陽(yáng)離子聚丙烯酰胺發(fā)揮良好絮凝作用需要適宜的條件,主要包括以下幾個(gè)方面:
pH 值范圍:陽(yáng)離子聚丙烯酰胺在 pH 值為 6 - 9 的范圍內絮凝效果較好。這是因為在這個(gè) pH 值區間內,其分子鏈上的陽(yáng)離子基團能夠保持較好的活性,與帶負電荷的膠體顆粒充分作用。
超出范圍的影響:當 pH 值過(guò)低(酸性過(guò)強)時(shí),溶液中的大量氫離子會(huì )與陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的陽(yáng)離子基團競爭,減少其與膠體顆粒的結合位點(diǎn),降低絮凝效果;而 pH 值過(guò)高(堿性過(guò)強)時(shí),會(huì )導致某些金屬離子形成氫氧化物沉淀,影響絮凝劑與顆粒的作用,同時(shí)也使陽(yáng)離子聚丙烯酰胺分子鏈發(fā)生水解等反應,破壞其結構,進(jìn)而影響絮凝性能。
溫度適宜溫度:一般溫度在 20 - 30℃時(shí),陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的絮凝效果較為理想。在此溫度范圍內,分子運動(dòng)較為活躍,有利于絮凝劑分子與顆粒的碰撞結合,同時(shí)也能保證絮凝劑的分子結構穩定。
溫度過(guò)高或過(guò)低的影響:溫度過(guò)高,使陽(yáng)離子聚丙烯酰胺分子鏈的熱運動(dòng)過(guò)于劇烈,導致其分子結構被破壞,發(fā)生降解反應,使分子量降低,從而削弱絮凝能力;溫度過(guò)低,分子運動(dòng)減緩,絮凝劑與顆粒的結合速度變慢,絮凝反應時(shí)間延長(cháng),絮凝效果也會(huì )受到一定影響。
攪拌速度和時(shí)間攪拌速度:在投加陽(yáng)離子聚丙烯酰胺后,初始攪拌速度宜控制在 100 - 300r/min。適當的快速攪拌有助于使絮凝劑迅速均勻地分散在溶液中,與顆粒充分接觸,提高反應效率。但攪拌速度過(guò)快,會(huì )使已經(jīng)形成的絮體受到剪切力作用而破碎,影響絮凝效果。
攪拌時(shí)間:攪拌時(shí)間在 1 - 5min 左右。攪拌時(shí)間過(guò)短,絮凝劑與顆粒的反應不充分,無(wú)法形成較大的絮體;攪拌時(shí)間過(guò)長(cháng),不僅會(huì )浪費能源,還使絮體結構變得松散,降低絮凝效果。在實(shí)際應用中,需要通過(guò)實(shí)驗確定攪拌速度和時(shí)間組合,以達到絮凝效果。
陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的投加量確定方法:投加量需要根據污水或污泥的性質(zhì)、濃度以及處理要求等因素通過(guò)實(shí)驗來(lái)確定。一般對于城市污水,陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的投加量在 1 - 10mg/L;對于工業(yè)廢水或污泥,投加量會(huì )因水質(zhì)的復雜程度和污染物濃度的不同而有所變化,范圍在 5 - 50mg/L 甚至更高。
投加量不當的影響:投加量過(guò)少,無(wú)法使足夠的顆粒脫穩和凝聚,絮凝效果不明顯;投加量過(guò)多,一方面會(huì )造成成本增加,另一方面會(huì )使顆粒表面電荷過(guò)度中和,導致顆粒重新穩定,出現 “反穩” 現象,反而降低絮凝效果。
水質(zhì)特性顆粒性質(zhì):污水或污泥中顆粒的大小、形狀、表面電荷性質(zhì)及濃度等都會(huì )影響陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的絮凝效果。一般顆粒越小、表面電荷密度越高,所需的絮凝劑用量越大。對于含有細小顆粒的污水,陽(yáng)離子聚丙烯酰胺需要通過(guò)較長(cháng)的分子鏈進(jìn)行架橋作用,才能使顆粒凝聚成較大的絮體。
雜質(zhì)成分:水中的其他雜質(zhì)成分如溶解性鹽類(lèi)、有機物等也會(huì )對絮凝效果產(chǎn)生影響。某些鹽類(lèi)的存在會(huì )改變顆粒表面的電荷性質(zhì)或影響絮凝劑的水解平衡,從而影響絮凝效果。例如,高價(jià)金屬離子會(huì )與陽(yáng)離子聚丙烯酰胺發(fā)生競爭吸附,降低其對膠體顆粒的絮凝作用。而一些有機物會(huì )與絮凝劑發(fā)生絡(luò )合反應,干擾絮凝過(guò)程。