聚丙烯酰胺的溶解
选择合适的溶解设备更好使用塑料(如聚乙烯、聚丙烯)、搪瓷或不锈钢材质的溶解设备。避免使用铁制容器,因为铁离子会与聚丙烯酰胺发生化学反应,导致聚丙烯酰胺降解,影响其性能。例如,在使用铁桶溶解聚丙烯酰胺时,铁离子引发聚丙烯酰胺的水解反应,使其分子链断裂,降低其絮凝等性能。
设备的大小要根据所需溶解的聚丙烯酰胺的量来选择,并且要预留一定的空间用于搅拌,防止溶液溢出。
控制溶解水温水温是影响聚丙烯酰胺溶解速度的重要因素。一般水温在 5 - 40℃较为合适。当水温较低时,溶解速度会变慢。例如,在接近 0℃的水温下,聚丙烯酰胺分子链的伸展和水分子的扩散速度都很缓慢,溶解过程需要数小时甚至更长时间。而当水温过高(超过 60℃),会导致聚丙烯酰胺发生热降解,使分子链断裂,影响其使用效果。在实际操作中,将水温控制在 20 - 30℃是比较理想的,这个温度范围既能保证较快的溶解速度,又能避免聚丙烯酰胺的降解。
调节合适的 pH 值聚丙烯酰胺在中性和碱性环境下(pH 值大约在 7 - 10)溶解效果较好。在酸性环境下,聚丙烯酰胺分子中的酰胺基会发生水解反应,改变其分子结构,从而影响其溶解性能和使用效果。例如,在 pH 值为 3 - 4 的酸性条件下,聚丙烯酰胺的水解速度加快,会产生部分羧基,使其从非离子型向阴离子型转变,而且溶解过程会变得不稳定。如果需要调节 pH 值,可以使用氢氧化钠等碱性物质来提高 pH 值。
采用正确的添加方式应该将聚丙烯酰胺缓慢且均匀地撒入搅拌的水中。如果一次性大量投入聚丙烯酰胺,很容易出现结团现象。这是因为聚丙烯酰胺遇水后会迅速溶胀,大量投入时外层溶胀后会阻止内部聚丙烯酰胺与水接触,形成难溶的胶团。正确的操作是一边搅拌,一般缓慢添加,使聚丙烯酰胺颗粒能够在水中充分分散,加快溶解速度。搅拌速度一般控制在 100 - 300 转 / 分钟,这样可以保证聚丙烯酰胺在水中均匀分散,又不会因为搅拌速度过快而导致分子链断裂。
保证足够的溶解时间根据聚丙烯酰胺的类型(如阴离子型、阳离子型、非离子型)和分子量大小,溶解时间有所不同。一般分子量越高,溶解时间越长。例如,分子量在 1000 万以上的聚丙烯酰胺,在合适的条件下(水温、pH 值合适,搅拌充分等)需要 1 - 2 小时才能完全溶解。在溶解过程中,需要持续搅拌,直到溶液变得均匀透明,没有未溶解的颗粒为止。
聚丙烯酰胺的添加
确定添加量添加量因污水的性质、聚丙烯酰胺的类型和分子量等因素而异。一般在水处理中作为絮凝剂使用时,添加量在 1 - 10mg/L 之间。例如,在处理含有大量悬浮物的污水时,阳离子型聚丙烯酰胺的添加量在 5 - 8mg/L 左右。添加量太少,絮凝效果不明显;添加量过多,会导致污水再次变得浑浊,并且增加成本。在实际应用前,更好通过小试来确定更好添加量。可以取一定量的污水样本,逐渐增加聚丙烯酰胺的添加量,观察絮凝效果,找到更好添加量。
选择添加方式连续添加:可以通过计量泵进行连续添加。这种方式适用于污水流量稳定的情况,能够保证聚丙烯酰胺在污水中均匀分布。例如,在大型污水处理厂中,根据污水的流量和预先确定的添加量,使用计量泵将聚丙烯酰胺溶液以稳定的流速注入污水管道或处理池中。
间歇添加:对于污水流量不稳定或者处理量较小的情况,可以采用间歇式添加。将一定量的聚丙烯酰胺溶液在一定时间间隔内加入污水中。例如,在小型的实验室废水处理中,每隔一段时间(如 30 分钟)向废水池中加入适量的聚丙烯酰胺溶液。
添加后的搅拌混合在添加聚丙烯酰胺后,需要进行搅拌混合,使聚丙烯酰胺与污水充分接触。要进行快速搅拌(约 100 - 200 转 / 分钟),使聚丙烯酰胺与污水充分混合,这个过程一般持续 1 - 2 分钟。然后进行缓慢搅拌(约 30 - 50 转 / 分钟),让絮凝物逐渐形成和长大,持续时间约 10 - 20 分钟。快速搅拌可以使聚丙烯酰胺迅速扩散到污水中各个角落,而缓慢搅拌有助于絮凝物的形成和沉淀。