絮凝性能

絮凝性能（通用8篇）

絮凝性能 篇1

絮凝是水处理中净化水质的常用手段和方法。聚合氯化铝(PAC)是我国目前用量最大的自来水絮凝剂[1],但是PAC在水处理中易产生二次污染[2,3,4]。PAC水解后产生的铝离子通过饮用水进入人体会导致贫血、脱发和大脑痴呆等多种疾病[5,6], 危害人体健康。西方发达国家饮用水水质标准中铝的许可含量≤0.1 mg/L,而我国自来水中的铝含量≤0.2 mg/L[7]。因此,研制一种二次污染小、絮凝效果好的新型环保型饮用水处理絮凝剂是目前饮用水处理领域亟待解决的重要课题[8]。

聚合硅酸铝铁(PSAF)是一种新型的无机高分子混凝剂,它同时具有电中和及吸附架桥作用[9]。该混凝剂克服了聚铝矾花生成慢、矾花轻、处理后水样残余铝浓度较高和聚铁残余色度大、稳定性较差的缺点,已成为无机高分子混凝剂研究的一个热点[10]。壳聚糖(CTS) 来源广泛、性能优良、无毒、易于生物降解,可用作吸附剂、絮凝剂,是一种有发展前景的水处理材料。我国蒙脱石资源丰富,而改性蒙脱石具有更好的吸附性能,在水处理领域具有广泛应用前景。

本文以聚合硅酸铝铁、壳聚糖和改性蒙脱石(MM)为主要原料,复合制备出一种新型饮用水絮凝剂(以下简称PCMM)。PCMM能显著降低出水中铝离子的含量,与传统絮凝剂相比,PCMM饮用水絮凝剂具有质优、价廉和环保等三大特点。因此,它在我国自来水处理领域具有重要的推广应用价值。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

85-2型恒温磁力搅拌器(常州国华电器有限公司),JJ- 4A型六联同步自动升降搅拌机(上海常思工贸有限公司),HACH2100P型便携式浊度仪(美国哈希公司),BS223S型分析天平(北京赛多利斯仪器系统有限公司),FLAN6000型电感耦合等离子体质谱仪(美国PE公司),GFJO4A型高速分散机(上海涂料工业机械厂),pHS-25型酸度计(上海理达仪器厂),FN101-3A型电热鼓风干燥箱(湘潭市三星仪器有限公司),1810-C型石英自动三重纯水蒸馏器(江苏省金坛市康华电子仪器制造厂)。

聚合硅酸铝铁(PSAF,工业一级,南京市化学工业总公司精细化工厂产),壳聚糖(CTS,自制),冰醋酸(分析纯,湖北大学化工厂产),天然蒙脱石(质量分数73%,湖北钟祥产),聚合硫酸铁(PFS,工业一级,南京市化学工业总公司精细化工厂),聚合氯化铝(PAC,工业一级,南京市化学工业总公司精细化工厂),铝的单元素标准溶液(100 mg/L,国家标准物质中心)。

1.2 原水水质

湖北省武汉市汉江水,原水浊度为50～230 NTU,水温为10～40℃,pH为6～8。

1.3 工作液的配制

常温、常压下称取一定量粉状壳聚糖,以冰醋酸和蒸馏水为溶剂,配制质量分数为0.001%的CTS工作液。将按4 mmol AlCl3与1 g天然蒙脱石定量混合配制而成的铝交联剂,滴加入到蒙脱石悬浊液中,在转速为200 r/min的搅拌机上搅拌2 h,静置水解1 d。将此液体状铝交联蒙脱石烘干研细后,便得到铝交联蒙脱石絮凝剂粉末,使用时再与水配制成质量分数为0.5%的工作液。分别将PAFC、PSAF、PAC、PFS与蒸馏水按一定质量比混合搅拌5 min,配制质量分数为0.1%的工作液。

1.4 实验方法

将原水加入JJ- 4A型六联同步自动升降搅拌机的烧杯中,加入适量的絮凝剂,以120 r/min的速度快速搅拌2 min,40 r/min的速度慢速搅拌10 min,静置沉淀25 min后,取距液面2～3 cm处的清液测其浊度及铝离子浓度。采用HACH2100P型便携式浊度仪测定,采用FLAN-6000型电感耦合等离子体质谱仪和铝的单元素标准溶液测定。

2 结果与讨论

2.1 各组分最佳配比的确定

取浊度为200NTU、铝离子质量浓度为0.31 mg/L的原水,快搅速度为120 r/min,慢搅速度为 40 r/min。改变各组分的添加量,做正交实验。正交实验因素水平及实验结果分别见表1、表2所示。

由表1和表2可确定各组分液体的最佳体积比为:V(w=0.1%的PSAF)∶V(w=0.001%的CTS)∶V(w=0.5%的MM)=25∶7∶8。

2.2 处理不同浊度原水时确定PCMM投加量

在20℃中性水质条件下,分别取浊度为50～230NTU不等的原水,在120 r/min快速搅拌2 min,40 r/min慢速搅拌10 min,沉淀25 min等条件下,通过改变PCMM的投加量来确定处理不同浊度原水时PCMM的最佳投加量,结果如图1示。

由图1可知,随原水浊度增大,须相应增加PCMM的投加量,才能达到降低原水浊度的目的。原水浊度较小时,对不同浊度原水,PCMM都有相应的最佳投加量,PCMM投加量过低或者过高,都会导致浊度去除率的降低。因为过量PCMM会对出水的透明度造成负面影响,增加出水中悬浮物的浓度。

2.3 pH值的影响

在不同酸碱度条件下,投加不同量的PCMM对浊度去除率的影响,结果如图2所示。

2.4 温度对浊度去除率的影响

絮凝剂投加量为8.4 mL/L,pH为7,温度对浊度去除率的影响如图3所示。

从图3可知,原水温度在10～40℃之间变化时,随温度升高,浊度去除率降低,但都不低于80%;铝离子去除率也降低,但也都不低于50%。

2.5 与其他絮凝剂效果对比

用PCMM、PAFC、PAC、PFS分别处理相同水质的原水。不同絮凝剂下沉降速度的结果表明,投加PCMM产生的絮体较粗大,形成速度快且矾花密实,沉降速度快。这说明PCMM吸附架桥作用得到了进一步改善,见图4所示。

2.6 PCMM复合絮凝机理探讨

PSAF中的聚铁、铝离子中起架桥作用的OH与硅氧基团之间进一步形成氢键,在原有的链状结构中还会生成支链。由于硅聚合体、桥联聚合体和多种铝、铁离子水解体等多种动态反应平衡的存在环状大分子端与氢氧根之间络合作用,使PSAF具有优良的除浊效果。

