В сфере водоочистки применение химических веществ для очистки воды является ключевым фактором обеспечения безопасности воды и экологической устойчивости. Двумя наиболее широко используемыми химическими веществами для очистки воды являются полиалюминийхлорид и
полиакриламид. Они играют важнейшую роль в эффективном удалении взвешенных веществ, органических веществ и ионов тяжелых металлов из сточных вод. Сегодня мы остановимся на полиакриламиде (ПАМ).
Введение в полиакриламид
Полиакриламид обычно представляет собой белый порошок. Он очень хорошо растворяется в воде. Однако его растворимость в распространенных органических растворителях, таких как бензол, диэтиловый эфир, эфиры и ацетон, практически равна нулю. Водные растворы полиакриламида обычно представляют собой прозрачные вязкие жидкости. Он классифицируется как неопасный, нетоксичный и некоррозионный материал. Твердый ПАМ обладает сильной гигроскопичностью; чем выше ионная сила, тем выше гигроскопичность.
Молекулярная структура
Молекулярная структура полиакриламида состоит из длинноцепочечных полимеров. Молекулярные цепи содержат большое количество амидных групп. Эти группы обладают высокой полярностью и гидрофильностью. Они способны связываться с нерастворимыми в воде веществами, такими как взвешенные частицы и коллоиды, посредством водородных связей. Когда полиакриламид растворяется в воде, молекулярные цепи растягиваются и образуют сетевую структуру. Благодаря сшиванию между ними, диспергированные мелкие частицы агрегируются в более крупные флокулы. Этот процесс известен как флокуляция. Это важнейший этап в очистке воды. После образования флокул их плотность значительно превышает плотность воды, что приводит к их быстрому оседанию на дно под действием силы тяжести. Таким образом достигается разделение твердой фазы от жидкой. На эффективность флокуляции полиакриламида влияют многие факторы, такие как молекулярная масса, степень ионизации и степень гидролиза. Чем выше молекулярная масса ПАМ, тем длиннее молекулярные цепи и тем сильнее способность к сшиванию. Степень ионизации определяет адсорбционную способность для частиц с разными зарядами.
Виды полиакриламида
ПАМ классифицируются в зависимости от характера заряда, который несут их молекулярные цепи. В основном они подразделяются на анионные, катионные и неионогенные типы. Конкретные требования к очистке зависят от характера сточных вод. Эти типы ПАМ приобретают свои зарядовые характеристики благодаря функциональным группам в составе их молекулярных структур. Они обладают высокой степенью ионизации в воде и относятся к классу полимерных электролитов.
- Катионный ПАМ: подходит для очистки сточных вод или осадка с отрицательным зарядом. Активный ил, образующийся в процессе биологической очистки, как правило, имеет отрицательный заряд. Катионный полиакриламид эффективно способствует флокуляции и осаждению ила за счет нейтрализации зарядов.
- Анионный ПАМ: демонстрирует высокую эффективность при очистке сточных вод или осадка с положительным зарядом. Это особенно актуально для сточных вод, образующихся на металлургических заводах, гальванических цехах, металлургических предприятиях, углеобогатительных фабриках, а также в процессах пылеудаления.
- Неионогенный ПАМ: демонстрирует хороший флокуляционный эффект как в отношении катионных, так и анионных сточных вод или осадков. Однако, поскольку затраты на его производство относительно высоки, использование неионогенного ПАМ может увеличить общую стоимость водоочистки.
Приложения
Полиакриламид подходит для сточных вод с высоким содержанием мелких частиц и коллоидных веществ, например, при очистке канализационных стоков, сточных вод целлюлозно-бумажной и текстильной промышленности, а также в аналогичных областях применения. Он эффективно агрегирует мелкие частицы в крупные флокулы, способствуя их быстрому осаждению и фильтрации. Полиакриламид также может улучшать высокотемпературные свойства воды, снижать её вязкость и повышать эффективность перекачки жидкости.
Очистка сточных вод: Полиакриламид используется при обезвоживании осадка для повышения коэффициента использования воды при повторном использовании и рециркуляции. В то же время полихлорид алюминия может эффективно удалять взвешенные твердые частицы и органические загрязнители из воды, тем самым снижая мутность.
