶液調節(jié)廢水的pH值，再加入一定量的絮凝劑，先100r/min攪拌約3min，使絮凝劑充分分散在廢水中，隨后降低轉速30r/min攪拌約8min，靜置20min后在距離燒杯底部約2cm處取水樣，用去離子水作參比，在610nm處，采用1.5cm的比色皿，用721分光光度計測其透光率，對絮凝劑的絮凝性能進行研究。

2、影響絮凝性能的因素

2.1 pH值對絮凝性能的影響

取博匯紙業(yè)集團生產(chǎn)線上的中段廢水，用稀HCI或稀NaOH溶液調節(jié)廢水的pH值，加入約0.4mg的絮凝劑，先快速攪拌，隨后降低轉速攪拌，靜置后取水樣，測其透光率，從pH值對上層溶液的透光率的影響來看，pH值對絮凝作用的影響是非常大的。增大pH值有利于提高絮凝效果，但是pH值超過6時絮凝效果開始下降，pH值在4-8范圍內(nèi)時，有利于造紙中段廢水纖維的絮凝、沉淀，pH值在6左右時效果最好。說明陽離子型絮凝劑適合于在弱酸性、中性和弱堿性的pH值環(huán)境中使用，這時絮凝劑可顯示出較強的陽離子性，中和作用明顯。

一般情況下，陽離子型絮凝劑適合于在酸性和中性的pH值環(huán)境中使用;陰離子型絮凝劑適合于在中性和堿性的環(huán)境中使用;非離子型的絮凝劑則適合于從強酸性到堿性的環(huán)境中使用。另外，水體的pH值也直接影響到絮凝劑的用量。選擇適當?shù)膒H值，可以節(jié)省大量的絮凝劑，降低成本，并且能夠使絮凝作用進行得完全，絮凝效果良好。

2.2 絮凝劑用量對絮凝效果的影響

取紙業(yè)生產(chǎn)線上的中段廢水，用稀HCI溶液調節(jié)廢水的pH值約6.0，分別加入一定量的絮凝劑，測其透光率，通過試驗得知絮凝劑用量對上層溶液的透光率影響很大，也就是說絮凝劑用量的多少對絮凝作用的影響非常大，增大絮凝劑的用量有利于提高絮凝效果，但是絮凝劑的用量超過4mg/L時絮凝效果開始下降，適宜的用量范圍在3～5mg/L，有利于造紙中段廢水纖維的絮凝、沉淀。這是因為絮凝劑用量太小，電性中和少，吸附架橋作用減弱，起不到電荷中和、吸附架橋的作用;增大絮凝劑用量，吸附量增大，有利于電荷中和、吸附架橋，絮體沉降速度增大，絮凝效果好。但當絮凝劑用量過大時，加入的絮凝劑在中和了膠體中的負電荷后有多余的正電荷，部分膠體顆粒則會因電荷排斥而重新分散處于穩(wěn)定狀態(tài)，導致“再穩(wěn)”現(xiàn)象的發(fā)生，進而使絮凝效果下降。所以絮凝劑的用量是有一個最佳范圍的。一般條件下，開始時絮凝效果隨絮凝劑用量的增加而增加，當用量達到一定值時，再增加用量時絮凝效果反而下降。

2.3 廢水溫度對絮凝效果的影響

取紙業(yè)生產(chǎn)線上的中段廢水，用稀HCI溶液調節(jié)廢水的pH值約6.0，加入約0.4mg的絮凝劑，控制不同的水體溫度，透光率隨水體溫度的變化而變化。水體的溫度是絮凝反應、絮體成長、沉降分離等過程的重要控制因素。水溶液的溫度過高和過低，對絮凝作用皆不利。一般體系溫度越高，絮凝效果越好。這是因為隨水溫升高，系統(tǒng)粘度顯著降低，同時懸浮粒子和高分子動量增加，加快了分子擴散速度，有利于粒子間的碰撞和絮體生長。但水溫過高時，化學反應速度加快，形成的聚凝體細小，使絮體沉降速度下降，不易分離。當水溫過低時，有些絮凝劑的水解反應變慢，水解時間增長，影響處理的水量，若不延長時間，則影響處理的效果。另外溫度降低，水的粘度增大，從而增加水對絮凝體的撕裂作用，使絮體變得細小，不易分離，因而溫度過低則使絮凝操作變得困難。通過實驗表明：水體溫度在常溫對絮凝操作的影響甚微，說明實驗制得的P（DMC-AM）絮凝劑的使用不受季節(jié)的影響、區(qū)域的限制。合適的溫度是10～30℃。

2.4 攪拌速率及其時間對絮凝效果的影響

通過實驗發(fā)現(xiàn)，適宜攪拌速度和時間，可以加速絮凝過程，提高絮凝效果。如果攪拌速度過快、時間過長，則會將能夠形成沉降的顆粒攪碎后變成不能沉降的顆粒，反而降低絮凝效果;若攪拌速度過慢、時間過短，絮凝劑的水解速度減小，不利于絮凝劑的分散，且絮凝劑的與固體顆粒不能充分接觸，不利于絮凝劑捕集膠體顆粒，將造成污泥中的小顆粒吸附不完全，當然不利于發(fā)揮絮凝作用。由大量文獻資料可知：高速、低速攪拌的轉速和攪拌時間需要結合起來考慮，高速攪拌過程中，絮凝劑與污泥充分混合;隨后低速攪拌過程中，絮凝劑吸附污泥中的顆粒形成較大絮團。一般加入絮凝劑后攪拌速度在90～110r/min，攪拌時間為2～3min，這樣可以使膠體粒子與絮凝劑有良好的接觸，然后在絮凝顆粒生長的過程中低速攪拌，轉速30～40r/min再攪拌5～10min，可得良好絮凝效果。

3、結論

P（DMC-AM）陽離子絮凝劑對造紙廢水、生活污水確實有一定的絮凝、凈化作用，其效果比PAC、非離子性PAM處理效果好。本實驗僅考察了P（DMC-AM）絮凝劑對造紙廢水、生活污水的處理效果，未能對諸如紡織、染化、石化、選礦、制藥等廢水進行P（DMC-AM）絮凝劑性能考察。在以后可以繼續(xù)研究，進一步擴大P（DMC-AM）絮凝劑的應用范圍，挖掘其應用潛力。

作者簡介：趙素梅（1966-），女，山西聞喜人，淄博職業(yè)學院制藥與生物工程系副教授，主要從事化工教學與研究。