壳聚糖因其线性分子链上含有多个羟基(OH)和氨基(NH2),易与水中H+合成阳离子聚电解质,在水中主要发生鳌合、电中和及吸附架桥作用。鳌合作用主要去除含有空d轨道的金属离子,电中和作用用于去除有机污染物中COD、SS,吸附架桥作用有助于提高无机/有机复合絮凝剂的整体吸附性能。

天然蒙脱石经钠化并加入铝交联剂后,使其层间域中引入聚合交联柱并取代了原先存在的可交换阳离子,从而导致蒙脱石的混层结构转变为层柱状二维分子筛型结构,使其粒径变得更小,比表面得更大,层间域进一步开放撑大,使其吸附范围进一步扩大,吸附性能更好[11]。所以,改性后的蒙脱石较天然蒙脱石的吸附效果更好。

PCMM中起主要吸附作用的MM与主要起架桥作用的CTS与主要起电中和作用的PSAF复合使用,可起到“协同增效、优势互补”的作用,从而使PCMM整体絮凝吸附性能大大提高。

作为絮凝剂本身,PCMM的含铝量要远远低于聚合氯化铝。而且壳聚糖和改性蒙脱石都对水中的铝离子等金属离子都具有较好的吸附、鳌合作用,因此PCMM的 “低铝”特性使其在水处理过程中较传统絮凝剂的二次污染大大减少。

3 结论

本文研究的新型复合絮凝剂PCMM,以聚合硅酸铝铁(PSAF)、壳聚糖(CTS)和改性蒙脱石(MM)为主要组分,其体积配比为V(w=0.1%的PSAF)∶V(w=0.001%的CTS)∶V(w=0.5%的MM)=25∶7∶8。浊度去除率可达到99%以上,铝离子去除率可达到70.7%。PCMM产生的絮体较粗大、形成速度快且矾花密实、沉降速度快。随温度升高,浊度去除率降低且铝离子去除率也降低,但总体去除率仍然较高。PCMM具有的“低铝环保”特性,它在自来水处理过程中具有重要的推广应用价值。

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絮凝性能 篇2

絮凝剂对化学混凝污泥脱水性能的改善研究

摘要：文章用试验研究了东莞樟村水质净化厂一级强化混凝处理工艺处理东莞运河污水所产生的化学混凝污泥脱水问题.结果表明:五种阳离子型和一种两性型PAM效果最好,阴离子、非离子型PAM药剂调理化学混凝污泥的效果均不理想;各种药剂都有其最佳作用范围,投加量过高或过低都会导致脱水性能的降低.最佳调理药剂应该能全面改善化学混凝污泥的脱水速率和脱水程度,而不仅只是改善某一方面.作 者：王蓉 WANG Rong 作者单位：广东纺织职业技术学院,广东,佛山,528000期 刊：四川理工学院学报(自然科学版) Journal：JOURNAL OF SICHUAN UNIVERSITY OF SCIENCE & ENGINEERING(NATURAL SICENCE EDITION)年，卷(期)：,23(2)分类号：X705关键词：有机高分子絮凝剂 化学混凝污泥 污泥脱水

絮凝性能 篇3

一、材料与方法

1. 实验试剂。聚硅酸铝铁锌 (Al∶Fe∶Zn∶Si=1∶1∶2∶4) 。试验水样采用高岭土配制的模拟废水。高岭土过筛后加入自来水, 静沉3 h后取上清液配制到所需浊度。

2. 仪器及检测项目。仪器包括雷磁酸度计, JBZ-12H型磁力加热搅拌器, AT6-3程控混凝实验搅拌仪, WGZ-1型光电浊度计。检测项目为浊度检测。

3. 试验方法。利用实验室烧杯沉降法评定絮凝性能。将300 ml水样盛于600 ml烧杯中, 在快速搅拌过程中加入絮凝剂, 先以转速120 r/min搅拌2 min, 再以40 r/min搅拌10 min, 再沉降10 min后取上清液测定浊度。

二、数据分析

1. 浊度对絮凝效果的影响研究。在中性条件下, 取不同浊度的原水, 其中浊度分别为10 NTU、20 NTU、30 NTU、40 NTU。投加聚硅酸铝铁锌絮凝剂, 考察在不同浊度下的絮凝效果。如图1所示, 絮凝剂在浊度为20 NTU时, 能达到最好的去除效果, 去除效果可达到99%以上。

2. pH值影响研究。在原水浊度为20 NTU时, 水样pH分别为6、7、8、9。如图2所示, pH在7和8之间时, 絮凝效果最好, 说明在弱酸性和碱性条件下, 絮凝剂具有较好地絮凝效果, 但在pH为6和9时, 絮凝剂的除浊效果仍能达到国家标准, 除浊效果在95%以上, 说明该絮凝剂受pH的影响较小。

3. 絮凝剂投加量研究。原水浊度为20 NTU, 投加不同浓度的该絮凝剂, 浓度范围为0.2～2.5 m L/L, 通过六连搅拌器搅拌, 最终测定原水剩余浊度。如图3所示, 絮凝剂用量在1.5～2 mL/L, 絮凝效果好, 最高去浊率可达到98%以上。絮凝剂的最佳投加量为1.75 mL/L。随着絮凝剂用量的增加, 絮凝效果有所下降。

4. 温度影响研究。在原水浊度为20 NTU时, 在4个不同的温度环境下, 投加1.75 mL/L的絮凝剂, 经搅拌后测定结果, 根据测得数据做图表, 如图4所示, 随着温度的升高, 絮凝效果有所加强, 但总体上, 絮凝剂絮凝性能受温度的影响较小, 但不同温度下剩余浊度均低于1 NTU。

三、结论

1. 聚硅酸铝铁锌絮凝剂最佳投加量1.5 mL/L, 最佳p H为6～9, 受温度影响小, 适应性强。

2. 聚硅酸铝铁锌3种金属离子紧密交错结合形成高分子长链, 通过-OH基键合形成的无机高分子物质。铝盐、锌盐和铁盐优势互补协调作用, 是聚硅酸铝铁锌有较好处理效果的原因。

长链季铵盐的絮凝性能 篇4

环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵分子中既含有季铵基、又含有环氧基和长链十二烷基, 它不仅可与废水中的离子发生电中和作用, 且长链十二烷基可以吸附架桥、交联等方式与废水中的有机物发生分子间作用, 从而提高絮凝效果。

