选煤厂在煤泥水澄清处理中，大多使用阴离子型聚丙烯酰胺作为絮凝剂。对于不同的煤泥水，使用何种类型的聚丙烯酰胺{zj0}，其分子量如何影响絮凝效果，不同的研究者有不同的结论。但由于市场上除阴离子外的其他类型聚丙烯酰胺很少有商品规模产品，这方面的研究也不多。该研究采用UV聚合法 实验室合成了非离子、阴离子和阳离子等类型的聚丙烯酰胺，探讨了不同类型的聚丙烯酰胺对煤泥水的絮凝效果与作用机理。 1 类型简介 聚丙烯酰胺按其侧链所带的官能团的不同可分为非离子(PAM)、阴离子(PHP)和阳离子(CPAM)等类型。 的酰胺基(-C0NH )可与许多物质亲和、吸附形成氢键。高分子量的聚丙烯酰胺在被吸附的粒子间形成桥联，使数个甚至数十个粒子连在一起，生成絮团，加速粒子下沉，这使它成为最理想的絮凝剂。阴离子型(PHP)和阳离子型(CPAM)除了有以上作用外，还能同水中的胶体粒子或离子发生吸附、架桥及电性中和作用，形成较大的絮凝物，使悬浮物沉降或浮上，从而达到净化水的目的。聚丙烯酰胺的类型不同，其作用机理、絮凝效果及适宜的絮凝对象也不同。 2 实验部分 2．1 仪器与试样 采用581一G型光电比色计、电热恒温真空干燥箱、加热磁力搅拌器、恒温水浴装置等。试验用煤泥水样分别采自望峰岗选煤厂原生煤泥和浮选尾煤，其粒度组成和灰分见表1。该煤样的特点是原生煤泥粒度大，灰分低，而浮选尾煤则粒度细，灰分高。 絮凝剂采用光引发聚合技术 合成不同分子量、不同水解度和不同阳离子度的聚丙烯酰胺。对合成的3种性质的聚丙烯酰胺，通过测定其特性粘数来表征其分子量，以水解度代表PHP的阴离子特性，用阳离子度CD表征CPAM 的阳离子性质。特性粘数及水解度分别按GB12005．1—89和GB12005．6—89方法测定；CPAM的阳离子度用采用提纯-AgNO3滴定法测定。 2．2 絮凝性能检测 加入一定量的聚丙烯酰胺絮凝剂后，测定煤泥水上层清液清晰界面沉降200 mm时所需时间和絮凝澄清后上层清液的透光率，来比较絮凝剂的作用效果，沉降时间越短，透光率越大，澄清沉降效果越好。为使问题简化，采用一定时间煤泥水絮凝澄清后的上层清液的透光率，来比较絮凝作用效果。采用单因素试验，操作步骤：取500 mL煤泥水试样装入量筒中，加入一定量的药剂，并双向翻转量筒10回合后静置，用秒表测定上清液清晰界面沉降200 mm时所需时间，换算成沉降速度；用光电比色计测上清液的透光率(澄清度)。为了比较3种类型絮凝剂的絮凝效果，固定的试验条件为：煤泥水浓度50 g／L，聚丙烯酰胺絮凝剂用量为10 g／m 。 3 结果讨论 3．1 分子量对絮凝效果的影响 在合成非离子型聚丙烯酰胺时，控制条件合成了不同分子量的聚丙烯酰胺，其分子量分别为4O0万、600万、800万、1 000万、1 200万。 非离子型聚丙烯酰胺的絮凝效果(透光率)与其分子量有关，随分子量增大，对煤泥水的絮凝效果渐好。这是由于聚丙烯酰胺的酰胺基(-C0NH2)与煤泥粒子亲和、吸附形成氢键，同时高分子链在被吸附的粒子间形成桥联，因而非离子型聚丙烯酰胺的絮凝效果主要取决于聚丙烯酰胺的分子量。但由于聚丙烯酰胺的溶解性随分子量的增大而降低，当分子量大于6O0万后，絮凝效果增加趋缓，大于800万以后增加不明显。一般认为，用于煤泥水处理的聚丙烯酰胺絮凝剂，其分子量为800万左右比较合适。 从对2种煤泥水的絮凝效果看，对粒度大、灰分低的原生煤泥沉降效果较好，而对粒度细灰分高的浮选尾煤絮凝效果稍差，但差别很小，这种差别主要是煤泥的粒度特性造成的。可以认为，非离子型的聚丙烯酰胺对不同性能的煤泥水没有选择性或选择性很小。 3．2 聚丙烯酰胺的阴离子度与絮凝效果 选取分子量在800万左右的聚丙烯酰胺为原料，改变介质的pH值，制备了阴离子度在10％ ～50％ 的一系列阴离子型聚丙烯酰胺。 聚丙烯酰胺的阴离子度影响絮凝效果，煤泥水的透光率随阴离子度增大而提高，在阴离子度为30％ 时达到{zd0}值，然后又随阴离子度的进一步提高而减小。阴离子型聚丙烯酰胺对煤泥的沉降除了高分子絮凝作用外，还发生离子吸附、架桥及电性中和作用，当阴离子度在30％时，这几种作用叠加，达到絮凝效果{zh0}。因而用于煤泥水处理的聚丙烯酰胺阴离子度控制在30％左右为宜。2种不同性能煤泥水的絮凝效果差别很小，与非离子型PAM的效果类似，均是对粒度大、灰分低的原生煤泥的絮凝效果好于粒度细、灰分高的浮选尾煤。 |
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