本工作采用FTIR技术对自制的长链季铵盐絮凝剂环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵进行了表征, 研究了该絮凝剂对高岭土悬浊液的絮凝效果, 考察了絮凝剂加入量、溶液p H和絮凝时间对絮凝率的影响;并与常用絮凝剂聚丙烯酰胺的絮凝效果进行了对比。

1 实验部分

1.1 试剂和仪器

环氧氯丙烷、十二烷基二甲基胺、聚丙烯酰胺:分析纯。高岭土:化学纯。

D F-101 S型集热恒温加热磁力搅拌器、SHZ-D型循环水真空泵:巩义市予华仪器有限公司;BSA124S型电子分析天平:赛多利斯科学仪器有限公司;202-1型真空干燥箱:上海精宏实验设备有限公司;IRAffinity-21型傅里叶变换红外光谱仪:日本SHIMADZU公司;722型紫外-可见分光光度计:上海棱光技术有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 絮凝剂的制备

搅拌条件下, 向40 m L环氧氯丙烷中缓慢滴加30 m L十二烷基二甲基胺, 加热至20℃, 恒温搅拌8 h。将所得产物进行减压蒸馏, 除去溶剂;再用无水乙醚洗涤, 离心分离, 去除环氧氯丙烷等杂质。将离心后的产物于40℃下真空干燥12 h, 制备得到长链季铵盐絮凝剂——环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵[6]。

1.2.2 絮凝实验

向50 m L质量浓度为500 mg/L的高岭土悬浊液中加入一定量的环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵溶液[7]。在30℃下, 振荡摇匀后静置一定时间, 取上清液进行分析。同时, 以聚丙烯酰胺作为絮凝剂进行对比实验。

1.3 分析方法

采用FTIR技术对环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵的形貌进行表征;采用紫外-可见分光光度计在650 nm处测定高岭土悬浊液的吸光度, 计算絮凝率[8,9]。

2 结果与讨论

2.1 FTIR表征结果

絮凝剂的FTIR谱图见图1。由图1可见, 722cm-1处的吸收峰归属于—CH2—键的剪切振动;903, 1 260 cm-1处的吸收峰归属于苯环的伸缩剪切振动;1 467, 1 377 cm-1处的吸收峰归属于—CH3键的剪切振动;1 645 cm-1处的吸收峰归属于C—N键的伸缩振动;2 854, 2 927 cm-1处的吸收峰归属于—CH2—键的对称伸缩振动和不对称伸缩振动。FTIR表征结果显示, 合成的目标产物为环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵。

2.2 絮凝剂加入量对絮凝率的影响

在溶液p H 7、絮凝时间40 min的条件下, 絮凝剂加入量对絮凝率的影响见图2。由图2可见:以环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵为絮凝剂时, 絮凝率随絮凝剂加入量的增加先增大后减小;当絮凝剂加入量为8 mg/L时絮凝率达到最高值。这是因为当环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵浓度过高时, 由于同种电荷的相互排斥, 原来通过电中和与架桥作用形成的脱稳胶体体系复稳, 胶粒稳定性增强, 导致絮凝效果下降。在相同絮凝剂加入量的条件下, 环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵的絮凝效果优于聚丙烯酰胺。

絮凝剂:●环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵;■聚丙烯酰胺

2.3 溶液p H对絮凝率的影响

在絮凝剂加入量8 mg/L、絮凝时间40 min的条件下, 溶液p H对絮凝率的影响见图3。由图3可见, 随溶液p H的增大, 絮凝率先增大后略有减小;以环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵为絮凝剂, 当溶液p H为9时絮凝率最高 (为81.17%) , 在碱性条件下的絮凝效果明显好于在酸性和中性条件下的絮凝效果;但当碱性过强时, 絮凝率略有下降。这是因为环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵是阳离子型季铵盐, 而高岭土主要为含水硅酸盐, 其结晶水在碱性条件下以羟基形式存在, 悬浮颗粒基本带负电荷, 因此在碱性条件下, 由于电中和作用, 絮凝效果较好。但当碱性过强时, 溶液中的OH-过剩, 多余的OH-可与环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵结合, 从而导致絮凝效果下降。由图3还可见:以聚丙烯酰胺为絮凝剂时, 在中性条件下的絮凝效果更好;在不同溶液p H条件下, 以聚丙烯酰胺为絮凝剂时的絮凝率均低于环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵。

絮凝剂:●环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵;■聚丙烯酰胺

2.4 絮凝时间对絮凝率的影响

在溶液p H 9、絮凝剂加入量8 mg/L的条件下, 絮凝时间对絮凝率的影响见图4。

絮凝剂:●环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵;■聚丙烯酰胺

由图4可见:环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵的絮凝率明显高于聚丙烯酰胺, 且环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵的絮凝速率较快;当絮凝时间为20 min时, 以环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵为絮凝剂时絮凝率接近80%, 当絮凝时间为50 min时絮凝率达最大值 (为84.84%) ;以聚丙烯酰胺为絮凝剂, 絮凝时间为40 min时, 絮凝率达到最大值 (为61.36%) 。

3 结论

a) FTIR表征结果显示, 合成的目标产物为环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵。

b) 在环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵絮凝剂加入量8 mg/L、溶液p H 9、絮凝时间50 min的条件下, 高岭土悬浊液的絮凝率可达到84.84%。

c) 在相同的实验条件下, 环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵对高岭土悬浊液的絮凝效果优于聚丙烯酰胺。

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絮凝性能 篇5

本工作以AM和烷基酚聚醚(APAP)为原料，采用反相乳液聚合法制备了非离子型PAM-APAP絮凝剂，在保证絮凝效果的同时，有效降低了产品黏度，减少了絮凝过程中油泥的产生。

1 实验部分

1.1 材料、试剂和仪器

AM：工业级;APAP:AE200型;引发剂：V50, VA044，过硫酸钾，亚硫酸氢钠，偶氮二异丁腈(AIBN);乳化剂：Span80, Tween80, Tween60, MOA-9, MOA-3, OP-10。航空煤油;阳离子絮凝剂多乙烯多胺-环氧氯丙烷共聚物(PAE);聚合氯化铝(PAC);阳离子型聚丙烯酰胺FO4440SH。含聚合物污水取自海上某油田污水处理缓冲罐出口，含油量为870 mg/L，浊度为1 980NTU。

S212型电子恒速搅拌器：无锡申科仪器厂;乌氏黏度计：毛细管内径为0.57 mm，成都红旗玻璃仪器制造厂;Spectrum100型FTIR仪：美国PerkinElmer公司;Brookfiled DVII+型黏度计：美国Brookfiled公司;OilTech121A型手持式测油仪：Environ Lab&Tech公司;Model 2100p型便携式浊度仪：Hach公司。

1.2 PAM-APAP的制备

在三口瓶中加入一定量的航空煤油、乳化剂和APAP，以140 r/min的转速搅拌，使APAP充分溶解在油相中;用蒸馏水溶解一定量的AM，搅拌下通过滴液漏斗滴加到油相中，油水体积比为1∶1;常温下以700 r/min转速高速搅拌乳化40 min，得到均一稳定的白色乳状液;在一定温度的水浴中，向制得的乳状液中通入N2 20 min，在320 r/min的搅拌转速下加入一定量的引发剂，恒温反应4.5 h，得到无色透明的聚合物乳液;将制得的聚合物乳液滴加到无水乙醇中使其破乳，再用无水乙醇洗涤沉淀物4次，洗掉乳化剂和航空煤油，最后用丙酮洗涤2次后置于65℃真空烘箱中烘干得到产物PAM-APAP。

1.3 絮凝实验

分别取50 mL含聚合物污水加入到100 mL的脱水瓶中，60℃下保温15 min，分别加入不同量的絮凝剂，手摇脱水瓶1 min后，静止10 min。取下层水溶液，测定其含油量和浊度。

1.4 分析测试

采用OilTech121A手持式测油仪测定水样含油量;采用Model 2100p型便携式浊度仪测定水样浊度。

2 结果与讨论

2.1 PAM-APAP的结构表征

PAM-APAP的FTIR谱图见图1。由图1可见：3 423.08 cm-1处为N—H键的不对称伸缩振动特征吸收峰;1 658.51 cm-1处为酰胺羰基的伸缩振动吸收峰;1 608.36 cm-1处为苯环骨架的振动吸收峰;1 448.30 cm-1处为—CH2—的弯曲振动吸收峰;1 126.24 cm-1处为C—O—C的不对称伸缩振动峰。两种单体单元的特征吸收峰均在谱图中出现，表明产物是AM和APAP的共聚物。

2.2 乳化剂的选择

在单体总质量分数为30%、m (AM)∶m (APAP)=9.0∶1.0、乳化剂加入量为油水总质量的7%、乳化温度为50℃的条件下，分别选取MOA-9、MOA-3、Span 80、Tween 80、Tween 60和OP-10作乳化剂，考察单一乳化剂和复配乳化剂对乳化效果及乳状液稳定性的影响，实验结果见表1。由表1可见：单独使用MOA-3或Span 80时，由于两者的亲水亲油平衡值(HLB)较小，对水的亲和力小，因而乳液的稳定性较差;使用复合乳化剂Span80+OP-10或Span 80+Tween 80时，可得到稳定性较好的“油包水”型乳状液。综合考虑，本实验选用Span 80+Tween 80作为复配乳化剂。

2.3 引发剂的选择

在单体总质量分数为30%、m (AM)∶m (APAP)=9.0∶1.0、乳化剂加入量为油水总质量的7%、m (Span 80)∶m (Tween 80)=7.0∶1.5、引发剂加入量为单体总质量的1.5‰、反应温度为50℃的条件下，分别选取KPS、AIBN、V50、VA044作为引发剂，考察了单一引发剂和复合引发剂对聚合结果的影响，实验结果见表2。

由表2可见：AIBN作为引发剂时，聚合产率最低，只有23.5%，这是因为AIBN不溶于航空煤油，在水中的溶解度也较差，因此反应产率低;KPS作为引发剂时，聚合产物稳定性较差;KPS+NaHSO3、KPS+NaHSO3+V50、V50和VA044作为引发剂时，均可有效引发聚合反应;V50作为引发剂时，聚合产物特性黏数和产率均最高。故本实验中选用V50作为引发剂。

2.4 单体总质量分数对聚合反应的影响

在m (AM) ∶m (APAP) =9.0∶1.0、Span80+Tween 80复配乳化剂加入量为油水总质量的7%、m (Span 80)∶m (Tween 80)=7.0∶1.5、V50加入量为单体总质量的1.5‰、反应温度为50℃的条件下，单体总质量分数对聚合反应的影响见表3。

由表3可见：随单体质量分数增加，聚合物特性黏数和产率均呈先增大后减小的趋势;当单体总质量分数小于30%时，聚合物乳液稳定性较差;当单体总质量分数为35%时，聚合物特性黏数和产率均达到最大;当单体总质量分数大于38%时，聚合物乳液变成凝胶。单体总质量分数过高时，反应剧烈，聚合热不易散失，导致链引发、链终止速率大于链增长速率，使聚合物的特性黏数有所降低，同时，放热过于严重后在较高温度下高分子链易交联，会使聚合物乳液变成凝胶。故本实验适宜的单体总质量分数为35%。

2.5 m (AM）∶m (APAP）对聚合反应的影响

在单体总质量分数为35%、Span 80+Tween 80复配乳化剂加入量为油水总质量的7%、m (Span80)∶m (Tween 80)=7.0∶1.5、V50加入量为单体总质量的1.5‰、反应温度为50℃的条件下，m (AM)∶m (APAP)对聚合反应的影响见表4。

由表4可见：当m (AM)∶m (APAP)=9.0∶1.0时，聚合物特性黏数最大，为921.9 mL/g;继续增加APAP加入量时，聚合物特性黏数呈下降趋势。这是因为APAP与AM共聚时的竞聚率差别较大，APAP的反应活性相对较小且带有苯环，其空间位阻效应阻碍了单体自由基之间的相互碰撞，因此随着APAP加入量的增加，反应速率减小，从而使聚合物的特性黏数和转化率降低。综合考虑，本实验适宜的m (AM)∶m (APAP)为9.0∶1.0。

2.6 反应温度对聚合反应的影响

在单体总质量分数为35%、m (AM)∶m (APAP)=9.0∶1.0、Span80+Tween80复配乳化剂加入量为油水总质量的7%、m (Span80)∶m (Tween80)=7.0∶1.5、V50加入量为单体总质量的1.5‰的条件下，反应温度对聚合反应的影响见表5。

由表5可见：反应温度为45℃时，自由基的活性较低，链传递不能顺利进行，只有部分单体发生聚合反应，导致聚合物特性黏数较低;反应温度为50℃时，引发剂分解速率较快，聚合反应完全，聚合物特性黏数最大，为912.9 mL/g，产率也较高，为91.3%;继续升高反应温度，引发剂分解生成自由基的速率加快，产生大量的低聚物，聚合物特性黏数逐渐降低。随反应温度升高，单体聚合速率加快，使体系的表观黏度增大。本实验适宜的反应温度为50℃。

2.7 絮凝剂絮凝效果的比较

在单体总质量分数为35%、m (AM)∶m (APAP)=9.0∶1.0、Span80+Tween80复配乳化剂加入量为油水总质量的7%、m (Span80)∶m (Tween80)=7.0∶1.5、V50加入量为单体总质量的1.5‰、反应温度为50℃的最佳条件下制备了PAM-APAP絮凝剂。不同絮凝剂对含聚合物污水絮凝效果的比较见表6。由表6可见，PAM-APAP具有较好的絮凝效果，用量较少，在加入量为100 mg/L时，浊度去除率为87.9%，去油率为89.5%，且絮体不黏壁。

3 结论

a)以AM和APAP为原料，采用反相乳液聚合法制备了非离子型PAM-APAP絮凝剂。制备PAM-APAP的最佳工艺条件为：单体总质量分数35%、m (AM) ∶m (APAP) =9.0∶1.0、Span 80+Tween 80复配乳化剂加入量为油水总质量的7%、m (Span80)∶m (Tween 80)=7.0∶1.5、V50加入量为单体总质量的1.5‰、反应温度50℃。

b) PAM-APAP具有较好的絮凝效果，与其他絮凝剂相比用量较少，在加入量为100 mg/L时，浊度去除率为87.9%，去油率为89.5%，且絮体不黏壁。

摘要：以丙烯酰胺 (AM) 和烷基酚聚醚 (APAP) 为单体, 采用反相乳液聚合法制备了流动性好的非离子型聚丙烯酰胺絮凝剂 (PAM-APAP) 。考察了乳化剂和引发剂的种类、单体总质量分数、单体配比和反应温度等因素对聚合反应的影响。实验结果表明, 制备PAM-APAP的最佳工艺条件为:单体总质量分数35%、m (AM) ∶m (APAP) =9.0∶1.0、Span 80+Tween 80复配乳化剂加入量为油水总质量的7%、m (Span 80) ∶m (Tween 80) =7.0∶1.5、V50加入量为单体总质量的1.5‰、反应温度50℃。PAM-APAP具有较好的絮凝效果, 与其他絮凝剂相比用量较少, 在加入量为100 mg/L时, 对聚合物驱油中产生的含聚合物污水的浊度去除率为87.9%, 去油率为89.5%, 且絮体不黏壁。

絮凝性能 篇6

本工作选用具有一定水溶性的疏水单体2-乙烯基吡啶 (2-VP) , 采用水溶液共聚合方法, 通过2-VP、AM与丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵 (DAC) 三元共聚合成了疏水改性阳离子聚丙烯酰胺P (AM-DAC-2VP) , 并且研究了P (AM-DAC-2VP) 对二沉池活性污泥的絮凝效果。

1 实验部分

1.1 试剂、材料和仪器

AM:化学纯;DAC:质量分数80%水溶液, 工业级;2-VP:工业级;偶氮引发剂HYAM-01, 本实验室自制[21];过硫酸钾、氯化钠、盐酸、氢氧化钠、丙酮:分析纯。二沉池活性污泥取自济南市污水处理厂, 含水率98%, pH=7.0。

TENSOR27型傅里叶变换红外光谱仪:德国Bruke公司;AV300型核磁共振波谱仪:德国Bruke公司;752C型紫外-可见分光光度计:上海精密科学仪器有限公司;乌氏黏度计:上海禾汽化工科技有限公司。

1.2 P (AM-DAC-2VP) 的制备

在500 mL广口瓶中加入一定量的AM及去离子水, 然后加入设计量的DAC和2-VP, 使总单体质量分数为35%, 搅拌溶解后置于25 ℃恒温水浴中, 通入高纯氮除氧30 min后加入分别占总单体质量0.05%的偶氮引发剂和0.02%的过硫酸钾引发聚合, 当反应液黏稠时停止通氮气, 保温聚合12 h后出料, 造粒, 烘干。将所得产物溶解于去离子水, 用丙酮沉淀分离, 洗涤, 干燥后即得分析评价用试样。

1.3 絮凝性能测试

取200 mL二沉池活性污泥加入250 mL具塞量筒中, 加入絮凝剂后将量筒反复倒置10次摇匀, 静置30 min, 用移液管移取距液面30 mm处的上清液, 在波长670 nm处用紫外-可见分光光度计测定其透光率。

1.4 分析方法

P (AM-DAC-2VP) 的特性黏数用乌氏黏度计按照GB12005.1—89《聚丙烯酰胺特性黏数测定方法》中的一点法测定, 溶剂为浓度1 mol/L NaCl溶液, 测试温度为 (30±0.1) ℃。

将P (AM-DAC-2VP) 用溴化钾压片, 测定红外光谱, 扫描范围为400～4 000 cm-1, 分辨率为4 cm-1;用核磁共振波谱仪测定P (AM-DAC-2VP) 的氢谱, 采用5 mm PABBO BB探头, 以D2O作溶剂, 工作频率为300 MHz, 谱的脉冲为P1=11.40 μs, 测试温度为20 ℃。

2 结果与讨论

2.1 单体进料量对P (AM-DAC-2VP) 特性黏数的影响

单体进料量对P (AM-DAC-2VP) 特性黏数的影响见表1。由表1可见:随着疏水单体w (2-VP) 的增加, P (AM-DAC-2VP) 的特性黏数增大, 但当w (2-VP) 超过1.0%时, 分子链中的疏水单元过多, 疏水链段过长, 使P (AM-DAC-2VP) 的溶解性下降;随着阳离子单体w (DAC) 的增加, P (AM-DAC-2VP) 的特性黏数也增大, 这是由于DAC分子结构中带正电性的季铵基在基团间静电斥力的作用下使聚合物分子链完全伸展, 因此特性黏数增大。

2.2 P (AM-DAC-2VP) 的结构表征

P (AM-DAC-2VP) 的红外光谱谱图见图1。由图1可见:3 422 cm-1处为AM中酰胺基N—H键的伸缩振动峰, 1 664 cm-1处为AM酰胺基中CO键的伸缩振动峰;1 592 cm-1和1 569 cm-1处为2-VP吡啶环中undefined基的伸缩振动峰, 1 475 cm-1和1 454 cm-1处为吡啶环中undefined键的伸缩振动峰;1 430 cm-1处为DAC中—CH2—N+ (CH3) 3的特征吸收峰, 957 cm-1处为DAC中—N+ (CH3) 3的特征吸收峰。红外分析结果表明所得产物为AM、DAC和2-VP的三元共聚物。

P (AM-DAC-2VP) 的核磁共振谱图见图2。由图2可见:δ=1.63处为AM中—CH2的化学位移, δ=2.21处为AM中—CH—的化学位移, δ=4.68处为AM酰胺基中—NH2的化学位移;δ=3.21处为DAC中—N+—CH3—的化学位移, δ=4.43为DAC中—O—CH2—的化学位移, δ=3.62为DAC中—CH2—N+的化学位移;δ=8.37处为2-VP吡啶环中与N相邻碳原子上的氢的信号峰, δ=6.89～7.86处的峰为吡啶环中其他氢的信号。由此证明分子链中含有AM和DAC链节, 2-VP已被引入到分子链中。

2.3 P (AM-DAC-2VP) 的絮凝性能

2.3.1 w (2-VP) 对P (AM-DAC-2VP) 絮凝性能的影响

当w (DAC) 为30%时, 研究了P (AM-DAC-2VP) 与同条件下制备的P (AM-DAC) 的絮凝效果。w (2-VP) 对P (AM-DAC-2VP) 絮凝效果的影响见图3。由图3可见:随着w (2-VP) 的增加, 上清液的透光率增大, 絮凝能力增强, P (AM-DAC-2VP) 比P (AM-DAC) 具有更强的絮凝能力, 原因可能是P (AM-DAC-2VP) 中的疏水基团为了降低能量而发生缔合作用, 形成超分子结构, 使共聚物吸附架桥能力增强, 而且疏水基团的引入使共聚物亲水性降低, 吸附能力增强, 使絮体更易沉降下来, 另外2-VP增强了分子链刚性, 降低了分子蜷曲程度, 使分子链更加伸展;当w (2-VP) 为1.0%、P (AM-DAC-2VP) 加入量为25 mg/L时, 上清液的透光率最高, 为92.0%。

2.3.2 w (DAC) 对P (AM-DAC-2VP) 絮凝性能的影响

当w (2-VP) 为1.0%时, w (DAC) 对P (AM-DAC-2VP) 絮凝性能的影响见图4。由图4可见, 当w (DAC) 为30%时, 上清液的透光率最大, 说明该配比的P (AM-DAC-2VP) 的絮凝能力最强。这是由于w (DAC) 较低时, 正电荷量过低, 共聚物分子链间静电斥力低, 与负电荷颗粒的中和作用弱, 絮凝效果不理想;当w (DAC) 过高时, 聚合物除了将污泥颗粒表面的负电荷完全中和外, 剩余的正电荷会使颗粒表面电荷性质反转, 颗粒间斥力增大, 不利于絮凝。

2.3.3 活性污泥pH对絮凝性能的影响

当w (DAC) 为30%、w (2-VP) 为1.0%、P (AM-DAC-2VP) 加入量为25 mg/L时, 活性污泥pH对P (AM-DAC-2VP) 絮凝性能的影响见图5。由图5可见:当活性污泥pH为5～7时, 上清液的透光率较高, P (AM-DAC-2VP) 对污泥的絮凝效果较好;活性污泥pH为5时, 上清液透光率最高为92.1%, 絮凝效果最好。在酸性条件下, H+富集于颗粒表面, 带有H+的悬浮颗粒与P (AM-DAC-2VP) 分子中的酰胺基团形成氢键, 使得吸附架桥作用更加容易, 因此透光率较高;但是如果活性污泥pH过低, 大量的H+会屏蔽分子链中的阳离子基团, 使分子链卷曲, 不利于架桥, 絮凝能力降低。在碱性条件下, 阳离子单体DAC中的季铵基易发生水解, 而且OH-会屏蔽P (AM-DAC-2VP) 分子中的阳离子基团, 使上清液的透光率降低, 导致絮凝效果减弱。

3 结论

a) 采用水溶液共聚合方法, 以偶氮和过硫酸钾组成复合引发剂, 制备出疏水改性阳离子聚丙烯酰胺P (AM-DAC-2VP) 。随着疏水单体2-VP和阳离子单体DAC质量分数的增加, P (AM-DAC-2VP) 特性黏数增大。

聚硅酸氯化铝镁的制备及絮凝性能 篇7

本工作制备了复合絮凝剂聚硅酸氯化铝镁, 并用FTIR仪和SEM对其进行了表征, 考察了自制复合絮凝剂聚硅酸氯化铝镁对实际废水的处理效果。

1 实验部分

1.1 试剂、材料和仪器

水玻璃:工业级, 模数3.22;聚合氯化铝:工业级, Al2O3质量分数10%, 盐基度40%~80%;盐酸、硫酸、氢氧化钠、硫酸镁:分析纯。

实验用废水取自天津市纪庄子污水厂, 废水水质见表1。

pHS-25型数显酸度计:杭州奥立龙仪器有限公司;MY3000-6M型彩屏混凝试验搅拌仪:武汉梅宇仪器有限公司;VERTEX 70型FTIR仪:德国布鲁克光谱仪器公司;∑IGMA型SEM:德国卡尔蔡司公司;雷磁WZS-185型高浊度仪:上海精密科学仪器有限公司;MM-32790-00型COD测定仪:德国夸克公司;HQ30B型溶氧仪:美国哈希公司。

1.2 聚硅酸的制备

向52.5 g水玻璃中加入500 m L蒸馏水。在搅拌状态下, 将盐酸倒入水玻璃溶液中调节p H为2, 活化反应150 min, 制得聚硅酸。

1.3 聚硅酸氯化铝镁的制备

按照n (硅) ∶n (铝) ∶n (镁) =1∶3∶1的比例在烧杯中加入聚硅酸、聚合氯化铝和硫酸镁, 搅拌30 min, 静置2 h以上, 制得聚硅酸氯化铝镁。

1.4 絮凝实验

选用市售聚合氯化铝和自制复合絮凝剂聚硅酸氯化铝镁进行对比实验。在常温下, 取100 m L废水, 用稀硫酸和氢氧化钠溶液调节废水p H, 在快速搅拌 (150 r/min) 的条件下加入絮凝剂, 搅拌2 min后改为慢速搅拌 (60 r/min) , 搅拌一段时间后静置沉降, 取上清液进行测定。

1.5 分析方法

采用SEM观察自制复合絮凝剂聚硅酸氯化铝镁的形貌;采用FTIR仪测定聚硅酸氯化铝镁的FTIR谱图;按照GB 11914—1989《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》[10]测定废水COD;按照GB 7488—1987《水质五日生化需氧量 (BOD5) 的测定稀释与接种法》[11]测定废水BOD5;按照GB 11839—1989《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》[12]测定废水的TP;按照GB 11894—1989《水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》[13]测定废水的TN;采用浊度仪测定废水的浊度。

2 结果与讨论

2.1 聚硅酸氯化铝镁的形貌分析

通过聚硅酸氯化铝镁的SEM照片可反映出金属盐与聚硅酸之间的相互作用以及由此带来的聚硅酸结构上的变化。聚硅酸氯化铝镁的SEM照片见图1。聚硅酸氯化铝镁是由随机取向的小单元聚集在一起形成枝杈状结构, 该枝杈结构向四面八方伸展形成交联紧密的空间立体网。长链枝杈结构具有比表面积大、吸附能力强的特点, 有利于桥架、网捕吸附水中的小颗粒。聚硅酸氯化铝镁在絮凝过程中具有良好的絮凝吸附特性, 可通过大分子的桥联、卷扫作用将胶体和悬浮物颗粒从水中清扫下来, 形成絮状沉淀。能谱分析结果表明, 制备的聚硅酸氯化铝镁以聚硅酸为主干, 主要由硅、氯、铝、镁、钠组成。

2.2 聚硅酸氯化铝镁的FTIR分析

聚硅酸氯化铝镁的FTIR谱图见图2。由图2可见:在3335 cm-1处的强宽吸收峰是聚硅酸氯化铝镁分子中与铝离子相连的—OH以及吸附的水分子中—OH基团的伸缩振动产生的吸收峰;1638 cm-1为水分子变角振动吸收峰[14];1162 cm-1为Si—O基团伸缩振动产生的吸收峰;979 cm-1处的弱峰为Si—O—Al弯曲振动产生的吸收峰[15]。由此可见, 聚铝离子及水解络合离子可与共存的聚硅酸聚合形成配位键, Si—O—Al的形成既延缓了聚硅酸的聚合速率, 又增加了聚硅酸氯化铝镁的聚合度。

2.3 聚硅酸氯化铝镁加入量对废水浊度的影响

在废水p H为2的条件下, 聚硅酸氯化铝镁加入量对废水浊度的影响见图3。由图3可见:随絮凝剂加入量的增加, 废水浊度降低;当聚硅酸氯化铝镁加入量达40 mg/L时, 废水浊度降至5 NTU以下, 低于加入聚合氯化铝的废水。由此可见, 在絮凝剂加入量相同的情况下, 自制复合絮凝剂聚硅酸氯化铝镁的絮凝效果优于市售聚合氯化铝。

絮凝剂:●聚硅酸氯化铝镁;■聚合氯化铝

2.4 废水pH对废水浊度的影响

在絮凝剂加入量为40 mg/L的条件下, 废水p H对废水浊度的影响见图4。由图4可见:在低废水p H条件下, 絮凝效果较差;当废水p H大于3时, 废水浊度降低, 两种絮凝剂的絮凝效果均较好, 自制复合絮凝剂聚硅酸氯化铝镁的絮凝效果略优于市售聚合氯化铝。

絮凝剂:●聚硅酸氯化铝镁;■聚合氯化铝

2.5 废水处理效果比较

在絮凝剂加入量为40 mg/L、废水p H为3的条件下, 自制聚硅酸氯化铝镁和市售聚合氯化铝对废水处理效果的比较见表2。由表2可见, 自制复合絮凝剂聚硅酸氯化铝镁较传统的无机高分子絮凝剂聚合氯化铝有更好的废水去除效果, 废水COD、BOD5、TP、TN、浊度的去除率均较高。

聚硅酸氯化铝镁和聚合氯化铝均是羟基配合物的中间产物。在水中铝离子经水解—聚合—沉淀反应生成一系列动力学中间产物, 如单体、二聚体、聚十三铝及更高的聚合物等[16]。这些聚合物带正电, 与水中带负电的颗粒物发生电中和作用, 使絮团沉淀。

聚硅酸氯化铝镁中含有相对分子质量较大的聚硅酸, 聚硅酸在聚合过程中交联成网状, 具有较大比表面积, 并与铝水解聚合产物相互作用生成聚合度更高的铝硅聚合物, 有利于聚硅酸氯化铝镁的吸附架桥和网捕作用, 表现出更好的水处理效果。镁盐的加入可吸附废水中的磺酸基、羧基、氨基、羟基等阴离子基团, 在去除色度、COD、TN、TP等方面具有较强的能力。两种金属盐的加入表现出了良好的协同作用。

3 结论

a) 自制复合絮凝剂聚硅酸氯化铝镁, 它不仅有聚硅酸的吸附架桥和网捕作用, 同时具有金属铝盐的电中和作用以及镁盐的辅助脱色作用。两种金属盐的加入表现出了良好的协同作用。

絮凝性能 篇8

采用全尾砂充填采矿法进行矿石回采时,一般需要制备较高浓度的尾砂浆。由于从选矿厂来的尾砂浆浓度一般较低,在制备较高浓度的充填料浆时,需要对全尾砂进行浓密[1]。全尾砂的沉降性能是影响浓密效果的重要因素。自然沉降过程中,沉降速度与颗粒大小正相关[2],由于全尾砂细粒级成分较多,自然沉降速度较慢。在沉降过程中添加絮凝剂能够有效加快沉降速度[3]。本文结合安徽某铁矿生产实际,对比选择出了适合现场的最优絮凝剂,分析了絮凝剂添加量与沉降速度的关系,同时探讨了絮凝沉降机理,为制备高效尾砂浆提供了技术依据。

2 尾砂特性

经对安徽某铁矿现场取样,采用比重瓶法测定了全尾砂密度,通过定容称重法测定了全尾砂松散容重、密实容重,计算出了孔隙率参数,见表1。通过筛分试验及利用尾砂粒度分析仪对全尾砂粒度进行测定[4],经测定,～35μm累积含量达72%,-75μm累积含量达83.4%,细粒级含量较多。测定结果见图1。

充填材料中的各种化学成分及其含量对充填体物理性能具有一定的影响,采用化学分析方法测定了全尾砂中的化学成分,结果见表2。

3 自然沉降试验

首先在不添加絮凝剂的情况下进行了全尾砂自然沉降研究[5]。把全尾砂配制成重量浓度为30%的溶液倒入量筒500mL,用矿浆搅拌棒在烧杯中来回搅拌数次直至混合均匀。每隔一定时间记录固液分离界面高度,记录180min内的数据,自然沉降24h后观察料浆的最终沉降高度。

通过观察发现,此类全尾砂的自然沉降速度较慢。沉降10min后,沉降高度仅1.6cm,此时砂浆整体处于干涉沉降状态;10min后沉降速度逐渐加快,10～180min期间,沉降速度明显,上部澄清区逐渐加大,沉降180min时的沉降高度为8.6cm;继续观察,180min后沉降速度又逐渐度降低,在沉降420min时接近最大沉降高度,料浆状态最终趋于稳定;上部澄清液在30min前比较浑浊,但随后上部的澄清液都很清澈;24h后观察最终沉降高度为9.5cm。沉降过程见图2～图5。通过对沉降数据分析,绘制了全尾砂自然沉降曲线,见图6。

4 絮凝剂优选

通过对自然沉降过程分析,全尾砂在没有添加絮凝剂的情况下沉降速度较慢。为选取适合该全尾砂的絮凝剂,试验选取了阴离子型、阳离子型和非离子型3种絮凝剂进行对比分析[6]。

将3种絮凝剂调配成3%的溶液。絮凝剂单耗按40g/t进行添加。用搅拌器进行搅拌,搅拌时间不少于30min,转速控制在100～200r/min,见图7和图8。进行沉降试验,观察3种絮凝剂的沉降速度,并记录相关时间点的沉降量,沉降24h后观察料浆的最终沉降高度。

从沉降曲线图9结合对照组的对比分析可以看出,3种絮凝剂在沉降初期沉降速度均较缓慢,但阳离子型絮凝剂初始沉降速度相对较快;在100s以后沉降速度逐渐加快,阴离子型絮凝剂沉降速度增长最为明显。在6～12h内3组试样沉降高度逐渐趋于稳定,添加阴离子型絮凝剂的尾砂浆所用时间最短,非离子型次之,阳离子型用时最长。24h后观察3组全尾砂试样的沉降高度基本相同。阳离子型尾砂试样在100s之后沉降速度逐渐接近自然沉降速度,达到最终沉降量所需的时间与自然沉降时间接近,絮凝剂影响效果不明显。阴离子型絮凝剂初始沉降速度较慢,但100s之后,沉降速度急剧增长,沉降量最为明显,30min后沉降高度比自然沉降高度大1.9cm,高出61%,在沉降6h基本达到了最大沉降量。非离子型前期沉降速度与自然沉降组接近,后期沉降速度有少许上升,优于阳离子型,劣于阴离子型。通过分析可以看出,阴离子型絮凝剂在本矿山的应用中更具有优势。

5 絮凝剂添加量

通过上述试验分析,针对此矿山的全尾砂,最终选取了阴离子型絮凝剂。下面将考虑絮凝剂的添加量对全尾砂沉降性能的影响。试验条件仍然为重量浓度为30%的全尾砂浆,重量浓度3%的阴离子型絮凝剂,絮凝剂单耗分别为5、10、15、20、30、40、50、60g/t。在沉降过程中每隔一段时间观察其沉降高度,试验结果见图10。

由图10可知,絮凝剂添加量与沉降效果非线性相关,添加量在40～60g/t时沉降效果最好,并且这几种添加量的沉降速度相差不大,且都远远要高于其他几种添加量的沉降速度。说明较高单耗的絮凝剂添加量有利于全尾砂的快速沉降,在添加单耗为5～30g/t时,沉降效果较差,与40～60g/t时的沉降速度有明显差距。添加量在20g/t时沉降效果最差,24h后自然沉降料浆高度9.5cm,添加絮凝剂的全尾砂浆沉降量也基本在9.5cm左右,最终沉降高度基本稳定。通过对絮凝剂添加量分析,发现絮凝剂在使用过程中存在最优单耗。用量过少,达不到最佳沉降效果;添加量过大,沉降效果既不能明显增强同时又浪费了资源。试验证明,在絮凝剂添加单耗为40g/t时,既能满足快速沉降的要求,又能最大限度地减少絮凝剂用量。

6 絮凝沉降机理

絮凝剂一般为合成高分子化合物,主要分为阳离子型、阴离子型和非离子型3大类。此外还有部分无机盐类和天然高分子类絮凝剂。絮凝剂一般利用高分子链网通过吸附和静电中合捕捉微细颗粒,进行架桥,逐渐形成小的絮团,当小絮团达到一定程度形成大絮团,絮团效应能够加速自然沉降[7],见图11。

絮凝沉降过程主要分为6个阶段[8],即湍流影响阶段、加速沉降阶段、沉降末速阶段、干涉沉降阶段、压密沉降阶段和极限沉降阶段。在沉降初期,料浆经历了强力搅拌,颗粒受紊流影响,产生同向絮凝。当紊流效应逐渐减弱,颗粒在重力作用下自然沉降,速度逐渐增加,直到阻力与重力平衡,达到极限速度。当颗粒继续沉降时,与底部已减速沉降的颗粒接触产生干涉沉降,颗粒继续下沉,底部浓度逐渐增大,絮团间的水逐渐被挤出,到达一定程度后,絮团内的水分也被挤出,产生压密沉降。当颗粒达到极限沉降浓度后,沉降速度接近于零,沉降过程基本结束。

7结论

(1)试验分析了安徽某铁矿尾砂特性并测定了全尾砂粒级组成,经测定尾砂35μm负累积含量达72%,75μm负累积含量达83.4%,细粒级含量较多,自然沉降速度较慢。

(2)在同一单耗下对比分析了阳离子型、阴离子型和非离子型3种絮凝剂对沉降速度的影响,最终选取了适合本矿山的阴离子型絮凝剂并对其在不同单耗下尾砂沉降速度进行了研究,确定了适合本矿山的絮凝剂单耗为40g/t。

(3)对全尾砂絮凝沉降机理进行了分析,阐述了絮团形成的过程及尾砂颗粒沉降的6个阶段,为进一步深入研究絮凝沉降机理提供了理论依据。

摘要：针对全尾砂细粒级含量多、自然沉降速度较慢的特点,在全尾砂沉降过程中一般需添加絮凝剂。结合某铁矿全尾砂物理及化学特性,研究了3种类型絮凝荆(阳离子型、阴离子型和非离子型)对沉降速率的影响。在筛选出最优类型(阴离子型)的基础上进一步探讨了絮凝剂单耗对尾砂沉降速率的影响程度,给出了合理单耗区间在4050g/t。阐述了絮凝沉降机理,分析了絮团形成的过程及沉降的6个阶段。对生产实践及理论研究具有一定的指导作用。

关键词：尾砂,絮凝剂,沉降,浓密

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